[發明專利]一種kW級的脈沖光纖激光器

在審

• 申請號: 202011051673.1
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112186480A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 李威;徐港;楊宇;陳科帆;黃燦;李琦
• 申請（專利權）人: 武漢中科思創激光科技有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

本發明涉及激光器技術領域，尤其涉及一種kW級的脈沖光纖激光器，所述脈沖光纖激光器光路的放大級采用GT?WAVE結構光纖，所述GT?WAVE結構光纖由一根信號纖和一根或者多根泵浦纖構成。本發明在調Q激光器放大級中采用了GT?WAVE的光纖結構，使得高功率調Q脈沖光纖激光器的放大級也可以使用直徑很細的光纖，方便激光器的集成；提出了GT?WAVE泵浦臂變徑的結構設計，勻化了摻鐿光纖的產熱，可以實現更高功率的脈沖光纖激光器，放大級可以采用很細的光纖，方便激光器的集成設計；放大級產熱勻化后，可將現有技術得到的200?300W的調Q脈沖光纖激光器的輸出功率至少提高3?5倍，實現單纖1000W級的脈沖激光器，極大地提高了激光器的輸出功率。

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，尤其涉及一種kW級的脈沖光纖激光器。

背景技術

現有的脈沖光纖激光器中，一般的YDF1為10/125的摻鐿光纖。而對于幾百瓦級甚至kW級的高功率的脈沖激光器，由于峰值功率可以達到100kW級，其放大級需要使用粗纖芯的摻鐿光纖，不然光纖中會出現強烈的非線性效應，如SRS等。因此，對于高功率調Q脈沖光纖激光器，YDF2一般為50/400(纖芯直徑40um，包層直徑400um)、100/400、120/600，甚至纖芯和包層更粗的雙包層摻鐿光纖。纖芯越粗，如果不等比例地增加光纖的包層，則光纖的吸收效率會非常高，對于高功率激光器，導致泵浦光注入段局部溫度過高，因此不易實現高功率。另一方面，如果纖芯變粗，同時又等比例地增大包層的尺寸(一般地，對于光纖激光器特種光纖，包層/纖芯尺寸比在5-20之間)，則光纖包層的尺寸會非常地粗，達到600um甚至1000um以上，這將非常不利于光纖器件的制作以及激光器的集成。為此，我們提出一種kW級的脈沖光纖激光器。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種kW級的脈沖光纖激光器，具有高功率調Q脈沖光纖激光器的放大級也可以使用直徑很細的光纖，方便激光器的集成的特點，解決了現有激光器局部溫度過高不易實現高功率，以及光纖包層的尺寸會非常地粗不利于光纖器件的制作和激光器集成的問題。

本發明提供如下技術方案：一種kW級的脈沖光纖激光器，所述脈沖光纖激光器光路的放大級采用GT-WAVE結構光纖，所述GT-WAVE結構光纖由一根信號纖和一根或者多根泵浦纖構成。

優選的，所述GT-WAVE結構光纖中，信號纖為尺寸均勻的摻鐿光纖，泵浦纖是注入端粗輸出端細的變徑泵浦纖。

優選的，所述GT-WAVE結構光纖中，泵浦纖注入端的芯包比是泵浦纖輸出端芯包比的1/3至1/5，其中芯包比是指纖芯和包層截面積之比。

優選的，所述GT-WAVE結構光纖中，信號纖和泵浦纖都只包括纖芯和玻璃包層，信號纖和泵浦纖緊密貼合在一起，外面用一層低折射率的涂覆層包裹在一起，其中涂覆層的折射率小于1.5。

優選的，所述GT-WAVE結構光纖的制備過程為：信號纖采用纖芯直徑100um，包層直徑200um的摻鐿光纖，泵浦纖注入端尺寸為纖芯直徑300um，包層直徑330um的泵浦纖，通過等比例拉錐工藝，將光纖在輸出端逐漸過渡到纖芯直徑100um，包層直徑110um的泵浦纖。

優選的，所述放大級采用GT-WAVE結構光纖的脈沖光纖激光器光路包括正向泵浦的GT-WAVE脈沖光纖激光器和反向泵浦的GT-WAVE脈沖光纖激光器。

優選的，所述GT-WAVE結構光纖的一端依次與第二包層功率剝除器和輸出頭連接，另一端依次與模場適配器、隔離器、低反光柵、聲光調制器、第一包層功率剝除器、摻鐿光纖、合束器、高反光柵連接，且合束器上連接有第一光電二極管，GT-WAVE結構光纖上連接有第二光電二極管。