[發明專利]光纖激光器及激光控制方法

在審

• 申請號: 202110860411.8
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113594843A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 高放;張先明;丁建武;劉進輝
• 申請（專利權）人: 光惠（上海）激光科技有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/08;H01S3/094;H01S3/00;H01S3/067
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種光纖激光器，其特征在于，包括N1個泵浦光激光模塊、N2個輔助光激光模塊用于產生輔助激光，正向(N1+N2)+1光纖泵浦合束器、光纖增益腔、輸出光纖，正向(N1+N2)+1光纖泵浦合束器用于將N1個泵浦光激光模塊與N2個輔助光激光模塊輸出的激光合束，光纖增益腔用于吸收由正向(N1+N2)+1光纖泵浦合束器傳輸來的泵浦光激光模塊輸出的泵浦激光，進行吸收增益放大，產生光纖激光；輔助激光不經過光纖增益腔吸收；輸出光纖用于輸出激光器產生的激光，N1為大于等于1的正整數，N2為大于等于1的正整數。

2.如權利要求1所述的光纖激光器，具有激光器控制系統可以控制激光器輸出三種模式，模式1為雙波長復合光斑，模式2為單波長高密度小光斑，模式3為單波長低密度大光斑。

3.如權利要求2所述的光纖激光器，模式1的雙波長復合光斑為光纖增益腔增益放大的光纖激光光束疊加輔助激光模塊發出的輔助光束，模式2的單波長高密度小光斑為光纖增益腔增益放大的光纖激光光束，模式3的單波長低密度大光斑為輔助激光模塊發出的輔助光束。

4.如權利要求1所述的光纖激光器，激光器還包括準直鏡組，在準直聚焦鏡組的兩個透鏡之間的輔助激光分為與光纖激光位置重疊的第一輔助光場區域和外圍的第二輔助光場區域，在準直聚焦鏡組的兩個透鏡中間加入衍射光學元件相位板，衍射光學元件相位板為集成納米結構周期陣列的相位板，衍射光學元件相位板上設置與光軸垂直的納米結構周期陣列面，衍射光學元件相位板位于中部的與光纖激光光束對應的中心區域不設置納米結構周期陣列或是中空結構，在周圍的納米結構周期陣列用于將外圍第二輔助光場區域的輔助光場的光強分布轉化為符合0階貝塞爾函數的光強分布。

5.如權利要求1所述的光纖激光器，泵浦光激光模塊為半導體激光器,輔助激光模塊為可見光半導體激光器,泵浦光半導體激光模塊由N1個976nm半導體激光模塊組成，激光器系統中采用的正向(N1+N2)+1光纖泵浦合束器、光纖增益腔、光纖輸出光纜的包層NA設計為0.22，光纖增益腔由一對光纖光柵與摻鐿光纖組成,光纖增益腔中,采用20m增益光纖，光纖激光模塊中采用的有源光纖是Er、Th、Ho、摻雜光纖中的一種或是多種的組合。

6.如權利要求1所述的光纖激光器，N1為大于1的正整數，N2為大于1的正整數。

7.如權利要求1所述的光纖激光器，激光器為輸出中通過非線性光學晶體和/或拉曼光纖頻移的光纖激光器。

8.如權利要求2所述的光纖激光器，激光器控制系統由系統硬件與控制軟件組成,其中控制系統軟件由兩個各自獨立控制系統組成——控制976nm半導體激光模塊的主光束控制系統與控制可見光波長半導體激光模塊的輔助光束控制系統，通過兩種光束控制系統的配合實現三種不同激光光束的能量強度、工作時間、脈沖頻率等輸出方式的多種搭配。

9.一種光纖激光器的控制方法，包括權利要求2的光纖激光器，在一個激光加工輸出時間內具有多個輸出時間子周期T，每個輸出時間子周期T的激光輸出模式一致，但在一個單獨的輸出時間子周期T內，分為三個時間區間，第一時間區間內選擇模式3輸出，第二時間區間內選擇模式1輸出，第三時間區間內選擇模式2輸出，第三時間區間的時間不為0，第一時間區間和第二時間區間的至少一者的時間不為零。

10.一種光纖激光器的控制方法，包括權利要求2的光纖激光器，

步驟1，在準直聚焦鏡組的兩個透鏡之間設置用于檢測光強分布的CCD結構；

步驟2，分別控制每一束可見光波長半導體激光模塊進行獨立打開，激光功率均采用設定功率Pr，分別獨立采集N2個可見光波長半導體激光模塊在此CCD位置的輸出光場光強圖像；

步驟3，設定各個激光器功率為一個獨立的調整系數e(n)乘以Pr，計算得到此時最終的光強分布圖像A總；

步驟4，每個調整系數e(n)的取值范圍設為0.8-1.2，取模擬步長為0.001，模擬計算各個調整系數e(n)不同取值時的圖像A總的光強不均勻度Ma；

步驟5，計算得到Ma取值最小時的各個調整系數e(n)的取值；

步驟6，在采用模式1激光輸出時，控制各個可見光半導體激光器的功率為e(n)*Pr。