[發明專利]激光耦合系統和控制方法、光纖固定裝置及激光系統

在審

• 申請號: 202211135348.2
• 申請日: 2022-09-16
• 公開（公告）號: CN115542474A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 徐炳蔚;朱欣;陳艷
• 申請（專利權）人: 飛秒激光研究中心（廣州）有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;G02B6/44;G02B6/46;H01S3/13
• 代理公司: 廣州市律帆知識產權代理事務所(普通合伙) 44614
• 代理人: 余永文

本申請涉及一種激光耦合系統、激光耦合控制方法、光纖固定裝置及激光系統；所述激光耦合系統包括：光纖固定裝置、反饋檢測系統以及控制系統；其中光纖固定裝置設于激光器與光子晶體光纖的耦合位置處，反饋檢測系統設于激光系統的出射端位置處，控制系統分別連接光纖固定裝置和反饋檢測系統；反饋檢測系統從激光系統的主光路中導出一路支路激光脈沖并檢測支路激光脈沖的光學參數；控制系統根據光學參數計算調整光子晶體光纖位置的控制參數，并根據控制參數控制光纖固定裝置以調整光子晶體光纖與激光器之間的耦合位置，使得光學參數達到目標值；該技術方案，能夠自適應地調整光子晶體光纖的耦合位置，提高耦合效率，提升激光器與光纖的耦合穩定性。

技術領域

本申請涉及激光技術領域，特別是一種激光耦合系統、激光耦合控制方法、光纖固定裝置及激光系統。

背景技術

在激光技術領域中，泵浦激光穿過特殊光波導介質時，因非線性效應引起入射激光束的光譜展寬，從而輸出寬光譜激光束，稱為超連續譜；具備高能量輸出及高頻譜展寬特性的超連續譜適用于光學測量、光脈沖壓縮及生物醫學成像等領域；利用光子晶體光纖具有高非線性和靈活的色散特性等特點，可以產生精準可控的超連續譜。

常見基于光子晶體光纖產生超連續譜的技術，一般是利用光子晶體光纖高非線性和靈活的色散特性等特點來產生超連續譜，但是由于超連續譜難以實現穩定輸出和好的光譜相干性，輸出功率在時域上容易出現不穩定的情況。

激光從空氣空間耦合至光子晶體光纖過程中，激光束在空氣中傳輸會存在光強閃爍、相位起伏、到達角起伏、光束漂移等現象，會導致聚焦后的光斑在光纖端面晃動，激光束與光纖輸入端的中心軸向難以保持穩定一致，由于軸向差異會導致激光輸出功率在時域上的不穩定、轉換效率低等問題，而元器件長期存在局部過度熱效應及光損傷則會引發測量偏差、器件損毀等問題；另外，氣溶膠、顆粒沉降物分布等環境因素，也會降低耦合效率，影響持續穩定性。

綜上所述，在激光器耦合到光纖技術上，依然存在亟待解決的光纖輸出端功率低、元器件受損害風險等問題，以及耦合效率低、持續穩定性低等缺陷。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題的至少之一，提供一種激光耦合系統、激光耦合控制方法、光纖固定裝置及激光系統，提高激光耦合效率和穩定性。

一種激光耦合系統，包括：光纖固定裝置、反饋檢測系統以及控制系統；其中，所述光纖固定裝置設于激光器與光子晶體光纖的耦合位置處，所述反饋檢測系統設于激光系統的出射端位置處，所述控制系統分別連接所述光纖固定裝置和反饋檢測系統；

所述反饋檢測系統從激光系統的主光路中導出一路支路激光脈沖并檢測所述支路激光脈沖的光學參數；

所述控制系統根據所述光學參數計算調整所述光子晶體光纖位置的控制參數，并根據所述控制參數控制光纖固定裝置以調整所述光子晶體光纖與激光器之間的耦合位置，使得所述光學參數達到目標值。

在一個實施例中，所述反饋檢測系統包括：設于主光路上的玻璃片，以及設于所述玻璃片反射支路上的衰減片和光電二極管；其中，所述玻璃片從主光路的激光脈沖中提取出一路支路激光脈沖，所述衰減片對所述支路激光脈沖進行衰減后送入所述光電二極管檢測激光光束的實時功率值，并將所述實時功率值輸出至所述控制系統。

在一個實施例中，所述反饋檢測系統包括：設于主光路上的玻璃片，以及設于所述玻璃片反射支路上的衰減片和光譜分析儀；其中，所述玻璃片從主光路的激光脈沖中提取出一路支路激光脈沖，所述衰減片對所述支路激光脈沖進行衰減后送入所述光譜分析儀檢測激光光束的光譜參數，并將所述光譜參數輸出至所述控制系統。

在一個實施例中，所述光纖固定裝置，包括：用于固定光子晶體光纖的光纖卡盤，安裝所述光纖卡盤的光纖固定架；

所述光纖卡盤內置于光纖固定架的卡盤槽上；