[發明專利]一種分布式增益的大功率全光纖激光諧振腔

在審

• 申請號: 202211205667.6
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115425507A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 趙保銀;趙衛;吳銀花
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;H01S3/13
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及一種分布式增益的大功率全光纖激光諧振腔。所采取的技術方案為：包括相接的大功率全光纖激光諧振腔陣列和多芯光纖合束器；激光諧振腔陣列相同，其共用多芯光纖合束器的輸出光纖作為輸出端諧振腔鏡；多芯光纖合束器的輸入端分離為與其輸出光纖的纖芯對應的多根輸入尾纖，多芯光纖合束器的輸入尾與激光諧振腔陣列的激光輸出光纖具有相匹配的纖芯模場參數；多芯光束合束器的輸出光纖上設置有激光反饋元件。本發明可大大提升大功率全光纖激光諧振腔的泵浦光功率承載能力，有效降低了大功率全光纖激光器的熱管理難度，因此，可在現有大功率激光光纖材料和器件的研制工藝水平條件下大幅度提升大功率全光纖激光器的輸出功率水平。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，尤其是涉及一種分布式增益的大功率全光纖激光諧振腔。

背景技術

大功率全光纖激光器同時具備光束質量好、電光效率高、免調試和維護、激光柔性輸出、體積小、重量輕、使用壽命長等諸多優點，已逐步在工業加工、國防軍事等應用領域替代原有化學、氣體和普通固體激光器，實現廣泛應用。近年來，大功率激光加工等應用技術的快速發展，如：激光切割、焊接等激光工業加工速率不斷提升，對更高功率水平的大功率全光纖激光器提出了更加迫切的需求。

大功率全光纖激光器使用大模場增益光纖和光纖光柵、大功率光纖耦合半導體激光器和泵浦耦合器等核心光纖器件，一般采用大功率全光纖激光諧振腔產生千瓦級高光束質量光纖激光，再通過大功率全光纖激光諧振腔實現光纖激光功率的放大輸出。為提升輸出功率水平，需要增加泵浦功率，這使大功率全光纖激光器的核心光纖器件集中承載更高功率的泵浦光、激光和激光增益產生的熱。因此，現有集成技術水平的提升直接依賴于大功率全光纖激光器的核心光纖器件性能。但因為核心光纖器件的研制工藝水平難以滿足輸出功率水平的大幅度提升的需求，導致集成技術瓶頸顯現。近幾年，大功率全光纖激光器的輸出功率水平未見明顯增長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分布式增益的大功率全光纖激光諧振腔，以解決現有大功率全光纖激光器的輸出功率水平提升所面臨的瓶頸問題。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案為：

一種分布式增益的大功率全光纖激光諧振腔，包括相接的大功率全光纖激光諧振腔陣列和多芯光纖合束器；

所述的大功率全光纖激光諧振腔陣列具有完全相同的器件、集成技術參數和工藝，其共用多芯光纖合束器的輸出光纖作為輸出端諧振腔鏡；

所述多芯光纖合束器的輸入端分離為與其輸出光纖的纖芯對應的多根輸入尾纖，多芯光纖合束器的輸入尾纖與大功率全光纖激光諧振腔陣列的激光輸出光纖具有相匹配的纖芯模場參數；

所述的多芯光束合束器的輸出光纖上設置有激光反饋元件。

進一步地，所述的激光反饋元件為在多芯光束合束器的輸出光纖的輸出端頭安裝激光準直鏡和部分反射平面鏡。

進一步地，所述的激光反饋元件為在多芯光束合束器的輸出光纖纖芯刻寫光纖光柵。

進一步地，所述的多芯光纖合束器的輸出光纖為非摻雜增益離子的多芯光纖，其纖芯直徑表示為dcore，滿足dcore≤30μm，纖芯間距表示為Dcore，相鄰纖芯間存在的間隙(Dcore-dcore)≤20μm。

與現有技術相比，本發明的優點是：

1)本發明使用多芯光纖合束器實現大功率全光纖激光諧振腔的陣列分布式增益，有效降低了大模場光纖光柵、大模場增益光纖、大功率光纖泵浦耦合器等核心光纖器件的激光損傷風險，使用大功率全光纖激光諧振腔即可獲得高光束質量的大功率光纖激光。

2)本發明使用陣列分布式的大功率全光纖激光諧振腔，實現了大功率泵浦光的分散分布，大大提升了大功率全光纖激光諧振腔的泵浦光功率承載能力。