一種光纖耦合微片激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種光纖耦合微片激光器。包括LD、光束整形聚焦系統(tǒng)、一體化的激光微片和TEC光纖頭。在TEC光纖頭的入射端面上鍍制一層作為激光耦合輸出的部分反射膜，然后將入射端面鍍有高反膜的激光微片的出射面通過(guò)光膠的方式粘結(jié)在TEC光纖頭的入射面上，且將一體化的激光微片和TEC光纖頭放置在TEC熱電材上進(jìn)行溫控。以此結(jié)構(gòu)制成的LD泵浦光經(jīng)過(guò)光束整形聚焦系統(tǒng)泵浦激光微片且直接光纖耦合輸出的微片激光器，降低了傳統(tǒng)光纖耦合系統(tǒng)復(fù)雜性。此種微片激光器不僅可以改善光纖頭散熱性能，而且可以簡(jiǎn)化傳統(tǒng)激光光纖耦合系統(tǒng)復(fù)雜性的微片式光纖耦合激光器結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，易于批量制作。
【專利說(shuō)明】一種光纖耦合微片激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種光纖耦合微片激光器。

【背景技術(shù)】
[0002] 微片激光器由于其效率高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，可以在連續(xù)和脈沖狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)而備 受人們青睞。然而問(wèn)題是，微片激光器的光束質(zhì)量一般較差，傳輸一定距離后，光束發(fā)散較 嚴(yán)重，進(jìn)而影響實(shí)際的操作和應(yīng)用，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離作業(yè)。
[0003] 微片激光器光纖f禹合輸出激光可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，還具有損耗低的優(yōu)點(diǎn)，保證 了光束質(zhì)量的同時(shí)減小了傳輸損耗。又因?yàn)楣饫w線具有較高柔韌性，可以彎曲，對(duì)灰塵振蕩 沖擊溫度濕度等具有很高的容忍度，使得機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得非常簡(jiǎn)單、靈活，能夠很容易 勝任各種多維空間加工應(yīng)用需求。
[0004] 然而固體微片激光器的光纖耦合是一個(gè)費(fèi)工費(fèi)時(shí)，對(duì)調(diào)節(jié)耦合條件要求比較苛刻 的操作過(guò)程。整個(gè)的耦合制作過(guò)程需要專門的調(diào)試夾具，而且極容易跑點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的光纖耦合微片激光 器。
[0006] 為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 本發(fā)明的光纖耦合微片激光器，包括LD、光束整形聚焦系統(tǒng)、一體化的激光微片和TEC 光纖頭(包括：玻璃毛細(xì)管、TEC光纖纖芯和纖線)和TEC熱電材料，其中，所述的TEC光纖頭 的入射端面上鍍制一層作為激光耦合輸出的部分反射膜，在入射端面的激光微片的出射面 通過(guò)光膠的方式粘結(jié)在TEC光纖頭的入射面上。
[0007] 所述的一體化的激光微片和TEC光纖頭放置在TEC熱電材料上進(jìn)行溫控；所述的 TEC光纖可以是單模光纖、多模光纖；所述的TEC光纖頭的入射端面上鍍制一層部分反射膜 作為激光耦合輸出；所述的部分反射膜也可以直接鍍制在激光微片上；所述的TEC光纖頭 可以是圓形、矩形；所述的激光微片可以是單塊激光晶體Nd:YV04、Nd:YAG，也可以是膠合 結(jié)構(gòu)如激光晶體與非線性晶體BB0、LB0、KTP或Cr4+: YAG或Glens或布角片、波片等激光光 學(xué)元件的膠合；所述的TEC光纖纖芯可以使用常規(guī)纖芯或經(jīng)過(guò)熔融拉錐處理后的光纖頭替 代。
[0008] 本發(fā)明采用如上技術(shù)方案，不僅可以改善光纖頭散熱性能，而且可以簡(jiǎn)化傳統(tǒng)激 光光纖耦合系統(tǒng)復(fù)雜性的微片式光纖耦合激光器結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，易于批量制作。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的激光器結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明第二實(shí)施方式的激光器結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明第三實(shí)施方式的激光器結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述： 本發(fā)明采用TEC光纖頭端面光膠膠合微片激光晶體，采用TEC熱電材料控溫，實(shí)現(xiàn)激光 輸出直接光纖耦合。
[0011] 實(shí)施方式一： 如圖1所示，本實(shí)施例的微片式光纖耦合激光器，是單?；蚨嗄D101泵浦光經(jīng)過(guò)泵浦 耦合整形聚焦系統(tǒng)102后成為功率密度高的聚焦光束，正入射與TEC光纖頭通過(guò)光膠，或深 化光膠，或鍵合在一起的激光微片增益介質(zhì)106中并對(duì)其進(jìn)行激勵(lì)，輸出激光直接經(jīng)過(guò)光 纖頭耦合進(jìn)入纖線103。其中整個(gè)激光微片光纖頭被放置在控溫元件104上進(jìn)行溫控。其 中，所述的TEC光纖可以是單?；蚴嵌嗄９饫w；所述的TEC光纖頭可以是圓形或是矩形；所 述的部分反射膜也可以直接鍍制在激光微片106上。所述的激光微片106可以是單塊激 光晶體如Nd:YV04、Nd:YAG，也可以是膠合結(jié)構(gòu)如激光晶體與非線性晶體BBO、LBO、KTP或 Cr4+:YAG或Glens或布角片、波片等激光光學(xué)元件的膠合。所述的TEC光纖纖芯107可以 使用常規(guī)纖芯或經(jīng)過(guò)熔融拉錐處理后的光纖頭替代。
[0012] 當(dāng)然也可以在TEC光纖或熔融拉錐光纖的喇叭口上鍍制部分反射膜，此時(shí)僅需要 的激光微片的調(diào)節(jié)也變的十分容易。進(jìn)一步在光纖膜面上進(jìn)行一些操作，如刻蝕光柵等，可 能效果會(huì)更好。
[0013] 如果采用單模纖芯，因?yàn)樾緩街挥?-6um，一般的激光微片腰斑在50-lOOum，這樣 直接耦合不現(xiàn)實(shí)，所以對(duì)單模光纖我們使用熔融拉錐錐形光纖頭也可以很好的克服這一缺 點(diǎn)。而對(duì)多模光纖，其芯徑約50 Um-100um，可以直接進(jìn)行耦合，也可以將光纖頭處理成熔融 拉錐形式，而且可以在激光微片出射面上膠合Glens，可以進(jìn)一步壓縮光斑，減小入射光光 斑直徑。為了進(jìn)一步提高耦合效率，光纖的數(shù)值孔徑應(yīng)該盡量大點(diǎn)。
[0014] 與傳統(tǒng)光纖f禹合輸出激光器相比，此種直接微片式光纖f禹合輸出激光器，不需要 外加的光纖耦合透鏡(這會(huì)增加激光器的制造成本)，不需要對(duì)光纖頭切割特殊角度，而且 免調(diào)試。眾所周知，光纖耦合過(guò)程是一個(gè)極其精密的調(diào)試過(guò)程，要求精度達(dá)到lum量級(jí)，固 化難度大，容易跑點(diǎn)。另外，在高功率或是高峰值功率下，光纖頭上的積熱很容易導(dǎo)致?lián)p傷 閾值的降低，如果單獨(dú)為其控溫會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，如此只需要一個(gè)TEC便實(shí)現(xiàn)了微片 和光纖頭的良好溫控。
[0015] 實(shí)施方式二： 如圖2所示，其結(jié)構(gòu)類似于圖1所示的實(shí)施方式一的結(jié)構(gòu)。其中201為激光微片膠合 結(jié)構(gòu)的其他光學(xué)元件部分如非線性晶體BB0、LB0、KTP或Cr4+: YAG或Glens或布角片、波片 等激光光學(xué)元件。其他結(jié)構(gòu)和制作方式與實(shí)施例1的相同，于此不再贅述。
[0016] 實(shí)施方式三： 如圖3所示，其結(jié)構(gòu)類似于圖1所示的實(shí)施方式一的結(jié)構(gòu)。其中301為多模纖芯光纖 頭。其他結(jié)構(gòu)和制作方式與實(shí)施例1的相同，于此不再贅述。
[0017] 盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明 白，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì) 本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種光纖耦合微片激光器，包括LD (101)、光束整形聚焦系統(tǒng)（102)、一體化的激光 微片（106)和TEC光纖頭(包括：玻璃毛細(xì)管（105)、TEC光纖纖芯（107)和纖線（103))和 TEC熱電材料（104)，其特征在于，所述的TEC光纖頭的入射端面的激光微片（106 )的出射面 通過(guò)光膠的方式粘結(jié)在TEC光纖頭的入射面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖耦合微片激光器，其特征在于：所述的一體化的激 光微片（106)和TEC光纖頭放置在TEC熱電材料上進(jìn)行溫控。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖稱合微片激光器，其特征在于：所述的TEC光纖可 以是單模光纖、多模光纖。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖稱合微片激光器，其特征在于：所述的TEC光纖頭 的入射端面上鍍制一層部分反射膜作為激光耦合輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖稱合微片激光器，其特征在于：所述的部分反射膜 也可以直接鍍制在激光微片（106)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖稱合微片激光器，其特征在于：所述的TEC光纖頭 可以是圓形、矩形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖稱合微片激光器，其特征在于：所述的激光微片 (106)可以是單塊激光晶體Nd: YV04、Nd: YAG，也可以是膠合結(jié)構(gòu)如激光晶體與非線性晶體 BBO、LBO、KTP或Cr4+:YAG或Glens或布角片、波片等激光光學(xué)元件的膠合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖稱合微片激光器，其特征在于：所述的TEC光纖纖 芯（107)可以使用常規(guī)纖芯或經(jīng)過(guò)熔融拉錐處理后的光纖頭替代。
【文檔編號(hào)】H01S3/042GK104103999SQ201410352355
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】校金濤, 王城強(qiáng), 歐陽(yáng)靖, 劉紅梅, 吳季, 陳偉 申請(qǐng)人:福建福晶科技股份有限公司