基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組(1)和電路模組(2)；所述光路模組(1)包括同軸依次連接的超寬帶光源(3)、寬帶濾波器(4)、第一光纖放大裝置(5)、聲光/電光開關(guān)(6)、1個以上的第二光纖放大裝置(7)和準直光隔離器(8)；所述電路模組(2)包括泵浦驅(qū)動電路(9)、聲光/電光驅(qū)動電路(10)、輸出控制電路(11)和保護電路(12)，聲光/電光驅(qū)動電路(10)與聲光/電光開關(guān)(6)電連接。本發(fā)明具有脈寬可靈活調(diào)整的優(yōu)點，使其應(yīng)用更加靈活，并且還具有功率高和穩(wěn)定性好的優(yōu)點。
【專利說明】基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖激光器，特別是一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，屬于激光設(shè)備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的脈沖光纖激光器，特點是諧振腔內(nèi)加入了開關(guān)調(diào)制器件，所以其輸出的激光以高能量脈沖的方式輸出(如圖2所示)，傳統(tǒng)的光纖激光器有以下兩個缺點:
[0003]缺點一，傳統(tǒng)光纖激光器的光譜帶寬窄，SBS閾值功率低，在一定的脈沖峰值功率的情況下，容易產(chǎn)生非線性SBS，經(jīng)放大后產(chǎn)生極高的峰值功率造成光纖燒斷，這是目前國內(nèi)外調(diào)Q脈沖光纖激光器難以實現(xiàn)高功率和可靠性差的根本原因。
[0004]缺點二，傳統(tǒng)調(diào)Q光纖激光器在諧振腔內(nèi)插入調(diào)Q開關(guān)來實現(xiàn)脈沖輸出，由于脈沖寬度與激光器諧振腔腔長成正比，因此，傳統(tǒng)調(diào)Q光纖激光器只能實現(xiàn)固定脈寬的脈沖輸出，無法實現(xiàn)激光脈沖脈寬的可調(diào)，對于一臺平均功率確定的脈沖光纖激光器，在重復(fù)頻率一定的情況下，由于脈寬不可調(diào)節(jié)，其每個脈沖的峰值功率是固定的，限制了脈沖光纖激光器的應(yīng)用靈活性。
[0005]在材料加工中，影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)能力的一些關(guān)鍵參數(shù)包括:峰值脈沖功率、脈沖能(mj)、脈沖頻率、平均功率、脈沖持續(xù)時間即脈寬和光束質(zhì)量(M2)。例如:在加工敏感材料時，需要仔細控制熱輸入，通常最好采用較短的脈沖和較高的重復(fù)率，這就要求激光器的激光脈寬窄、峰值功率高。而在深度雕刻時，最好的雕刻質(zhì)量卻不是在峰值功率最高時取得，這就又要求激光器激光脈寬略寬、峰值功率略低。如果用戶使用傳統(tǒng)的脈沖光纖激光器來加工不同特性的材料，為了達到較佳效果，就要配備不同的激光器，大大增加了成本，如果共用加工平臺，需要更換激光器，更是影響了加工效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，它具有脈寬可靈活調(diào)整的優(yōu)點，使其應(yīng)用更加靈活，并且還具有功率高和穩(wěn)定性好的優(yōu)點。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組和電路模組；
[0008]所述光路模組包括同軸依次連接的超寬帶光源、寬帶濾波器、第一光纖放大裝置、聲光/電光開關(guān)、I個以上的第二光纖放大裝置和準直光隔離器；
[0009]所述電路模組包括泵浦驅(qū)動電路、聲光/電光驅(qū)動電路、輸出控制電路和保護電路，聲光/電光驅(qū)動電路與聲光/電光開關(guān)電連接；
[0010]泵浦驅(qū)動電路用于驅(qū)動第一光纖放大裝置和第二光纖放大裝置產(chǎn)生泵浦激光；聲光/電光驅(qū)動電路用于驅(qū)動聲光/電光開關(guān)，使聲光/電光開關(guān)將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號脈寬的不同實現(xiàn)激光脈沖脈寬的可調(diào)，可以實現(xiàn)光脈寬從3ns到連續(xù)的可調(diào)；輸出控制電路用于通過人機界面設(shè)置輸出激光的脈寬，重頻和功率，實現(xiàn)對激光器輸出的控制；保護電路用于光纖激光器的光路監(jiān)測和保護。
[0011]前述的這種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，第一光纖放大裝置包括第一在線光隔離器和第一光纖放大器，第一光纖放大器包括依次連接的m個第一泵浦激光器、(N+l)*l個第一合束器和第一增益光纖；所述第一合束器的m個泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個第一泵浦激光器，第一泵浦激光器與泵浦驅(qū)動電路電連接。
[0012]前述的這種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述第二光纖放大裝置包括第二在線光隔離器和第二光纖放大器，第二光纖放大器包括依次連接的m個第二泵浦激光器、(N+l)*l個第二合束器和第二增益光纖；所述第二合束器的m個泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個第二泵浦激光器，第二泵浦激光器與泵浦驅(qū)動電路電連接；第二增益光纖與準直光隔離器連接。
[0013]前述的這種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，所述第一增益光纖和第二增益光纖為摻鐿雙包層光纖。
[0014]前述的這種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器中，第二增益光纖與準直光隔離器的熔接點處設(shè)置有光電探測器。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明為了克服傳統(tǒng)脈沖激光器難以實現(xiàn)高功率和可靠性差的問題，此發(fā)明摒棄了使用高反光柵和低反光柵來產(chǎn)生種子光的傳統(tǒng)做法，充分利用了超寬帶光源SLED光譜帶寬寬的特點和優(yōu)勢，種子光的光譜帶寬可以達到使用高低反光柵來產(chǎn)生種子光帶寬的5-7倍(使用高反光柵和低反光柵產(chǎn)生的種子光一般帶寬為2nm左右，本發(fā)明中的種子光3dB帶寬有10多nm)。種子光經(jīng)過第一級放大后，3dB帶寬仍有10多nm，再經(jīng)過電光/聲光開關(guān)后，帶寬變窄，但3dB帶寬仍遠大于使用高低反光柵產(chǎn)生的種子光帶寬，并且再放大，光譜帶寬基本不變。因此，此發(fā)明很大程度上提高了激光器每一級發(fā)生SBS的閾值功率，使脈沖激光器可以輸出更高的功率，同時，有效提升了脈沖光纖激光器的穩(wěn)定性。
[0016]本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)調(diào)Q光纖激光器在諧振腔內(nèi)插入聲光調(diào)制器件實現(xiàn)脈沖輸出的做法，利用光纖耦合聲光開關(guān)的斬波作用來實現(xiàn)光纖激光器的脈沖輸出，這種新的脈沖輸出方式可以根據(jù)不同模式下聲光開關(guān)電信號脈寬的不同實現(xiàn)不同脈寬激光脈沖的輸出，從而實現(xiàn)脈沖激光脈寬的可調(diào)，實驗表明此方案可以實現(xiàn)光脈沖從3ns到連續(xù)的可調(diào)。這樣不同脈寬的光脈沖在經(jīng)過后級相同的放大器時，雖然其平均功率是相同的，但是其脈沖峰值功率和脈沖能量是不同的。因此本發(fā)明可以通過一臺激光器設(shè)定不同的輸出模式，靈活實現(xiàn)光脈沖脈寬和峰值功率的可調(diào)，大大提高了脈沖光纖激光器的應(yīng)用靈活性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是傳統(tǒng)聲光調(diào)Q脈沖光纖激光器結(jié)構(gòu)圖。
[0019]附圖中的標記為:1-光路模組2-電路模組，3-超寬帶光源，4-寬帶濾波器，5-第一光纖放大裝置，6-聲光/電光開關(guān),7-第二光纖放大裝置,8-準直光隔離器,9-泵浦驅(qū)動電路，10-聲光/電光驅(qū)動電路，11-輸出控制電路，12-保護電路，13-第一在線光隔離器，14-第一光纖放大器,15-第一泵浦激光器,16-第一合束器,17-第一增益光纖，18-第二泵浦激光器，19-第二合束器,20-第二增益光纖,21-光電探測器,22-第二光纖放大器。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)作進一步的說明。
[0021]本發(fā)明的實施例1:如圖1所不，一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組I和電路模組2 ；
[0022]所述光路模組I包括同軸依次連接的超寬帶光源3、寬帶濾波器4、第一光纖放大裝置5、聲光開關(guān)6、第二光纖放大裝置7和準直光隔離器8 ;所述第二光纖放大裝置7為2個。
[0023]所述電路模組2包括泵浦驅(qū)動電路9、聲光驅(qū)動電路10、輸出控制電路11和保護電路12，聲光驅(qū)動電路10與聲光開關(guān)6電連接；
[0024]泵浦驅(qū)動電路9用于驅(qū)動第一光纖放大裝置5和第二光纖放大裝置7產(chǎn)生泵浦激光；聲光驅(qū)動電路10用于驅(qū)動聲光開關(guān)6，使聲光開關(guān)6將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號脈寬的不同實現(xiàn)激光脈沖脈寬的可調(diào)，可以實現(xiàn)光脈寬從3ns到連續(xù)的可調(diào)；輸出控制電路11用于通過人機界面設(shè)置輸出激光的脈寬，重頻和功率，實現(xiàn)對激光器輸出的控制；保護電路12用于光纖激光器的光路監(jiān)測和保護。
[0025]第一光纖放大裝置5包括第一在線光隔離器13和第一光纖放大器14，第一光纖放大器14包括依次連接的m個第一泵浦激光器15、N+l*l個第一合束器16和第一增益光纖17 ;所述第一合束器16的m個泵浦端m小于等于N連接于所述的m個第一泵浦激光器15，第一泵浦激光器15與泵浦驅(qū)動電路9電連接。
[0026]所述第二光纖放大裝置7包括第二在線光隔離器16和第二光纖放大器22，第二光纖放大器22包括依次連接的m個第二泵浦激光器18、N+l*l個第二合束器19和第二增益光纖20 ;所述第二合束器19的m個泵浦端m小于等于N連接于所述的m個第二泵浦激光器18，第二泵浦激光器18與泵浦驅(qū)動電路9電連接；第二增益光纖20與準直光隔離器8連接。所述第一增益光纖17和第二增益光纖20為摻鐿雙包層光纖。第二增益光纖20與準直光隔離器8的熔接點處設(shè)置有光電探測器21。
[0027]本發(fā)明的實施例2:如圖1所示，一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，包括光路模組I和電路模組2 ；
[0028]所述光路模組I包括同軸依次連接的超寬帶光源3、寬帶濾波器4、第一光纖放大裝置5、電光開關(guān)6、I個以上的第二光纖放大裝置7和準直光隔離器8 ；
[0029]所述電路模組2包括泵浦驅(qū)動電路9、電光驅(qū)動電路10、輸出控制電路11和保護電路12，電光驅(qū)動電路10與電光開關(guān)6電連接；
[0030]泵浦驅(qū)動電路9用于驅(qū)動第一光纖放大裝置5和第二光纖放大裝置7產(chǎn)生泵浦激光；電光驅(qū)動電路10用于驅(qū)動電光開關(guān)6，使電光開關(guān)6將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號脈寬的不同實現(xiàn)激光脈沖脈寬的可調(diào)，可以實現(xiàn)光脈寬從3ns到連續(xù)的可調(diào)；輸出控制電路11用于通過人機界面設(shè)置輸出激光的脈寬，重頻和功率，實現(xiàn)對激光器輸出的控制；保護電路12用于光纖激光器的光路監(jiān)測和保護。
[0031 ] 第一光纖放大裝置5包括第一在線光隔離器13和第一光纖放大器14，第一光纖放大器14包括依次連接的m個第一泵浦激光器15、N+l*l個第一合束器16和第一增益光纖17 ;所述第一合束器16的m個泵浦端m小于等于N連接于所述的m個第一泵浦激光器15，第一泵浦激光器15與泵浦驅(qū)動電路9電連接。
[0032]所述第二光纖放大裝置7包括第二在線光隔離器16和第二光纖放大器22，第二光纖放大器22包括依次連接的m個第二泵浦激光器18、N+l*l個第二合束器19和第二增益光纖20 ;所述第二合束器19的m個泵浦端m小于等于N連接于所述的m個第二泵浦激光器18，第二泵浦激光器18與泵浦驅(qū)動電路9電連接；第二增益光纖20與準直光隔離器8連接。所述第一增益光纖17和第二增益光纖20為摻鐿雙包層光纖。第二增益光纖20與準直光隔離器8的熔接點處設(shè)置有光電探測器21。
【權(quán)利要求】
1.一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:包括光路模組(1)和電路模組⑵； 所述光路模組(1)包括同軸依次連接的超寬帶光源(3)、寬帶濾波器(4)、第一光纖放大裝置(5)、聲光/電光開關(guān)(6)、1個以上的第二光纖放大裝置(7)和準直光隔離器(8)； 所述電路模組⑵包括泵浦驅(qū)動電路(9)、聲光/電光驅(qū)動電路(10)、輸出控制電路(11)和保護電路(12)，聲光/電光驅(qū)動電路(10)與聲光/電光開關(guān)(6)電連接； 泵浦驅(qū)動電路(9)用于驅(qū)動第一光纖放大裝置(5)和第二光纖放大裝置(7)產(chǎn)生泵浦激光；聲光/電光驅(qū)動電路(10)用于驅(qū)動聲光/電光開關(guān)(6)，使聲光/電光開關(guān)(6)將連續(xù)激光調(diào)制成脈沖激光，并且根據(jù)電信號脈寬的不同實現(xiàn)激光脈沖脈寬的可調(diào)，可以實現(xiàn)光脈寬從3ns到連續(xù)的可調(diào)；輸出控制電路(11)用于通過人機界面設(shè)置輸出激光的脈寬，重頻和功率，實現(xiàn)對激光器輸出的控制；保護電路(12)用于光纖激光器的光路監(jiān)測和保護。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:第一光纖放大裝置(5)包括第一在線光隔離器(13)和第一光纖放大器(14),第一光纖放大器(14)包括依次連接的m個第一泵浦激光器(15)、(N+l)*l個第一合束器(16)和第一增益光纖(17);所述第一合束器(16)的m個泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個第一泵浦激光器(15)，第一泵浦激光器(15)與泵浦驅(qū)動電路(9)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:所述第二光纖放大裝置(7)包括第二在線光隔離器(16)和第二光纖放大器(22)，第二光纖放大器(22)包括依次連接的m個第二泵浦激光器(18)、(N+l)*l個第二合束器(19)和第二增益光纖(20);所述第二合束器(19)的m個泵浦端(m小于等于N)連接于所述的m個第二泵浦激光器(18)，第二泵浦激光器(18)與泵浦驅(qū)動電路(9)電連接；第二增益光纖(20)與準直光隔離器(8)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:所述第一增益光纖(17)和第二增益光纖(20)為摻鐿雙包層光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于超寬帶光源的脈寬可調(diào)脈沖光纖激光器，其特征在于:第二增益光纖(20)與準直光隔離器(8)的熔接點處設(shè)置有光電探測器(21)。
【文檔編號】H01S3/067GK104253371SQ201410421027
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】胡小波, 李剛 申請人:深圳市創(chuàng)鑫激光技術(shù)有限公司, 鞍山創(chuàng)鑫激光技術(shù)有限公司