光纖激光裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光纖激光裝置，包括種子源、光轉(zhuǎn)接器、有源光纖、合束器、激光器、光柵和輸出端帽，光轉(zhuǎn)接器包括輸入端、交互端和輸出端。光轉(zhuǎn)接器的輸入端連接種子源，光轉(zhuǎn)接器的交互端連接有源光纖，光轉(zhuǎn)接器的輸出端連接輸出端帽。有源光纖通過(guò)合束器連接激光器和光柵。通過(guò)有源光纖對(duì)種子源光進(jìn)行兩次放大，達(dá)到兩級(jí)放大的目的，同時(shí)利用光柵對(duì)一次放大光進(jìn)行過(guò)濾，無(wú)需增加額外的濾波器。利用有源光纖和光柵實(shí)現(xiàn)對(duì)種子源光的兩級(jí)放大和過(guò)濾處理，減少了光學(xué)器件的用量，降低了光纖激光裝置的制作成本。
【專利說(shuō)明】
光纖激光裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光纖激光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光纖激光技術(shù)的發(fā)展，脈沖光纖激光器因其高峰值功率而受到越來(lái)越多的重視，目前實(shí)現(xiàn)脈沖激光技術(shù)的方式主要有兩種，一種是調(diào)Q，一種是MOPA (Mas terOscillator Power-Amplifier，主控振蕩器功率放大)JOPA方案因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了對(duì)波形的精確可控以及頻率與波形的獨(dú)立控制，從而能適應(yīng)于更廣闊的應(yīng)用范圍，使得MOPA方案在脈沖激光器領(lǐng)域內(nèi)所占的比重越來(lái)越大。
[0003]主流MOPA光纖激光器中，一般作為種子源的半導(dǎo)體激光器輸出功率為幾百微瓦至幾毫瓦，而應(yīng)用時(shí)往往需要幾瓦乃至幾十瓦的功率，因?yàn)楣饫w內(nèi)的非線性效應(yīng)，一級(jí)放大一般只能放大20dB左右，即將幾百微瓦至幾毫瓦的種子光放大到幾十至幾百毫瓦，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到應(yīng)用的要求，所以通常需要將種子光經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大，我們將第一級(jí)放大稱為預(yù)放大，第二級(jí)放大稱為主放大。
[0004]傳統(tǒng)的MOPA光纖激光器是通過(guò)兩個(gè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)二級(jí)放大的，一級(jí)模塊完成預(yù)放大，二級(jí)模塊完成主放大再輸出，一級(jí)模塊與二級(jí)模塊之間用隔離器連接，以保證光路的穩(wěn)定性。由于引入兩級(jí)放大模塊，需要增加隔離器、光纖等光學(xué)器件的用量，使得MOPA光纖激光器的制作成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種可降低制作成本的光纖激光裝置。
[0006]—種光纖激光裝置，包括種子源、光轉(zhuǎn)接器、有源光纖、合束器、激光器、光柵和輸出端帽，所述光轉(zhuǎn)接器包括輸入端、交互端和輸出端;所述光轉(zhuǎn)接器的輸入端連接所述種子源，所述光轉(zhuǎn)接器的交互端連接所述有源光纖，所述光轉(zhuǎn)接器的輸出端連接所述輸出端帽；所述有源光纖通過(guò)所述合束器連接所述激光器和所述光柵;所述激光器用于對(duì)所述有源光纖供能；
[0007]所述種子源用于輸出種子源光至所述光轉(zhuǎn)接器；
[0008]所述光轉(zhuǎn)接器用于將所述種子源光輸出至所述有源光纖，以及將所述有源光纖返回的二次放大光經(jīng)所述輸出端帽輸出；
[0009]所述有源光纖用于對(duì)所述種子源光進(jìn)行放大，得到一次放大光并輸出至所述合束器，以及對(duì)所述合束器返回的光進(jìn)行放大，得到二次放大光并輸出至所述光轉(zhuǎn)接器；
[0010]所述合束器用于將所述有源光纖輸出的一次放大光輸送至所述光柵，以及將所述光柵返回的光輸送至所述有源光纖；
[0011]所述光柵用于對(duì)所述合束器輸送的一次放大光進(jìn)行過(guò)濾，并返回過(guò)濾后的光至所述合束器。
[0012]上述光纖激光裝置，種子源輸出種子源光至光轉(zhuǎn)接器，光轉(zhuǎn)接器將種子源光輸出至有源光纖。有源光纖對(duì)種子源光進(jìn)行放大，得到一次放大光并輸出至合束器，合束器將一次放大光輸送至光柵。光柵對(duì)合束器輸送的一次放大光進(jìn)行過(guò)濾，并返回過(guò)濾后的光至合束器，合束器將光柵返回的光輸送至有源光纖。有源光纖對(duì)合束器返回的光進(jìn)行放大，得到二次放大光并輸出至光轉(zhuǎn)接器，光轉(zhuǎn)接器將有源光纖返回的二次放大光經(jīng)輸出端帽輸出。通過(guò)有源光纖對(duì)種子源光進(jìn)行兩次放大，達(dá)到兩級(jí)放大的目的，同時(shí)利用光柵對(duì)一次放大光進(jìn)行過(guò)濾，無(wú)需增加額外的濾波器。利用有源光纖和光柵實(shí)現(xiàn)對(duì)種子源光的兩級(jí)放大和過(guò)濾處理，減少了光學(xué)器件的用量，降低了光纖激光裝置的制作成本。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為一實(shí)施例中光纖激光裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2為一實(shí)施例中光纖激光裝置的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]一種光纖激光裝置，具體可以是MOPA光纖激光裝置或其他光纖激光裝置。如圖1所不，光纖激光裝置包括種子源110、光轉(zhuǎn)接器120、有源光纖130、合束器140、激光器150、光柵160和輸出端帽170，光轉(zhuǎn)接器120包括輸入端、交互端和輸出端。光轉(zhuǎn)接器120的輸入端連接種子源110，光轉(zhuǎn)接器120的交互端連接有源光纖130，光轉(zhuǎn)接器120的輸出端連接輸出端帽170，有源光纖130通過(guò)合束器140連接激光器150和光柵160。具體地，種子源110、光轉(zhuǎn)接器120、有源光纖130、合束器140、激光器150、光柵160和輸出端帽170之間均可通過(guò)光纖連接。
[0016]種子源110用于輸出種子源光至光轉(zhuǎn)接器120，光轉(zhuǎn)接器120用于將種子源光輸出至有源光纖130，以及將有源光纖130返回的二次放大光經(jīng)輸出端帽170輸出。
[0017]種子源110指輸出種子源光的光源，具體類型并不唯一，本實(shí)施例中種子源110為JPT M6種子源。種子源110輸出種子源光至光轉(zhuǎn)接器120，光轉(zhuǎn)接器120將種子源光輸出至有源光纖130，以供進(jìn)行后續(xù)的放大和過(guò)濾處理。光轉(zhuǎn)接器120還將有源光纖130返回的二次放大光傳輸?shù)捷敵龆嗣?70進(jìn)行輸出。本實(shí)施例中，輸出端帽170為20/130輸出端帽，通過(guò)20/130光纖接收二次放大光并輸出，20/130光纖指光纖芯徑為20um、光纖包層直徑為130um的光纖?？梢岳斫猓敵龆嗣?70的具體類型并不唯一。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，光轉(zhuǎn)接器120可采用環(huán)形器，環(huán)形器是一個(gè)多端口器件，電磁波在其中的傳輸只能沿單方向環(huán)行，反方向是隔離的。利用環(huán)形器進(jìn)行光轉(zhuǎn)接，隔離性好，使光路中不需要再加額外的隔離器，降低了光纖激光裝置的制作成本。本實(shí)施例中，環(huán)形器采用為20w功率的環(huán)形器，功率高，可提高光束轉(zhuǎn)接效率?？梢岳斫?，在其他實(shí)施例中，光轉(zhuǎn)接器120也可采用耦合開關(guān)。
[0019]有源光纖130用于對(duì)種子源光進(jìn)行放大，得到一次放大光并輸出至合束器140，以及對(duì)合束器140返回的光進(jìn)行放大，得到二次放大光并輸出至光轉(zhuǎn)接器120。通過(guò)有源光纖130對(duì)光進(jìn)行傳輸和放大處理，技術(shù)簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。有源光纖130兩次對(duì)經(jīng)過(guò)的光進(jìn)行放大處理，達(dá)到兩級(jí)放大的目的。本實(shí)施例中，有源光纖130具體可采用20/130有源光纖，可以理解，在其他實(shí)施例中也可采用其他類型的有源光纖。
[0020]合束器140用于將有源光纖130輸出的一次放大光輸送至光柵160，以及將光柵160返回的光輸送至有源光纖130。本實(shí)施例中，合束器140為105/125-20/130合束器，具體通過(guò)105/125光纖連接激光器150，并通過(guò)20/130光纖連接有源光纖130和光柵160，其中，105/125光纖指光纖芯徑為105um、光纖包層直徑為125um的光纖?？梢岳斫猓鲜?40的具體類型并不唯一。
[0021]激光器150用于對(duì)有源光纖130供能，通過(guò)控制激光器150的輸出光大小可調(diào)節(jié)有源光纖130的放大倍率。激光器150可采用栗浦激光器，體積小、重量輕、效率高、能耗小且使用壽命長(zhǎng)，減小光纖激光裝置的體積同時(shí)還可降低使用成本。本實(shí)施例中激光器150具體為915nm@20w栗浦激光器，輸出波長(zhǎng)為915nm的激光，功率為20w?？梢岳斫?，激光器150的具體類型并不唯一。
[0022]此外，激光器150的數(shù)量也并不唯一，可以是一個(gè)或多個(gè)。本實(shí)施例中，激光器150的數(shù)量為兩個(gè)，且分別通過(guò)105/125光纖連接合束器。利用兩個(gè)激光器150對(duì)有源光纖130進(jìn)行供能，提高了供能可靠性。
[0023]光柵160用于對(duì)合束器140輸送的一次放大光進(jìn)行過(guò)濾，并返回過(guò)濾后的光至合束器140。利用光柵160的波長(zhǎng)選擇功能對(duì)一次放大光進(jìn)行過(guò)濾處理，使光路中不需要加額外的濾波器。光柵160可采用布拉格光柵，插入損耗小、光反射率高、易于全光集成且波長(zhǎng)選擇性好，提高濾波可靠性和可操作性。光柵160具體可為1064± Inm布拉格光柵，反射波長(zhǎng)為1064nm、誤差為± Inm的激光至合束器140，濾波可靠性高。本實(shí)施例中，光柵160為20/1301064± Inm高反布拉格光柵，通過(guò)20/130光纖接入和返回光?？梢岳斫?，光柵160的具體類型也并不唯一。
[0024]上述光纖激光裝置，種子源110輸出種子源光至光轉(zhuǎn)接器120，光轉(zhuǎn)接器120將種子源光輸出至有源光纖130。有源光纖130對(duì)種子源光進(jìn)行放大，得到一次放大光并輸出至合束器140，合束器140將一次放大光輸送至光柵160。光柵160對(duì)合束器140輸送的一次放大光進(jìn)行過(guò)濾，并返回過(guò)濾后的光至合束器140，合束器140將光柵160返回的光輸送至有源光纖130。有源光纖130對(duì)合束器140返回的光進(jìn)行放大，得到二次放大光并輸出至光轉(zhuǎn)接器120，光轉(zhuǎn)接器120將有源光纖130返回的二次放大光經(jīng)輸出端帽170輸出。通過(guò)有源光纖130對(duì)種子源光進(jìn)行兩次放大，達(dá)到兩級(jí)放大的目的，同時(shí)利用光柵160對(duì)一次放大光進(jìn)行過(guò)濾處理，無(wú)需增加額外的濾波器。利用有源光纖130和光柵160實(shí)現(xiàn)對(duì)種子源光的兩級(jí)放大和過(guò)濾處理，減少了光學(xué)器件的用量，降低了光纖激光裝置的制作成本。
[0025]上述光纖激光裝置簡(jiǎn)化了電路控制板和驅(qū)動(dòng)板，使激光器的總成本降低了約20%。由于光路結(jié)構(gòu)及電路板的簡(jiǎn)化，激光器體積較原來(lái)減小約1/3，重量也減小約1/3，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，使激光器功耗稍有降低。此外，由于控制方案大幅精簡(jiǎn)，光纖激光裝置可能的故障點(diǎn)隨之減少，故障率也隨之降低。
[0026]在其中一個(gè)實(shí)施例中，繼續(xù)參照?qǐng)D2，光纖激光裝置還包括模式匹配器180，光轉(zhuǎn)接器120的交互端通過(guò)模式匹配器180連接有源光纖130。模式匹配器180用于不同芯徑光纖的耦合對(duì)接過(guò)渡，便于光束傳輸。本實(shí)施例中，模式匹配器180為HI1060-20/130模式匹配器，通過(guò)HI1060光纖連接光轉(zhuǎn)接器120的交互端，以及通過(guò)20/130光纖連接有源光纖130?？梢岳斫?，根據(jù)光纖的型號(hào)不同，模式匹配器180的具體類型也有所不同。
[0027]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光纖激光裝置，其特征在于，包括種子源、光轉(zhuǎn)接器、有源光纖、合束器、激光器、光柵和輸出端帽，所述光轉(zhuǎn)接器包括輸入端、交互端和輸出端;所述光轉(zhuǎn)接器的輸入端連接所述種子源，所述光轉(zhuǎn)接器的交互端連接所述有源光纖，所述光轉(zhuǎn)接器的輸出端連接所述輸出端帽;所述有源光纖通過(guò)所述合束器連接所述激光器和所述光柵;所述激光器用于對(duì)所述有源光纖供能； 所述種子源用于輸出種子源光至所述光轉(zhuǎn)接器； 所述光轉(zhuǎn)接器用于將所述種子源光輸出至所述有源光纖，以及將所述有源光纖返回的二次放大光經(jīng)所述輸出端帽輸出； 所述有源光纖用于對(duì)所述種子源光進(jìn)行放大，得到一次放大光并輸出至所述合束器，以及對(duì)所述合束器返回的光進(jìn)行放大，得到二次放大光并輸出至所述光轉(zhuǎn)接器； 所述合束器用于將所述有源光纖輸出的一次放大光輸送至所述光柵，以及將所述光柵返回的光輸送至所述有源光纖； 所述光柵用于對(duì)所述合束器輸送的一次放大光進(jìn)行過(guò)濾，并返回過(guò)濾后的光至所述合束器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括模式匹配器，所述光轉(zhuǎn)接器的交互端通過(guò)所述模式匹配器連接所述有源光纖。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光轉(zhuǎn)接器為環(huán)形器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形器為20w功率的環(huán)形器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光柵為布拉格光柵。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述布拉格光柵為1064± Inm布拉格光柵。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光器為栗浦激光器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述栗浦激光器為915nm@20w栗浦激光器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光器的數(shù)量為兩個(gè)，且分別通過(guò)105/125光纖連接所述合束器。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述有源光纖為20/130有源光纖。
【文檔編號(hào)】H01S3/067GK105914567SQ201610309364
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】劉猛, 熊釗頎
【申請(qǐng)人】深圳市杰普特光電股份有限公司