[发明专利]一种光纤激光器

说明书

本发明涉及一种光纤激光器，包括依次连接的泵浦源、谐振腔、包层光功率剥除器和输出器件，谐振腔包括光栅Ⅰ、增益光纤和光栅Ⅱ，光栅Ⅰ的一端与泵浦源的输出光纤耦合，光栅Ⅰ的另一端与增益光纤的一端耦合，增益光纤的另一端与光栅Ⅱ的一端耦合；其中，光栅Ⅰ为双包层光栅，泵浦源用于输出预设数值孔径的泵浦光；也可以是在泵浦源与谐振腔之间设有模场适配器，模场适配器用于将泵浦源发出的泵浦光转换为预设数值孔径的泵浦光，使进入谐振腔的泵浦光的数值孔径被配置为小于或等于光栅Ⅰ内包层的数值孔径的一半。通过将进入谐振腔的泵浦光的数值孔径配置为小于或等于光栅Ⅰ内包层的数值孔径的一半，以提高光纤振荡器的转换效率。

技术领域

本发明涉及一种激光技术领域，特别涉及一种光纤激光器。

背景技术

光纤激光器具有光束质量好、高效率、散热性好、结构紧凑，可靠性高、易维护等优点，受到人们广泛关注。随着光纤激光器市场规模的不断扩大，激光产业链日趋成熟，特种加工行业对激光器的功率要求越来越高。当单根光纤激光输出功率达数千瓦，其热效应及非线性效应成为继续放大的制约因素。光纤同带级联抽运技术是一种解决单根光纤输出功率有限问题的有效方法。与传统的976nm抽运光注入掺镱光纤直接产生1μm波段激光输出不同，同带抽运方案采用光纤激光抽运掺镱光纤的方式，其抽运光波长与输出激光波长更加接近。对于掺镱光纤，同带抽运激光的波长为1000nm～1030nm时效果最好。由于波长特殊，实现1000nm～1030nm波段的光纤激光高功率输出比较困难。目前获取高功率(千瓦级以上)1000nm～1030nm波段的光纤激光的方法主要是采用光束合成技术(例如光谱合成技术、相干合成技术等)，对多个1000nm～1030nm波段光纤振荡器功率进行合束，实现高功率1000nm～1030nm激光输出，因此提升1000nm～1030nm波段光纤振荡器的功率具有重要意义。

具体而言，请参见图1，光纤激光器10包括依次连接的泵浦源11、合束器12、光栅I13、增益光纤14、光栅II15，及输出器件16。合束器12用于将多个泵浦源11传输的激光耦合到一根光纤输出，再耦合进入由光栅I13、增益光纤14和光栅II15组成的谐振腔，泵浦光在谐振腔内转换为1000nm～1030nm波段附近的激光，并从谐振腔输出。

然而，采用合束方式注入谐振腔的泵浦光的数值孔径较大，在增益光纤14内难以被吸收，导致光纤振荡器的转换效率低，光纤激光器输出功率低。虽然增加增益光纤长度可以在一定程度上提升泵浦光吸收，但是增加增益光纤长度又会引起1000nm～1030nm激光重吸收产生的放大自发辐射(ASE)现象，导致激光器损坏。因此，如何在不增加增益光纤长度的前提下提升1000nm～1030nm波段光纤振荡器的转换效率是提升1000nm～1030nm波段光纤振荡器功率的核心技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在不增加增益光纤长度的前提下提升1018nm波段光纤振荡器的转换效率，为此提供一种光纤激光器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明之一种光纤激光器，包括依次连接的泵浦源、谐振腔、包层光功率剥除器和输出器件，所述谐振腔包括光栅Ⅰ、增益光纤和光栅Ⅱ，所述光栅Ⅰ的一端与所述泵浦源的输出光纤耦合，所述光栅Ⅰ的另一端与所述增益光纤的一端耦合，所述增益光纤的另一端与所述光栅Ⅱ的一端耦合；

其中，所述光栅Ⅰ为双包层光栅，所述泵浦源用于输出预设数值孔径的泵浦光，使进入所述谐振腔的泵浦光的数值孔径被配置为小于或等于所述光栅Ⅰ内包层的数值孔径的一半。

进一步，所述光栅Ⅰ的反射率被配置为大于或等于99％，所述光栅Ⅱ的反射率被配置为5％～10％,所述光栅I的中心波长与所述光栅II的中心波长相等。

进一步，所述光栅II为双包层光纤光栅，所述增益光纤为双包层增益光纤。

进一步，所述光栅Ⅰ、光栅II、所述增益光纤、所述包层光功率剥除器、所述输出器件的纤芯直径、内包层直径、纤芯数值孔径、内包层数值孔径对应相等