[发明专利]一种光纤激光器及其出光控制方法

说明书

本发明涉及一种光纤激光器，沿激光信号的传输方向依次设有相互连接的振荡器模块、分束器模块、放大器模块、合束器模块和耦合模块，放大器模块包括至少两个并联的放大器，各放大器的输入端均连接于分束器模块的输出端，各放大器的输出端均连接于合束器模块的输入端；且振荡器模块、分束器模块、放大器模块、合束器模块和耦合模块均独立封装。本发明通过。本发明实施例与现有技术中的线性结构的光纤激光器相比，提高了激光输出的平均功率和峰值功率，避免了热量集中，散热易于管理，提高了系统的稳定性和可靠性；各模块采用独立封装的模块化结构，降低了激光器集成的复杂度，有利于批量化生产、降低生产成本。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体而言，涉及一种光纤激光器及其出光控制方法。

背景技术

光纤激光器是以掺杂稀土元素的光纤为增益介质的激光器，与其他激光器相比，光纤激光器具有能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、散热性能好、寿命长等优点，因此得到快速发展以及广泛地应用。

现有技术中，光纤激光器主要采用线性结构，多以单谐振腔振荡完成高功率激光输出，或以激光振荡信号多级放大后高功率输出，对于线性结构的光纤激光器，还存在如下不足：线性结构的光纤激光器发射激光，产生能量损耗较高，损耗的能量会直接产生热量，热量集中，导致激光器的稳定性相对较低，增大冷热管理设计难度；线性结构的光纤激光器为了获得较高功率的激光输出，光纤的纤芯尺寸和包层尺寸增大，大尺寸的光纤及相关器件的制备难度高，价格昂贵，对国际光纤供应链依赖严重，容易受宏观因素的影响，对于高平均功率、高峰值功率的光纤激光器难以获得批量制造机遇，难以适应当前批量医疗器械制造需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种光纤激光器，用以解决现有技术中采用线性结构的光纤激光器存在热量过于集中、平均功率难以提升、峰值功率难以提升、成本高、系统稳定性差的技术问题。

本发明的第一方面提供一种光纤激光器，沿激光信号的传输方向依次设有相互连接的振荡器模块、分束器模块、放大器模块、合束器模块和耦合模块，所述放大器模块包括至少两个并联的放大器，各所述放大器的输入端均连接于所述分束器模块的输出端，各所述放大器的输出端均连接于所述合束器模块的输入端；且所述振荡器模块、所述分束器模块、所述放大器模块、所述合束器模块和所述耦合模块均独立封装。

本发明提供的光纤激光器，提高了激光输出的平均功率和峰值功率，避免了热量集中，散热易于管理，提高了系统的稳定性和可靠性；各模块采用独立封装的模块化结构，降低了激光器集成的复杂度，有利于批量化生产、降低生产成本。

进一步地，沿所述激光信号的传输方向，所述振荡器模块包括依次相互连接的第一光栅、第一增益光纤、第一合束器组件和第二光栅，所述第一合束器组件包括第一合束器和第一泵浦源，所述第一合束器的输入端连接于所述第一增益光纤，所述第一合束器的输出端连接于所述第二光栅的输入端，所述第一合束器的泵浦输入端连接于所述第一泵浦源，其中，所述第一泵浦源的泵浦信号方向与所述激光信号的输出方向相反，所述第一光栅的反射率大于所述第二光栅的反射率。

进一步地，沿所述激光信号的传输方向，所述放大器包括依次相互连接的第二合束器组件、第二增益光纤和包层光剥除器，所述第二合束器组件包括第二合束器和至少两个第二泵浦源，各所述第二泵浦源均分别连接于所述第二合束器的泵浦输入端，所述第二合束器的输入端连接于所述分束器模块的输出端，所述第二合束器的输出端连接于所述第二增益光纤，所述包层光剥除器的输出端与所述合束器模块的输入端连接，其中，所述第二泵浦源的泵浦信号方向与所述激光信号的输出方向相同。

本发明实施例提供的光纤激光器中，各放大器采用相同的第二泵浦源，合束相关性好，通过合束实现了光纤激光器的高功率输出。

进一步地，所述第一增益光纤的纤芯直径介于6μm-10μm之间，所述第一增益光纤的包层直径介于80μm-130μm之间，所述第一增益光纤的长度介于4m-6m。