專利名稱：多波長泵浦合成光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多波長泵浦合成光纖激光器。
背景技術(shù)：
高能量高功率的光纖激光器和光纖放大器以其光束質(zhì)量好、效率高、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，在工業(yè)加工、醫(yī)療衛(wèi)生、國防軍事等有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，對光纖激光的功率提出了更高的要求。為了實現(xiàn)對光纖激光器的泵浦，通常使用全光纖結(jié)構(gòu)的泵浦耦合器進(jìn)行多路單波段泵浦的合成。該方法用光纖傳輸泵浦光，并用熔融拉錐制成的泵浦耦合器對同一波段的泵浦光進(jìn)行合成。但是，使用該方法合成的泵浦光光束質(zhì)量較差，使得泵浦光的亮度變低， 并且由于使用單個波段的泵浦光，增益介質(zhì)對泵浦光的吸收集中在一個吸收峰上，吸收泵浦能力有限，對光纖激光器的輸出功率和效率等參數(shù)產(chǎn)生不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例提出一種多波長泵浦合成光纖激光器，包括多個合成模塊，用于通過多個不同波段的濾光片將多個不同波長的泵浦光進(jìn)行合成；多個耦合透鏡，用于將合成后的所述多波長泵浦光會聚并耦合注入到所述泵浦耦合器的輸入光纖；泵浦耦合器，用于將所述多路多波長合成泵浦光分別注入所述多根輸入光纖后合成一路由輸出光纖進(jìn)行輸出，作為光纖激光器的泵浦光，其中，所述耦合透鏡的像方焦點與所述泵浦耦合器的一根輸入光纖的端面中心重合；增益光纖，用于吸收所述泵浦光產(chǎn)生自發(fā)輻射光；以及一對光纖光柵，用于形成諧振腔，其中，特定波長的自發(fā)輻射光在所述諧振腔中多次反射并由所述增益光纖放大而產(chǎn)生激光輸出。根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長泵浦合成光纖激光器，通過多個合成模塊的濾光片對某一波長的泵浦光透過，而其他波長的泵浦光反射，再由泵浦耦合器將其多個泵浦光聚合獲得光束質(zhì)量較好亮度較高的泵浦光，提高光纖激光器的功率和斜率效率。在本發(fā)明的一個實施例中，所述的初級濾光片可為窄帶干涉濾光片、長波通濾光片、短波通濾光片。在本發(fā)明的一個實施例中，所述多個合成模塊的每個合成模塊具體包括多個不同波長的半導(dǎo)體激光器，用于通過所述多個不同波長的半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生多個不同波長的激光；多個準(zhǔn)直透鏡，用于將所述多個不同波長的激光準(zhǔn)直為多個平行光束；以及合成單元，所述合成單元由按照一定規(guī)律排列的多個不同波段的濾光片構(gòu)成，用于通過所述濾光片將所述多個平行光束由多個不同波段的濾光片進(jìn)行透射或反射生成合成光。在本發(fā)明的一個實施例中，所述的濾光片為窄帶干涉濾光片、長波通濾光片或短波通濾光片。在本發(fā)明的一個實施例中，所述的濾光片為耐高功率高能量激光的濾光片。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述的濾光片，僅透射與之對應(yīng)的一路泵浦光，對其他各路的泵浦光都反射。在本發(fā)明的一個實施例中，所述的濾光片與光路成一定夾角。在本發(fā)明的一個實施例中，所述的泵浦耦合器有多根輸入光纖，一根輸出光纖。在本發(fā)明的一個實施例中，所述泵浦耦合器的每路輸入光纖輸入一束多波長合成泵浦光，輸出光纖與增益光纖熔融連接。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。



本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的多波長泵浦合成光纖激光器的框架圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的多波長泵浦合成光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖3為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的多波長泵浦合成光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的多波長泵浦合成光纖激光器的框架圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長泵浦合成光纖激光器包括多個合成模塊100、多個耦合透鏡200、泵浦稱合器300、增益光纖400和一對光纖光柵500。多個合成模塊100用于通過多個不同波段的濾光片將多個不同波長的激光進(jìn)行合成。在本發(fā)明的一個實施例中，多個合成模塊的每個合成模塊100具體包括多個不同波長的半導(dǎo)體激光器、多個準(zhǔn)直透鏡和合成單元。多個不同波長的半導(dǎo)體激光器，用于通過多個不同波長的半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生多個不同波長的激光。多個準(zhǔn)直透鏡，用于將多個不同波長的激光準(zhǔn)直為多個平行光束。合成單元，合成單元由按照一定規(guī)律排列的多個不同波段的濾光片構(gòu)成，用于通過濾光片將多個平行光束由多個不同波段的濾光片進(jìn)行透射或反射生成合成光。其中，濾光片為窄帶干涉濾光片、長波通濾光片或短波通濾光片。在本發(fā)明的一個實施例中，濾光片為耐高功率高能量激光的濾光片，并且與光路成一定夾角。
在本發(fā)明的一個實施例中，濾光片僅透射與之對應(yīng)的一路泵浦光，對其他各路的泵浦光都反射，使多個波長進(jìn)行合成。在本發(fā)明的一個實施例中,泵浦I禹合器有多根輸入光纖，一根輸出光纖。泵浦耦合器的每路輸入光纖輸入一束多波長合成泵浦光，輸出光纖與增益光纖熔融連接。多個耦合透鏡200用于將合成后的多波長泵浦光會聚并耦合注入到泵浦耦合器的輸入光纖。泵浦耦合器300用于將多路多波長合成泵浦光分別注入多根輸入光纖后合成一路由輸出光纖進(jìn)行輸出，作為光纖激光器的泵浦光，其中，耦合透鏡的像方焦點與泵浦耦合器的一根輸入光纖的端面中心重合。
增益光纖400用于吸收泵浦光產(chǎn)生自發(fā)輻射光。一對光纖光柵500用于形成諧振腔，其中，特定波長的自發(fā)輻射光在所述諧振腔中多次反射并由所述增益光纖放大而產(chǎn)生激光輸出。實施例1 :圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的多波長泵浦合成光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，1-6為不同波長的半導(dǎo)體激光器，7-11為5個不同截止波長的窄帶干涉濾光片，12為率禹合透鏡，13為泵浦稱合器，14為一對光纖光柵，15為增益光纖。其中，7-11及與之對應(yīng)波長的半導(dǎo)體激光器按照一定順序進(jìn)行排列，并且窄帶干涉濾光片7-11與光路成45度夾角。在本發(fā)明的一個實施例中，960nm的泵浦光不在所有濾光片的透射波長范圍內(nèi)，通過每個濾光片都被反射。965nm的泵浦光處于濾光片7的透射中心波長且不在其他濾光片的透射波長范圍內(nèi)，透過7后，由濾光片8-11反射。970nm的泵浦光處于濾光片8的透射中心波長且不在其他濾光片的透射波長范圍內(nèi)，透過8后，由濾光片9-11反射。975nm的泵浦光處于濾光片9的透射中心波長且不在其他濾光片的透射波長范圍內(nèi)，透過9后，由濾光片10和11反射。980nm的泵浦光處于濾光片10的透射中心波長且不在其他濾光片的透射波長范圍內(nèi)，透過10后，由濾光片11反射。最終，6路泵浦光沿同一路徑到達(dá)濾光片11后合成輸出，耦合透鏡12將各路泵浦光會聚成一束多波長合成泵浦光，耦合進(jìn)入泵浦耦合器13的一根輸入光纖中。泵浦稱合器13將多路多波長合成泵浦光稱合注入一根輸出光纖中，作為光纖激光器的泵浦光。實施例2 圖3為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的多波長泵浦合成光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，1-6為不同波長的半導(dǎo)體激光器，18-22為5個不同截止波長的長波通干涉濾光片，12為稱合透鏡、13為泵浦稱合器,14為一對光纖光柵，15為增益光纖，16為半導(dǎo)體激光器輸出和17為準(zhǔn)直透鏡。其中，18-22及與之對應(yīng)波長的半導(dǎo)體激光器按照一定順序進(jìn)行排列，并且長波通干涉濾光片18-22與光路成45度夾角。由尾纖16輸出的各路泵浦光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡17準(zhǔn)直為平行輸出光束。在本發(fā)明的一個實施例中，由半導(dǎo)體激光器I產(chǎn)生的960nm的泵浦光不在所有濾光片的透射波段內(nèi)，通過每個濾光片都被反射。由半導(dǎo)體激光器2產(chǎn)生的965nm的泵浦光處于濾光片18的透射波段且不在其后的濾光片的透射波長范圍內(nèi)，透過18后，由濾光片19-22反射。由半導(dǎo)體激光器3產(chǎn)生的970nm的泵浦光處于濾光片19的透射波段且不在其后的濾光片的透射波長范圍內(nèi)，透過19后，由濾光片20-22反射。由半導(dǎo)體激光器4產(chǎn)生的975nm的泵浦光處于濾光片20的透射波段且不在其后的濾光片的透射波長范圍內(nèi)，透過20后，由濾光片21-22反射。由半導(dǎo)體激光器5產(chǎn)生的980nm的泵浦光處于濾光片21的透射波段且不在其后的濾光片的透射波長范圍內(nèi)，透過21后，由濾光片22反射。最終，6路泵浦光沿同一路徑到達(dá)濾光片22后合成輸出，稱合透鏡12將各路泵浦光會聚成一束多波長合成泵浦光,并稱合進(jìn)泵浦稱合器13的一根輸入光纖中。泵浦稱合器13將多路多波長合成泵浦光稱合注入一根輸出光纖中，作為光纖激光器的泵浦光。需要說明的是，此僅為一個合成模塊的實施例，在本發(fā)明中可以將多個合成模塊對多個不同波長的泵浦光合成，并將其通過光纖與泵浦耦合器相連實現(xiàn)更多不同波長泵浦光的合成。根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長泵浦合成光纖激光器，通過多個合成模塊的濾光片對某一波長的泵浦光透過，而其他波長的泵浦光反射，再由泵浦耦合器將其多個泵浦光聚合 獲得光束質(zhì)量較好亮度較高的泵浦光，提高光纖激光器的功率和斜率效率。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
權(quán)利要求
1.一種多波長泵浦合成光纖激光器,其特征在于,包括 多個合成模塊，用于通過多個不同波段的濾光片將多個不同波長的泵浦光進(jìn)行合成； 多個耦合透鏡，用于將合成后的所述多波長泵浦光會聚并耦合注入到所述泵浦耦合器的輸入光纖； 泵浦耦合器，用于將所述多路多波長合成泵浦光分別注入所述多根輸入光纖后合成一路由輸出光纖進(jìn)行輸出，作為光纖激光器的泵浦光，其中，所述耦合透鏡的像方焦點與所述泵浦稱合器的一根輸入光纖的端面中心重合； 增益光纖，用于吸收所述泵浦光產(chǎn)生自發(fā)輻射光；以及 一對光纖光柵，用于形成諧振腔，其中，特定波長的自發(fā)輻射光在所述諧振腔中多次反射并由所述增益光纖放大而產(chǎn)生激光輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的多波長泵浦合成光纖激光器，其特征在于，所述多個合成模塊的每個合成模塊具體包括 多個不同波長的半導(dǎo)體激光器，用于通過所述多個不同波長的半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生多個不同波長的泵浦光； 多個準(zhǔn)直透鏡，用于將所述多個不同波長的激光準(zhǔn)直為多個平行光束；以及 合成單元，所述合成單元由按照一定規(guī)律排列的多個不同波段的濾光片構(gòu)成，用于通過所述濾光片將所述多個平行光束由多個不同波段的濾光片進(jìn)行透射或反射生成合成光。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多波長泵浦合成光纖激光器，其特征在于，所述的濾光片為窄帶干涉濾光片、長波通濾光片或短波通濾光片。
4.如權(quán)利要求2所述的多波長泵浦合成光纖激光器，其特征在于，所述的濾光片為耐高功率高能量激光的濾光片。
5.如權(quán)利要求2或3所述的多波長泵浦合成光纖激光器，其特征在于，所述的濾光片，僅透射與之對應(yīng)的一路泵浦光，對其他各路的泵浦光都反射。
6.如權(quán)利要求1所述的多波長泵浦合成光纖激光器，其特征在于，所述的濾光片與光路成一定夾角。
7.如權(quán)利要求1所述的多波長泵浦合成光纖激光器，其特征在于，所述的泵浦耦合器有多根輸入光纖，一根輸出光纖。
8.如權(quán)利要求2或4所述的多波長泵浦合成光纖激光器，其特征在于，所述泵浦耦合器的每路輸入光纖輸入一束多波長合成泵浦光，輸出光纖與增益光纖熔融連接。
全文摘要
本發(fā)明提出一種多波長泵浦合成光纖激光器，包括多個合成模塊，用于通過多個不同波段的濾光片將多個不同波長的泵浦光進(jìn)行合成；多個耦合透鏡，用于將合成后的多波長泵浦光會聚并耦合注入到泵浦耦合器的輸入光纖；以及泵浦耦合器，用于將多路多波長合成泵浦光分別注入多根輸入光纖后合成一路由輸出光纖進(jìn)行輸出，作為光纖激光器的泵浦光，其中，耦合透鏡的像方焦點與泵浦耦合器的一根輸入光纖的端面中心重合。根據(jù)本發(fā)明實施例的多波長泵浦合成光纖激光器，通過多個合成模塊的濾光片對某一波長的泵浦光透過，而其他波長的泵浦光反射，再由泵浦耦合器將其多個泵浦光聚合獲得光束質(zhì)量較好亮度較高的泵浦光，提高光纖激光器的功率和斜率效率。
文檔編號H01S3/0941GK103022865SQ20121054634
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者鞏馬理, 閆平, 肖起榕, 張海濤, 孫駿逸, 李丹 申請人:清華大學(xué)