基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于使用体布拉格光栅对五束光纤激光进行有效合束，通过选择五束光纤激光的输出功率，实现合束万瓦级激光功率输出，包括第一、第二、第三、第四光和第五光纤激光器、第一、第二、第三、第四和第五体布拉格光栅和激光输出，第一、第二、第三、第四和第五光纤激光器分别经过第一、第二、第三、第四和第五体布拉格光栅衍射后，合为一束激光输出，本发明可有效实现对多束大功率光纤激光器的合束，通过选择五束光纤激光的输出功率，可实现合束万瓦级激光功率输出，具有结构紧凑、合束效率高、稳定可靠等优点。
【专利说明】基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光纤激光器【技术领域】，尤其是一种基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器。
【背景技术】
[0002]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，通过掺杂不同的稀土元素，如饵(Er)，镱(Yb)，铥(Tm)，钦(Ho)，钕(Nd)等，光纤激光器的工作波段覆盖了从紫外到中红外。与其他激光器相比，光纤激光器具有激光工作阈值低，能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、无需光路调整、散热性能好、寿命长和无需维护等鲜明特点，因此得到快速发展以及广泛地应用。
[0003]近年来，光纤激光器输出功率得到不断提升，应用领域也得到不断拓展，高性能、大功率光纤激光器已逐渐装备于精密加工设备、高端制造设备上，成为先进制造设备的心脏，成为保证国防、尖端工业发展的战略性基础装备，体现了一个国家先进制造技术的综合水平。目前，美国IPG公司代表着大功率光纤激光器研制及产业化的最高水平，早在2009年，IPG就成功研制出了 I万瓦单模光纤激光器，并广泛应用于全世界先进制造、先进加工领域。2012年又成功研制出了功率高达10万瓦的多模光纤激光器系统。目前，IPG公司占据了全球大功率光纤激光器市场70%的份额。国内光纤激光器公司只是在低功率脉冲光纤激光器市场上占有一定份额，在高性能、大功率光纤激光器研制及产业化方面远远落后于美国，国内千瓦级、万瓦级光纤激光器的市场几乎被IPG公司垄断。因此，研制一种高性能、大功率光纤激光器，打破国外技术垄断具有重要意义！
将多个光纤激光器进行有效合束是得到大功率光纤激光器的有效方法，有相干合成和非相干合成两种方法。其中相干合成结构复杂，不易调节，不适合应用于大功率光纤激光器产品中。本发明提出一种通过体布拉格光栅进行非相干合束得到万瓦级光纤激光输出的有效方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器。
[0005]本发明是通过以下技术方案加以实现的。
[0006]一种基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于使用体布拉格光栅对五束光纤激光进行有效合束，通过选择五束光纤激光的输出功率，实现合束万瓦级激光功率输出，包括第一光纤激光器1、第二光纤激光器2、第三光纤激光器3、第四光纤激光器4、第五光纤激光器5、第一体布拉格光栅6、第二体布拉格光栅7、第三体布拉格光栅8、第四体布拉格光栅9、第五体布拉格光栅10和激光输出11，第一光纤激光器1、第二光纤激光器2、第三光纤激光器3、第四光纤激光器4、第五光纤激光器5分别各自经过一个第一体布拉格光栅6、第二体布拉格光栅7、第三体布拉格光栅8、第四体布拉格光栅9、第五体布拉格光栅10衍射后,合为一束激光输出11。[0007]所述的第一光纤激光器1，为掺镱光纤激光器，中心波长λ i处于1.06-1.1 μ m,3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率；
所述的第二光纤激光器2,为掺镱光纤激光器，中心波长λ 2处于1.06-1.1 μ m, 3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率；
所述的第三光纤激光器3,为掺镱光纤激光器，中心波长λ 3处于1.06-1.1 μ m, 3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率；
所述的第四光纤激光器4，为掺镱光纤激光器，中心波长λ4处于1.06-1.lym，3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率；
所述的第五光纤激光器5,为掺镱光纤激光器，中心波长λ 5处于1.06-1.1 μ m, 3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率；
所述的五台光纤激光器(1，2，3，4，5)中心波长X1, λ2，λ3，λ4，λ 5等间隔，波长间距大于3nm ；
所述的第一体布拉格光栅6,对第一光纤激光I高反,高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ；
所述的第二体布拉格光栅7，对第二光纤激光2高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光I高透，透射率大于99% ；
所述的第三体布拉格光栅8，对第三光纤激光3高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光1，第二光纤激光2高透，透射率大于99% ；
所述的第四体布拉格光栅9，对第四光纤激光4高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光1，第二光纤激光2，第三光纤激光3高透，透射率大于99% ；
所述的第五体布拉格光栅10,对第五光纤激光5高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光1，第二光纤激光2，第三光纤激光3及第四光纤激光4高透，透射率大于99%;
所述的五个体布拉格光栅均可承受一万瓦平均功率；
本发明的优点在于它通过对多束光纤激光器输出进行有效合束，得到了万瓦级光纤激光输出，整个系统结构紧凑、合束效率高、稳定可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的一种结构图示图。
[0009]图中标记:第一光纤激光器1，第二光纤激光器2，第三光纤激光器3，第四光纤激光器4,第五光纤激光器5 ;第一体布拉格光栅6,第二体布拉格光栅7,第三体布拉格光栅8,第四体布拉格光栅9,第五体布拉格光栅10,激光输出11。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明作进一步的描述:
如图1所示，一种基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于，包括第一光纤激光器1，第二光纤激光器2，第三光纤激光器3，第四光纤激光器4，第五光纤激光器5 ;第一体布拉格光栅6,第二体布拉格光栅7,第三体布拉格光栅8,第四体布拉格光栅9,第五体布拉格光栅10,激光输出11。五束光纤激光(I,2,3,4,5)分别各自经过一个体布拉格光栅(6, 7,8,9,10)衍射,合为一束激光输出11,当五束光纤激光(1，2, 3,4, 5)输出功率各为2000W时，通过合束，可实现万瓦级激光功率输出。
[0011]所述的第一光纤激光器1，为掺镱光纤激光器，中心波长λ i处于1.06-1.1 μ m,3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率；
所述的第二光纤激光器2,为掺镱光纤激光器，中心波长λ 2处于1.06-1.1 μ m, 3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率；
所述的第三光纤激光器3,为掺镱光纤激光器，中心波长λ 3处于1.06-1.1 μ m, 3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率；
所述的第四光纤激光器4，为掺镱光纤激光器，中心波长λ4处于1.06-1.lym，3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率；
所述的第五光纤激光器5,为掺镱光纤激光器，中心波长λ 5处于1.06-1.lym,3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率；
所述的五台光纤激光器(1，2，3，4，5)中心波长X1, λ2，λ3，λ4，λ 5等间隔；
所述的第一体布拉格光栅6,对第一光纤激光I高反,高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ；
所述的第二体布拉格光栅7，对第二光纤激光2高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光I高透，透射率大于99% ；
所述的第三体布拉格光栅8，对第三光纤激光3高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光1，第二光纤激光2高透，透射率大于99% ；
所述的第四体布拉格光栅9，对第四光纤激光4高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光1，第二光纤激光2，第三光纤激光3高透，透射率大于99% ；
所述的第五体布拉格光栅10,对第五光纤激光5高反,高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光1，第二光纤激光2，第三光纤激光3及第四光纤激光4高透，透射率大于99%;
所述的五个体布拉格光栅均可承受一万瓦平均功率。
【权利要求】
1.一种基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于使用体布拉格光栅对五束光纤激光进行有效合束，通过选择五束光纤激光的输出功率，实现合束万瓦级激光功率输出，包括第一光纤激光器、第二光纤激光器、第三光纤激光器、第四光纤激光器、第五光纤激光器、第一体布拉格光栅、第二体布拉格光栅、第三体布拉格光栅、第四体布拉格光栅、第五体布拉格光栅和激光输出，第一光纤激光器、第二光纤激光器、第三光纤激光器、第四光纤激光器、第五光纤激光器分别经过第一体布拉格光栅、第二体布拉格光栅、第三体布拉格光栅、第四体布拉格光栅、第五体布拉格光栅衍射后，合为一束激光输出。
2.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于所述的第一光纤激光器、第二光纤激光器、第三光纤激光器、第四光纤激光器和第五光纤激光器为掺镱光纤激光器，中心波长λ处于1.06-1.1 μ m，3dB线宽小于lnm，激光束准直输出，可输出2千瓦平均功率。
3.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于五台光纤激光器中心波长X1, λ2，λ3，λ4，λ5等间隔，波长间距大于3nm。
4.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于第一体布拉格光栅对第一光纤激光高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99%。
5.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于第二体布拉格光栅7对第二光纤激光高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光高透，透射率大于99%。
6.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于第三体布拉格光栅,对第三光纤激光高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光,第二光纤激光高透,透射率大于99%。
7.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于第四体布拉格光栅，对第四光纤激光高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光,第二光纤激光,第三光纤激光高透,透射率大于99%。
8.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于第五体布拉格光栅，对第五光纤激光高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm,衍射效率大于99% ;对第一光纤激光，第二光纤激光，第三光纤激光及第四光纤激光高透，透射率大于99%。
9.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱合束万瓦级光纤激光器，其特征在于五个体布拉格光栅均可承受一万瓦平均功率。
【文档编号】H01S3/08GK103560384SQ201310579762
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】史伟, 房强 申请人:山东海富光子科技股份有限公司