一种分离放大光纤激光器系统的制作方法

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种分离放大光纤激光器系统。

背景技术：

高峰值功率激光器在激光打标、激光深雕及焊接等领域具有重要的、无可取代的应用。一般激光器需要接带有隔离器的光纤输出头才可以方便、灵活地应用于工业加工中，但是高峰值功率激光器输出脉冲由于其较高的峰值功率，容易与光纤输出头中的较长的光纤光缆部分产生严重非线性效应，如拉曼效应。这些非线性效应对产品的稳定性造成多方面不良的影响，首先限制了光纤激光器的最大可输出功率；其次，由于其输出波长范围变宽，导致其在激光打标等应用时因透镜对波长的敏感性引起聚焦的问题，从而影响应用效果；再次，激光器在激光加工时不可避免地会反射一部分光回去，如果光纤输出头中有拉曼光谱存在，会随着输出传输光纤返回去，然而激光器内部由于价格和制造工艺限制，一般带宽较窄，只限于隔离信号波段，而对拉曼光谱波段透明，从而导致激光器种子源损伤或损坏，从而降低产品的稳定性。

如图1所示，现有光纤激光器的信号源连接隔离器，从隔离器出来的信号接入放大模块，信号被放大模块放大后经光缆传输由光纤输出头输出为平行光。

如图2所示，其中曲线laser 1为信号源出来的信号经过放大模块放大后出来的光谱曲线，此时laser 1的输出平均功率>20W，峰值功率为20KW，重复频率为25Khz、脉冲宽度为200ns时的光谱曲线。从图中可以看出此时几乎没有产生如受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering，SRS)、受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering，SBS)等非线性效应，此时放大后的峰值功率可以高于25KW，但是高的峰值功率激光脉冲容易与光纤发生SRS、SBS等非线性效应，而且随着光纤的长度越长，这种作用越严 重。非线性效应容易对光纤及信号源造成损伤甚至损坏，严重影响激光器的性能。然而光纤激光器尤其在打标、探测等应用中，需要光缆较长，一般在2m以上，才方便操作与应用。一般地，对于纤芯为15μm的普通光纤，若激光器脉冲的峰值功率高过5KW时，1m会产生约5DB的拉曼部分的光谱。

其中laser 2的光谱曲线，为上述激光脉冲经3m光缆传输后由光纤输出头输出测试光谱，此时laser 2的输出平均功率为20W，峰值功率为20KW。对比laser 1曲线明显可以看出，具有较高峰值功率的激光脉冲在光缆传输中产生了SRS，因此laser 2的光谱中含有信号光及拉曼光谱。然而激光输出脉冲在进行激光应用时，会有一部分光脉冲返回至光路中，隔离器一般只能阻挡信号光，而对拉曼等其它非线性效应引起的非信号光源透明，所以这部分非线性效应光谱再经光缆至放大模块或者信号源内，极易造成放大模块及信号源的损坏。为了减少非线性效应对激光器造成损伤或者损坏，需要减少高峰值功率激光脉冲与光缆的作用距离。

综上可知，现有高峰值功率激光器，在安全及稳定性上显然存在缺陷，需要加以改进。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种分离放大光纤激光器系统。

本发明的技术方案包括一种分离放大光纤激光器系统，包括：沿光路依次布置的信号源、隔离器、光纤光缆及放大输出组件，其中，所述放大输出组件包括集成的放大模块和光纤输出头模块。

优选地，所述放大模块和光纤输出头模块由短光纤连接。

优选地，所述短光纤长度为0～50cm。

优选地，所述光纤输出头模块包括沿光路依次布置的包层模消除装置、隔离器、扩束镜。

优选地，所述信号源的平均功率范围为0～5W。

优选地，所述光纤光缆的长度为0.1～10m。

本发明的有益效果包括：采用上述紧凑设置的放大输出组件，信号直接输出，避免了非线性效应的产生，保证激光器的高峰值功率、高平均功率的安全稳定输出。

附图说明

图1为现有技术中的光纤激光器的结构示意图。

图2为现有技术中的光纤激光器的经光缆输出前后光谱图。

图3为本发明的光纤激光器系统的结构示意图。

图4为本发明的光纤激光器系统的放大输出组件结构示意图。

图5为本发明的光纤激光器系统的光纤输出头模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一种分离放大光纤激光器系统，包括：沿光路依次布置的信号源、隔离器、光纤光缆及放大输出组件，其中，所述放大输出组件包括集成的放大模块和光纤输出头模块。

本发明技术方案采用紧凑设置的放大输出组件，信号直接输出，避免了非线性效应的产生，保证激光器的高峰值功率、高平均功率的安全稳定输出。

如图3所示，一种分离放大光纤激光器系统10，包括：沿光路依次布置的信号源11、隔离器12、光纤光缆13及放大输出组件15，其中，上述放大输出组件15包括集成的放大模块16和光纤输出头模块17。

放大模块16输入端连接光纤光缆13，放大模块16输出端连接光纤输出头模块17。

如图4所示，放大模块16和光纤输出头模块17连接紧凑，形成一个整体，易于活动，方便操作。进一步地，放大模块16和光纤输出头模块17由短光纤18连接。

上述短光纤18长度优选为0～50cm，由此经过放大模块16放大的信号只需经过较短的光纤18直接输出，避免了非线性效应的产生，保证激光器 的高峰值功率、高平均功率的安全稳定输出。

如图5所示，上述光纤输出头模块17包括沿光路依次布置的包层模消除装置19、隔离器20、扩束镜21。其中，包层模消除装置19主要用于去除残留的泵浦光；隔离器20为高功率隔离器，防止激光器在应用于返回去的信号光对激光器造成损伤；扩束镜21主要将光斑扩大并平行输出，方便实现远距离应用。

信号源11的平均功率范围为0～5W，经过隔离器12后激光脉冲14的峰值功率仍然低于5KW，这样低的峰值功率激光脉冲经光纤光缆13传至放在输出模块15内。

光纤光缆13的长度为0.1～10m，即使光纤光缆13的长度较长，但由于激光脉冲14的峰值功率低，不足以产生如SRS等非线性效应，因此经过光纤光缆13后的激光脉冲与输出时激光脉冲14几乎相同。

本发明的分离放大光纤激光器系统，安全稳定：减少高峰值功率、高平均功率的激光脉冲与光纤光缆的作用距离，从而减少非线性效应的产生，保证了激光器的高峰值功率、高平均功率的安全稳定输出；降低成本：这种方法减少了其它隔离器、光栅的使用，减少成本。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。