专利名称：多波长泵浦合成光纤激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤激光技术领域，特别涉及一种多波长泵浦合成光纤激光器。
背景技术：
高能量高功率的光纤激光器和光纤放大器以其光束质量好、效率高、寿命长、结构紧凑等优点，在工业加工、医疗卫生、国防军事等有着广泛的应用前景。随着应用领域的扩展，对光纤激光的功率提出了更高的要求。为了实现对光纤激光器的泵浦，通常使用全光纤结构的泵浦耦合器进行多路单波段泵浦的合成。该方法用光纤传输泵浦光，并用熔融拉锥制成的泵浦耦合器对同一波段的泵浦光进行合成。但是，使用该方法合成的泵浦光光束质量较差，使得泵浦光的亮度变低， 并且由于使用单个波段的泵浦光，增益介质对泵浦光的吸收集中在一个吸收峰上，吸收泵浦能力有限，对光纤激光器的输出功率和效率等参数产生不利的影响。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。为达到上述目的，本发明的实施例提出一种多波长泵浦合成光纤激光器，包括多个合成模块，用于通过多个不同波段的滤光片将多个不同波长的泵浦光进行合成；多个耦合透镜，用于将合成后的所述多波长泵浦光会聚并耦合注入到所述泵浦耦合器的输入光纤；泵浦耦合器，用于将所述多路多波长合成泵浦光分别注入所述多根输入光纤后合成一路由输出光纤进行输出，作为光纤激光器的泵浦光，其中，所述耦合透镜的像方焦点与所述泵浦耦合器的一根输入光纤的端面中心重合；增益光纤，用于吸收所述泵浦光产生自发辐射光；以及一对光纤光栅，用于形成谐振腔，其中，特定波长的自发辐射光在所述谐振腔中多次反射并由所述增益光纤放大而产生激光输出。根据本发明实施例的多波长泵浦合成光纤激光器，通过多个合成模块的滤光片对某一波长的泵浦光透过，而其他波长的泵浦光反射，再由泵浦耦合器将其多个泵浦光聚合获得光束质量较好亮度较高的泵浦光，提高光纤激光器的功率和斜率效率。在本发明的一个实施例中，所述的初级滤光片可为窄带干涉滤光片、长波通滤光片、短波通滤光片。在本发明的一个实施例中，所述多个合成模块的每个合成模块具体包括多个不同波长的半导体激光器，用于通过所述多个不同波长的半导体激光器产生多个不同波长的激光；多个准直透镜，用于将所述多个不同波长的激光准直为多个平行光束；以及合成单元，所述合成单元由按照一定规律排列的多个不同波段的滤光片构成，用于通过所述滤光片将所述多个平行光束由多个不同波段的滤光片进行透射或反射生成合成光。在本发明的一个实施例中，所述的滤光片为窄带干涉滤光片、长波通滤光片或短波通滤光片。在本发明的一个实施例中，所述的滤光片为耐高功率高能量激光的滤光片。
在本发明的一个实施例中，所述的滤光片，仅透射与之对应的一路泵浦光，对其他各路的泵浦光都反射。在本发明的一个实施例中，所述的滤光片与光路成一定夹角。在本发明的一个实施例中，所述的泵浦耦合器有多根输入光纤，一根输出光纤。在本发明的一个实施例中，所述泵浦耦合器的每路输入光纤输入一束多波长合成泵浦光，输出光纤与增益光纤熔融连接。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1为根据本发明一个实施例的多波长泵浦合成光纤激光器的框架图；图2为根据本发明一个实施例的多波长泵浦合成光纤激光器的结构示意图；以及图3为根据本发明另一个实施例的多波长泵浦合成光纤激光器的结构示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。图1为根据本发明一个实施例的多波长泵浦合成光纤激光器的框架图。如图1所示，根据本发明实施例的多波长泵浦合成光纤激光器包括多个合成模块100、多个耦合透镜200、泵浦稱合器300、增益光纤400和一对光纤光栅500。多个合成模块100用于通过多个不同波段的滤光片将多个不同波长的激光进行合成。在本发明的一个实施例中，多个合成模块的每个合成模块100具体包括多个不同波长的半导体激光器、多个准直透镜和合成单元。多个不同波长的半导体激光器，用于通过多个不同波长的半导体激光器产生多个不同波长的激光。多个准直透镜，用于将多个不同波长的激光准直为多个平行光束。合成单元，合成单元由按照一定规律排列的多个不同波段的滤光片构成，用于通过滤光片将多个平行光束由多个不同波段的滤光片进行透射或反射生成合成光。其中，滤光片为窄带干涉滤光片、长波通滤光片或短波通滤光片。在本发明的一个实施例中，滤光片为耐高功率高能量激光的滤光片，并且与光路成一定夹角。
在本发明的一个实施例中，滤光片仅透射与之对应的一路泵浦光，对其他各路的泵浦光都反射，使多个波长进行合成。在本发明的一个实施例中,泵浦I禹合器有多根输入光纤，一根输出光纤。泵浦耦合器的每路输入光纤输入一束多波长合成泵浦光，输出光纤与增益光纤熔融连接。多个耦合透镜200用于将合成后的多波长泵浦光会聚并耦合注入到泵浦耦合器的输入光纤。泵浦耦合器300用于将多路多波长合成泵浦光分别注入多根输入光纤后合成一路由输出光纤进行输出，作为光纤激光器的泵浦光，其中，耦合透镜的像方焦点与泵浦耦合器的一根输入光纤的端面中心重合。
增益光纤400用于吸收泵浦光产生自发辐射光。一对光纤光栅500用于形成谐振腔，其中，特定波长的自发辐射光在所述谐振腔中多次反射并由所述增益光纤放大而产生激光输出。实施例1 :图2为根据本发明一个实施例的多波长泵浦合成光纤激光器的结构示意图。如图2所示，1-6为不同波长的半导体激光器，7-11为5个不同截止波长的窄带干涉滤光片，12为率禹合透镜，13为泵浦稱合器，14为一对光纤光栅，15为增益光纤。其中，7-11及与之对应波长的半导体激光器按照一定顺序进行排列，并且窄带干涉滤光片7-11与光路成45度夹角。在本发明的一个实施例中，960nm的泵浦光不在所有滤光片的透射波长范围内，通过每个滤光片都被反射。965nm的泵浦光处于滤光片7的透射中心波长且不在其他滤光片的透射波长范围内，透过7后，由滤光片8-11反射。970nm的泵浦光处于滤光片8的透射中心波长且不在其他滤光片的透射波长范围内，透过8后，由滤光片9-11反射。975nm的泵浦光处于滤光片9的透射中心波长且不在其他滤光片的透射波长范围内，透过9后，由滤光片10和11反射。980nm的泵浦光处于滤光片10的透射中心波长且不在其他滤光片的透射波长范围内，透过10后，由滤光片11反射。最终，6路泵浦光沿同一路径到达滤光片11后合成输出，耦合透镜12将各路泵浦光会聚成一束多波长合成泵浦光，耦合进入泵浦耦合器13的一根输入光纤中。泵浦稱合器13将多路多波长合成泵浦光稱合注入一根输出光纤中，作为光纤激光器的泵浦光。实施例2 图3为根据本发明另一个实施例的多波长泵浦合成光纤激光器的结构示意图。如图2所示，1-6为不同波长的半导体激光器，18-22为5个不同截止波长的长波通干涉滤光片，12为稱合透镜、13为泵浦稱合器,14为一对光纤光栅，15为增益光纤，16为半导体激光器输出和17为准直透镜。其中，18-22及与之对应波长的半导体激光器按照一定顺序进行排列，并且长波通干涉滤光片18-22与光路成45度夹角。由尾纤16输出的各路泵浦光经过准直透镜17准直为平行输出光束。在本发明的一个实施例中，由半导体激光器I产生的960nm的泵浦光不在所有滤光片的透射波段内，通过每个滤光片都被反射。由半导体激光器2产生的965nm的泵浦光处于滤光片18的透射波段且不在其后的滤光片的透射波长范围内，透过18后，由滤光片19-22反射。由半导体激光器3产生的970nm的泵浦光处于滤光片19的透射波段且不在其后的滤光片的透射波长范围内，透过19后，由滤光片20-22反射。由半导体激光器4产生的975nm的泵浦光处于滤光片20的透射波段且不在其后的滤光片的透射波长范围内，透过20后，由滤光片21-22反射。由半导体激光器5产生的980nm的泵浦光处于滤光片21的透射波段且不在其后的滤光片的透射波长范围内，透过21后，由滤光片22反射。最终，6路泵浦光沿同一路径到达滤光片22后合成输出，稱合透镜12将各路泵浦光会聚成一束多波长合成泵浦光,并稱合进泵浦稱合器13的一根输入光纤中。泵浦稱合器13将多路多波长合成泵浦光稱合注入一根输出光纤中，作为光纤激光器的泵浦光。需要说明的是，此仅为一个合成模块的实施例，在本发明中可以将多个合成模块对多个不同波长的泵浦光合成，并将其通过光纤与泵浦耦合器相连实现更多不同波长泵浦光的合成。根据本发明实施例的多波长泵浦合成光纤激光器，通过多个合成模块的滤光片对某一波长的泵浦光透过，而其他波长的泵浦光反射，再由泵浦耦合器将其多个泵浦光聚合 获得光束质量较好亮度较高的泵浦光，提高光纤激光器的功率和斜率效率。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
权利要求
1.一种多波长泵浦合成光纤激光器,其特征在于,包括 多个合成模块，用于通过多个不同波段的滤光片将多个不同波长的泵浦光进行合成； 多个耦合透镜，用于将合成后的所述多波长泵浦光会聚并耦合注入到所述泵浦耦合器的输入光纤； 泵浦耦合器，用于将所述多路多波长合成泵浦光分别注入所述多根输入光纤后合成一路由输出光纤进行输出，作为光纤激光器的泵浦光，其中，所述耦合透镜的像方焦点与所述泵浦稱合器的一根输入光纤的端面中心重合； 增益光纤，用于吸收所述泵浦光产生自发辐射光；以及 一对光纤光栅，用于形成谐振腔，其中，特定波长的自发辐射光在所述谐振腔中多次反射并由所述增益光纤放大而产生激光输出。
2.如权利要求1所述的多波长泵浦合成光纤激光器，其特征在于，所述多个合成模块的每个合成模块具体包括 多个不同波长的半导体激光器，用于通过所述多个不同波长的半导体激光器产生多个不同波长的泵浦光； 多个准直透镜，用于将所述多个不同波长的激光准直为多个平行光束；以及 合成单元，所述合成单元由按照一定规律排列的多个不同波段的滤光片构成，用于通过所述滤光片将所述多个平行光束由多个不同波段的滤光片进行透射或反射生成合成光。
3.如权利要求1或2所述的多波长泵浦合成光纤激光器，其特征在于，所述的滤光片为窄带干涉滤光片、长波通滤光片或短波通滤光片。
4.如权利要求2所述的多波长泵浦合成光纤激光器，其特征在于，所述的滤光片为耐高功率高能量激光的滤光片。
5.如权利要求2或3所述的多波长泵浦合成光纤激光器，其特征在于，所述的滤光片，仅透射与之对应的一路泵浦光，对其他各路的泵浦光都反射。
6.如权利要求1所述的多波长泵浦合成光纤激光器，其特征在于，所述的滤光片与光路成一定夹角。
7.如权利要求1所述的多波长泵浦合成光纤激光器，其特征在于，所述的泵浦耦合器有多根输入光纤，一根输出光纤。
8.如权利要求2或4所述的多波长泵浦合成光纤激光器，其特征在于，所述泵浦耦合器的每路输入光纤输入一束多波长合成泵浦光，输出光纤与增益光纤熔融连接。
全文摘要
本发明提出一种多波长泵浦合成光纤激光器，包括多个合成模块，用于通过多个不同波段的滤光片将多个不同波长的泵浦光进行合成；多个耦合透镜，用于将合成后的多波长泵浦光会聚并耦合注入到泵浦耦合器的输入光纤；以及泵浦耦合器，用于将多路多波长合成泵浦光分别注入多根输入光纤后合成一路由输出光纤进行输出，作为光纤激光器的泵浦光，其中，耦合透镜的像方焦点与泵浦耦合器的一根输入光纤的端面中心重合。根据本发明实施例的多波长泵浦合成光纤激光器，通过多个合成模块的滤光片对某一波长的泵浦光透过，而其他波长的泵浦光反射，再由泵浦耦合器将其多个泵浦光聚合获得光束质量较好亮度较高的泵浦光，提高光纤激光器的功率和斜率效率。
文档编号H01S3/0941GK103022865SQ20121054634
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者巩马理, 闫平, 肖起榕, 张海涛, 孙骏逸, 李丹 申请人:清华大学