一种抗反射的连续型光纤激光器的制造方法
【专利摘要】一种抗反射的连续型光纤激光器，该激光器包括反向式泵浦激光腔、激光输出头；半导体激光器泵浦源a及半导体激光器泵浦源b与合束器相连，合束器输出端与信号端分别熔接增益光纤和剥离器，增益光纤另一端与剥离器a相连，剥离器a另一端与高反射光纤光栅相连；剥离器b则与低反射光纤光栅相连，剥离器c与低反射光纤光栅相连。光纤、单纤毛细管、黄铜管、光纤夹板、输出头外壳结构依次由内到外依次布置；光纤插入单纤毛细管内并用水玻璃进行粘接；激光输出头与反向式泵浦激光腔输出端的尾纤相连。与现有技术相比，本实用新型采用了反向式泵浦激光腔，引入剥离器减少包层光的危害，基于整体灌封的机壳设计，使激光器工作稳定、更高输出效率。
【专利说明】一种抗反射的连续型光纤激光器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光纤激光器【技术领域】，特别是涉及一种抗反射的免隔离器连续型光纤激光器。
【背景技术】
[0002]光纤激光器作为第三代激光器，对比于传统的气体激光器和固体激光器具有光束质量好、功耗小、结构紧凑、寿命长等特点，目前越来越广泛的应用于激光光纤通讯、激光标刻、材料加工以及国防安全等方面。光纤激光器大以有源光纤为工作物质，其绝大多数器件都是基于光纤，运用于复杂的工作环境中，需要对激光器安全稳定性、小型化设计以及优化成本方面做更多地探宄。
[0003]在光纤激光器在工作时，光纤器件端面会引起激光部分反向传输，从而影响激光器工作性能。而且当激光器运用于标刻以及材料加工领域，特别是在处理金属材料表面时，也会有部分激光反射到激光器本身，对激光器器件造成危害，例如泵浦源、合束器等，导致激光器无法正常工作。一般为了防止反射光，用于处理材料加工的完整的激光系统会采用专门的光隔离器，利用磁光晶体的法拉第效应使光反向传输时产生很大损耗，一定程度避免了回光造成的危害。但是光隔离带来了插入损耗、使光纤激光器结构更加复杂，造成了激光器的不稳定性，而且光隔离器有额定的功率限制，制作的成本也较高。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了在不使用光隔离器的情况下，对反射回光具有良好抗性的连续型光纤激光器，优化了激光器激光腔结构和输出头方案，对激光器进行了整体设计，具有散热良好、结构简单、成本低廉的特点。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是一种抗反射的连续型光纤激光器，该激光器包括反向式泵浦激光腔1、激光输出头2 ;
[0006]具体而言，反向式泵浦激光腔I包括半导体激光器泵浦源alOl、半导体激光器泵浦源bl02、合束器103、增益光纤104、剥离器al05、剥离器bl06、低反射光纤光栅107、高反射光纤光栅108、剥离器cl09 ；
[0007]半导体激光器泵浦源alOl及半导体激光器泵浦源bl02与合束器103相连，合束器103输出端与信号端分别熔接增益光纤104和剥离器106，增益光纤104另一端与剥离器al05相连，剥离器al05另一端与高反射光纤光栅108相连；剥离器bl06则与低反射光纤光栅107相连，剥离器cl09与低反射光纤光栅107相连。
[0008]激光输出头2包括光纤201、单纤毛细管202、黄铜管203、光纤夹板204、光纤内套管205、光纤外套管206、输出头外壳207、平凸透镜208、镜片压圈209 ;所述光纤201、单纤毛细管202、黄铜管203、光纤夹板204、输出头外壳207结构依次由内到外依次布置；光纤201插入单纤毛细管202内并用水玻璃进行粘接；所述光纤201与单纤毛细管202 二者的共同断面呈斜8°角，黄铜管203设置在单纤毛细管202的外部；光纤内套管205位于黄铜管203尾部，光纤外套管206位于光纤夹板205尾部，平凸透镜208位于输出头外壳207的前端内侧，用镜片压圈209固定。
[0009]所述激光输出头2与反向式泵浦激光腔I输出端的尾纤相连，具体而言，激光输出头2的尾纤与低反射光纤光栅尾纤熔接，在熔点处涂覆高射率胶，紫外灯进行固化作为剥离器cl09 ;剥离器cl09对进入到光纤输出头的输出光进一步地剥离包层光。
[0010]与现有技术相比，本实用新型采用了反向式泵浦激光腔，引入剥离器减少包层光的危害，基于整体灌封的机壳设计，使激光器工作稳定、更高输出效率。通过石英-黄铜多层结构的输出对激光的输出，能够有效的对泄漏光、反射回光进行导出吸收，避免使用了昂贵的光隔离器以及由光隔离器带来系统复杂化，降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的激光器整体的结构示意图以及反向式泵浦激光腔的结构示意图；
[0012]图2为本实用新型的光纤激光器输出头的结构示意图。
[0013]图中:1、反向式泵浦激光腔，2、激光输出头，101、半导体激光器泵浦源a，102、半导体激光器泵浦源b，103、合束器，104、增益光纤，105、剥离器a，106、剥离器b，107、低反射光纤光栅，108、高反射光纤光栅，109、剥离器C，201、光纤，202、单纤毛细管，203、黄铜管，204、光纤夹板，205、光纤内套管，206、光纤外套管，207、输出头外壳，208、平凸透镜，209、镜片压圈。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0015]如图1-2所示，一种抗反射的连续型光纤激光器，该激光器包括反向式泵浦激光腔1、激光输出头2 ;具体而言，反向式泵浦激光腔I包括半导体激光器泵浦源alOl、半导体激光器泵浦源bl02、合束器103、增益光纤104、剥离器al05、剥离器bl06、低反射光纤光栅107、高反射光纤光栅1088、剥离器cl09。
[0016]半导体激光器泵浦源alOl及半导体激光器泵浦源bl02与合束器103相连，合束器103输出端与信号端分别熔接增益光纤104和剥离器106，增益光纤104另一端与剥离器al05相连，剥离器al05另一端与高反射光纤光栅108相连；剥离器bl06则与低反射光纤光栅107相连，剥离器cl09与低反射光纤光栅107相连。
[0017]激光输出头2包括光纤201、单纤毛细管202、黄铜管203、光纤夹板204、光纤内套管205、光纤外套管206、输出头外壳207、平凸透镜208、镜片压圈209 ;所述光纤201、单纤毛细管202、黄铜管203、光纤夹板204、输出头外壳207结构依次由内到外依次布置；光纤201插入单纤毛细管202内并用水玻璃进行粘接；所述光纤201与单纤毛细管202 二者的共同断面呈斜8°角，黄铜管203设置在单纤毛细管202的外部；光纤内套管205位于黄铜管203尾部，光纤外套管206位于光纤夹板205尾部，平凸透镜208位于输出头外壳207的前端内侧，用镜片压圈209固定。
[0018]所述激光输出头2与反向式泵浦激光腔I输出端的尾纤相连，具体而言，激光输出头2的尾纤与低反射光纤光栅尾纤熔接，在熔点处涂覆高射率胶，紫外灯进行固化作为剥离器cl09 ;剥离器cl09对进入到光纤输出头的输出光进一步地剥离包层光。
[0019]实施例
[0020]所述半导体激光器泵浦源alOl、半导体激光器泵浦源bl02为激光器工作物质能级转换提供能量，其输出波长为915nm，只需简单的风冷即可稳定工作。合束器103型号为(2+1) XI，输出光纤与输出光纤的纤芯与内包层直径为10/130 μ m，泵浦端光纤为105/125 μ m，与其相连增益光纤104为10/130 μ m的双包层掺镱光纤，长度为12m。低反射光纤光栅107对激光器工作波长光反射率为10%，高反射率光纤光栅108对激光器工作波长光反射率为90%。光栅107尾端末端连接光纤输出头2的尾纤；包层光剥离器al05、剥离器bl06以及剥离器cl09采用在光纤熔点处涂覆高折射率胶，再用紫外灯进行固化的制作方法。
[0021]所述高反射光纤光栅108承受由合束器103输入尾纤进入到激光腔的泵浦光，剥离器al05对包层光进行剥离减少了高反射光纤光栅的压力。增益光纤104中产生的激光在低反射光纤光栅107处输出，减少了正向泵浦激光腔结构中对低反射光栅的承载光的压力。工作中产生的反射回光进入激光腔中，通过三个包层光剥离器使其衰减，同时反向式泵浦结构使得反射回光不能直接影响到半导体激光器泵浦源alOl、半导体激光器泵浦源bl02，对泵浦源具有保护作用。
[0022]光纤201为去除250 μ m涂覆层的125 μ m无源光纤，插入单纤毛细管202内，用水玻璃进行粘接。单纤毛细管内径为128 μπι，外径为1.6mm。其外层为黄铜管203作为散热，内径1.7mm，外径4mm，用快速粘接剂进行粘接。尾端为保护光纤的光纤内套管204。黄铜管203外层为光纤夹板205，光纤夹板205的后端插入光纤外套管206，光纤外套管的内径为3mm，外径为6mm。整体放入输出头外壳207中，输出头前段为镀膜平凸透镜208，其直径为25.4mm，焦距为75mm，与光纤端面之间的距离为焦距长度75mm，这样可以对出射激光起到扩束作用。在输出头外壳207前端旋入镜片压圈209进行固定。
[0023]所述光纤201与单纤毛细管202 二者的共同断面呈斜8°角，工作时激光从材料反射到该斜8°端面上，使进入到光纤201内的反射回光与水平线夹角增大，从而更易于从光纤201中泄漏。高折射率的水玻璃使反射回光导出到单纤毛细管202中，快速粘接剂散热量好，将单纤毛细管导出的反射回光吸收，利用黄铜管203的高导热性将热散去。
[0024]所述的激光输出头2与反向式泵浦激光器I腔输出端的尾纤相连，具体说明，激光输出头2的尾纤与低反射光纤光栅尾纤熔接，在熔点处涂覆高射率胶，紫外灯进行固化作为剥离器cl09。这里剥离器cl09对进入到光纤输出头的输出光进一步地剥离包层光。
[0025]进一步地，10/125 μm的无源光纤201剥掉涂覆层插入内径为128 μπι的单纤毛细管202中，将水玻璃滴到单纤毛细管管口附近，并使其自然充满整个光纤201与单纤毛细管202界面之间，热风枪加热使水玻璃固化，水玻璃固化后其光学属性最接近光纤材料石英，折射率略大于光纤包层，能够将输出光纤201包层内杂散光和反射光导出到单纤毛细管202中。使用光纤研磨机，对上述已粘好光纤201的单纤毛细管202端面磨斜8°角，光反射到斜8°的端面上时，角度会发生偏折，从而减小反射光对激光器造成的危害。单纤毛细管202外径为1.6mm，将光纤201的末端套入光纤内套管205 —起放入内径为2mm的黄铜管203中，使用高导热系数的快速粘接剂粘好。黄铜管203具有优异的导热性能，可以将单纤毛细管202导出的光进行吸收。黄铜管203外层为光纤夹板204，其尾端插入保护光纤的光纤外套管206，光纤外套管206的内径为3mm，外径为6mm。整体从前端放入输出头外壳207中。输出头前段为镀膜平凸透镜208，其直径为25.4mm，焦距为75mm，用镜片压圈209旋入输出头外壳螺纹孔内固定平凸透镜208，与光纤端面距离为焦距长度75mm，对出射激光起到扩束作用。
[0026]通过以上方案，得到了无隔离器的良好的抗反射效果的连续型光纤激光器，输出激光质量高，结构简单稳定，成本低廉。
【权利要求】
1.一种抗反射的连续型光纤激光器，其特征在于:该激光器包括反向式泵浦激光腔(1)、激光输出头⑵； 具体而言，反向式泵浦激光腔(1)包括半导体激光器泵浦源a(101)、半导体激光器泵浦源b (102)、合束器(103)、增益光纤(104)、剥离器a (105)、剥离器b (106)、低反射光纤光栅(107)、高反射光纤光栅(108)、剥离器c (109)； 半导体激光器泵浦源a (101)及半导体激光器泵浦源b (102)与合束器(103)相连，合束器(103)输出端与信号端分别熔接增益光纤(104)和剥离器(106)，增益光纤(104)另一端与剥离器a(105)相连，剥离器a(105)另一端与高反射光纤光栅(108)相连；剥离器b(106)则与低反射光纤光栅(107)相连，剥离器c (109)与低反射光纤光栅(107)相连；激光输出头(2)包括光纤(201)、单纤毛细管(202)、黄铜管(203)、光纤夹板(204)、光纤内套管(205)、光纤外套管(206)、输出头外壳(207)、平凸透镜(208)、镜片压圈(209)；所述光纤(201)、单纤毛细管(202)、黄铜管(203)、光纤夹板(204)、输出头外壳(207)结构依次由内到外依次布置；光纤(201)插入单纤毛细管(202)内并用水玻璃进行粘接；所述光纤(201)与单纤毛细管(202) 二者的共同断面呈斜8°角，黄铜管(203)设置在单纤毛细管(202)的外部；光纤内套管(205)位于黄铜管(203)尾部，光纤外套管(206)位于光纤夹板(205)尾部，平凸透镜(208)位于输出头外壳(207)的前端内侧，用镜片压圈(209)固定; 所述激光输出头(2)与反向式泵浦激光器(1)腔输出端的尾纤相连，具体而言，光纤输出头(2)的尾纤与低反射光纤光栅尾纤熔接，在熔点处涂覆高射率胶，紫外灯进行固化作为剥离器c (109) ο
【文档编号】H01S3/10GK204258032SQ201420652499
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】王智勇, 符聪, 葛廷武, 董繁龙, 孙畅, 张晶, 李思源 申请人:北京工业大学