本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种光纤激光器。
背景技术
目前光纤工业市场上为了在单光纤中实现高功率激光输出，多采用主振荡功率放大结构的光纤激光器，它包括：种子激光形成部分和功率放大部分，但现有的光纤激光器存在诸多缺点。首先，需要复杂的电控逻辑进行控制，例如，激光开启时必须先开启种子激光，当种子激光稳定后，才能开启功率放大级；在激光关闭时，必须先关闭功率放大级，确定完成后，才能关闭种子激光。如果操作逻辑错误或者控制出现偏差，将导致功率放大级中产生较强的激光自生振荡，烧坏增益光纤，甚至烧坏全部光路器件。其次，在种子激光光源和功率放大级中分别使用泵浦半导体激光器，并使用不同的驱动电路和复杂的控制电路，致使因使用的器件多，导致成本增加。再次，因在种子光源和功率放大级之间使用泵浦/信号光纤合束器，通过熔融拉锥技术制备时，不容易实现注入信号光纤与输出光纤的纤芯模场匹配，容易激发高阶模式的产生，限制了光纤的输出功率。因此，亟需一种解决上述问题的光纤激光器的出现。
技术实现要素：
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种光纤激光器。
依据本发明的一个方面，提供了一种光纤激光器，所述光纤激光器包括：n个泵浦半导体激光器、合束器、第一有源光纤、第二有源光纤、第一反射光栅和第二反射光栅；
第一有源光纤置于第一反射光栅和第二反射光栅之间，其中，第一反射光栅的反射率高于第二反射光栅；
所述合束器用于将n个泵浦半导体激光器输出的泵浦光合束成一束；
所述合束后的泵浦光的一部分进入到所述第二有源光纤中，对所述第二有源光纤进行激励；
所述合束后的泵浦光另一部分进入到所述第一有源光纤中，在第一反射光栅和第二反射光栅形成的谐振器内振荡形成种子激光后进入第二有源光纤；所述种子激光在激励后的第二有源光纤内进行功率放大后输出。
可选地，所述合束器为n×1泵浦合束器；所述光纤激光器包括的部件的摆放位置依次为：n个泵浦半导体激光器、n×1泵浦合束器、第一反射光栅、第一有源光纤、第二反射光栅、第二有源光纤。
可选地，所述合束器为(n+1)×1泵浦/信号合束器；所述光纤激光器包括的部件的摆放位置依次为：n个泵浦半导体激光器、(n+1)×1泵浦/信号合束器、第二有源光纤、第二反射光栅、第一有源光纤、第一反射光栅。
可选地，所述光纤激光器还包括：过渡光纤，所述过渡光纤放置在第二反射光栅和第二有源光纤之间，所述过渡光纤用于将种子激光耦合到所述第二有源光纤中。
可选地，所述光纤激光器还包括：包层光滤除器，用于滤除所述第二有源光纤的输出的包层光。
可选地，所述第一有源光纤和所述第二有源光纤内均掺有增益离子。
可选地，所述增益离子可以为如下中的一种或多种，镱、铒、铥、钬、钕。
可选地，所述第一有源光纤纤芯直径小于或等于所述第二有源光纤的纤芯直径，所述第一有源光纤包层直径等于或大于所述第二有源光纤的包层直径。
本发明的技术方案是提供了一种光纤激光器包括：n个泵浦半导体激光器、合束器、第一有源光纤、第二有源光纤、第一反射光栅和第二反射光栅；第一有源光纤置于第一反射光栅和第二反射光栅之间，所述合束器用于将n个泵浦半导体激光器输出的泵浦光合束成一束；所述合束后的泵浦光的一部分进入到所述第二有源光纤中，对所述第二有源光纤进行激励；另一部分进入到第一有源光纤中，在第一反射光栅和第二反射光栅形成的谐振器内振荡形成种子激光后进入第二有源光纤；所述种子激光在激励后的第二有源光纤内进行功率放大后输出。通过本技术方案，能够减少泵浦源和合束器的使用数量，减少无源光纤的使用，抑制非线性效应，降低了成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例1的光纤激光器的结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例2的光纤激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在本实施例中，提供了一种光纤激光器，包括：n个泵浦半导体激光器110、合束器120、第一反射光栅130、第一有源光纤140、第二反射光栅150、第二有源光纤160。
第一有源光纤140置于第一反射光栅130和第二反射光栅150之间，其中，第一反射光栅130的反射率高于第二反射光栅150；合束器120用于将n个泵浦半导体激光器110输出的泵浦光合束成一束；合束后的泵浦光的一部分进入到第二有源光纤160中，对第二有源光纤160进行激励；合束后的泵浦光另一部分进入到第一有源光纤中，在第一反射光栅130和第二反射光栅150形成的谐振器内振荡形成种子激光后进入第二有源光纤160；种子激光在激励后的第二有源光纤160内进行功率放大后输出。
在本实施例中，第一反射光栅130和第二反射光栅150组成一个谐振器，第一有源光纤140和谐振器相当于种子光振荡级，泵浦光在第一有源光纤140和谐振器中会变成种子激光，还有一部分泵浦光未被吸收，进入第二有源光纤中，第二有源光纤在泵浦光的激励下，对种子激光的功率进行放大。也可在第二反射光栅和第二有源光纤之间增加过渡光纤，用于将种子激光高效率地耦合到第二有源光纤中，可以在激光功率放大之后增加包层光滤除器，用于滤除第二有源光纤的输出的包层光。
本实施例中的合束器分为n×1泵浦合束器和(n+1)×1泵浦/信号合束器，因为两种合束器的结构不同，所以两种合束器在光纤激光器中的摆放位置不同。
下面根据两种合束器在光纤激光器的内部摆放位置不同，列举两种不同的实施例对光纤激光器内部的光传输路径进行说明。
实施例1
在实施例1中，如图1所示，合束器为n×1泵浦合束器120-1；光纤激光器包括的部件的摆放位置依次为：n个泵浦半导体激光器110、n×1泵浦合束器120-1、第一反射光栅130、第一有源光纤140、第二反射光栅150、过渡光纤170、第二有源光纤160、包层光滤除器。
其中，n×1泵浦合束器120-1中的n代表的是n个泵浦半导体激光器110，第一反射光栅130的反射率大于第二反射光栅150的反射率，优选地，第一反射光栅130的反射率大于99％。第二反射光栅150的反射率可为5％-30％；第一有源光纤140和第二有源光纤160内均掺有增益离子，其中，增益离子可以为镱、铒、铥、钬、钕等离子中一种或多种，在本实施例中，选择的第一有源光纤140的纤芯直径为10um，包层直径400um，数值孔径分别为0.06和0.46的光纤；第二有源光纤160的纤芯直径为20um，包层直径400um，数值孔径分别为0.06和0.46的光纤，此外，本实施例1中，选择的第一有源光纤140和第二有源光纤160的包层直径和纤芯直径可以为其它的数值，只要满足第一有源光纤140的纤芯直径小于或等于第二有源光纤160的纤芯直径，第一有源光纤140的包层直径大于或等于第二有源光纤160的包层直径即可。
在本实施例1中，光纤激光器的工作原理为：n×1泵浦合束器120-1用于将n个泵浦半导体激光器110输出的泵浦光合束成一束；合束后的泵浦光的经过第一反射光栅130后，进入到第一有源光纤140中，第一有源光纤140在合束后的泵浦光功率的激励下形成粒子数反转分布，并在第一反射光栅130和第二反射光栅150构成的谐振器作用下，实现选定波长的激光振荡输出。需要说明的是，第一有源光纤140与第一反射光栅130和第二反射光栅150形成一个标准的主振荡激光器结构，实现一定功率的种子激光输出，种子激光从第二反射光栅150传输注入到第二有源光纤160的纤芯中，同时未被第一有源光纤140吸收的泵浦光也继续耦合到第二有源光纤160中，被第二有源光纤160中的增益介质吸收并形成受激辐射光放大的作用，将第一有源光纤140中产生的种子激光功率放大，获得高功率的激光输出。
在第二有源光纤160的末端，增加的包层光滤除器180，用于滤除第二有源光纤160的输出的包层光，以净化输出激光的光束质量，在第二反射光栅150和第二有源光纤160之间通过设置的过渡光纤170，可以为第一有源光纤140和第二有源光纤160的纤芯直径大小之间的光纤，也可以为锥形光纤等等。该过渡光纤170用于将种子激光高效率地耦合到第二有源光纤160中，有效减少第一有源光纤140和第二有源光纤160之间的基膜耦合损耗，减少高阶模式的激发。
从上述原理可知，本实施例1的优点为，只使用一个n×1泵浦光纤合束器，将所有的泵浦光功率耦合到含有第一有源光纤的主振荡级，并且未被吸收的泵浦光传输到含有第二有源光纤的功率放大级中，作为功率放大级的泵浦光功率。只需要使用同一时序的驱动电源，来驱动所有的泵浦半导体激光器，减少了主振荡功率放大级的驱动，使控制电路简单化。可以通过调节泵浦半导体激光器的驱动电流大小，来调节光纤激光器的输出的功率大小，操作简单。
实施例2
在实施例2中，如图2所示，合束器为(n+1)×1泵浦/信号合束器120-2，光纤激光器包括的部件的摆放位置依次为：n个泵浦半导体激光器110、
(n+1)×1泵浦/信号合束器120-2、第二有源光纤160、过渡光纤170、第二反射光栅150、第一有源光纤140、第一反射光栅130。
其中，(n+1)×1泵浦/信号合束器120-2中的n代表的是n个泵浦半导体激光器110，第一反射光栅130的反射率大于第二反射光栅150的反射率，与实施例1相同，本实施例2中也选取第一反射光栅130的反射率大于99％。第二反射光栅150的反射率为5％-30％；第一有源光纤140和第二有源光纤160内均掺有增益离子，其中，增益离子可以为镱、铒、铥、钬、钕等离子中一种或多种，在本实施例中，选择的第一有源光纤140的纤芯直径为10um，包层直径400um，数值孔径分别为0.06和0.46的光纤；第二有源光纤160的纤芯直径为20um，包层直径400um，数值孔径分别为0.06和0.46的光纤。此外，在本实施例2中，选择的第一有源光纤140和第二有源光纤160的包层直径和纤芯直径可以为其它的数值，只要满足第一有源光纤140的纤芯直径小于或等于第二有源光纤160的纤芯直径，第一有源光纤140的包层直径大于或等于第二有源光纤160的包层直径即可。
在本实施例2中，光纤激光器的工作原理为：(n+1)×1泵浦/信号合束器120-2用于将n个泵浦半导体激光器110输出的泵浦光合束成一束；合束后的泵浦光的经过第二有源光纤160，第二反射光栅150后到达第一有源光纤140中，第一有源光纤140在合束后的泵浦光功率的激励下形成粒子数反转分布，并在第一反射光栅130和第二反射光栅150构成的谐振器作用下，实现选定波长的激光振荡输出。需要说明的是，第一有源光纤140与第一反射光栅130和第二反射光栅150形成一个标准的主振荡激光器结构，实现一定功率的种子激光输出，种子激光从第二反射光栅150传输注入到第二有源光纤160的纤芯中，同时未被第一有源光纤140吸收的泵浦光也继续耦合到第二有源光纤160中，被第二有源光纤160中的增益介质吸收并形成受激辐射光放大的作用，将第一有源光纤140中产生的种子激光功率放大，获得高功率的激光输出。
在(n+1)×1泵浦/信号合束器120-2的末端，通过增加包层光滤除器180，用于滤除第二有源光纤160的输出的包层光，以净化输出激光的光束质量，在第二反射光栅150和第二有源光纤160之间设置的过渡光纤170，可以为第一有源光纤140和第二有源光纤160的纤芯直径大小之间的光纤，也可以为锥形光纤等等。该过渡光纤170用于将种子激光高效率地耦合到第二有源光纤160中，有效减少第一有源光纤140和第二有源光纤160之间的基膜耦合损耗，减少高阶模式的激发。
从上述原理可知，本实施例2的优点为：通过调整光纤激光器内部器件的摆放位置，可以仅适用一个(n+1)×1泵浦/信号合束器，节约成本，通过调节输入电流大小，调节光纤激光器的输出功率，使操作简单。
本发明的技术方案是，在光纤激光器中设置有n个泵浦半导体激光器、合束器、第一有源光纤、第二有源光纤、第一反射光栅和第二反射光栅；其中，合束器用于将n个泵浦半导体激光器输出的泵浦光合束成一束；合束后的泵浦光的一部分进入到第二有源光纤中，对第二有源光纤进行激励；合束后的泵浦光另一部分进入到第一有源光纤中，在第一反射光栅和第二反射光栅形成的谐振器内振荡形成种子激光后进入第二有源光纤；种子激光在激励后的第二有源光纤内进行功率放大后输出。在本发明的技术方案中，将种子光的振荡级和放大级的泵浦光源结构设计成一体化，减少了泵浦源的使用数量和激光器内部元器件连接的复杂程度，降低了成本，抑制了非线性效应，提高了光纤激光器的输出功率。