脉冲光纤激光器器件集成模块、系统及其方法与流程

本发明涉及光纤激光器领域，具体地，涉及脉冲光纤激光器器件集成模块、系统及其方法。

背景技术：

1、光纤激光器因具有光束质量高、成本低、转换效率高、稳定性好、体积小、兼容性强、寿命长和散热快等优点而备受关注。随着半导体包层泵浦技术的改进和大模场面积双包层光纤以及光子晶体光纤制备技术的成熟，光纤激光器得到了飞速的发展，实现了微秒到飞秒量级脉冲激光输出。高峰值功率的脉冲光纤激光器已被广泛地应用于制造加工、国防军事、医疗卫生和通信等领域。

2、因此，脉冲光纤激光器的研发和实用化技术已成为激光技术领域的一个热点。目前主要有两种方式实现脉冲光纤激光器的脉冲输出：

3、第一，利用电光/声光或其他器件通过调q、锁模等方式实现激光脉冲输出，可以获得极高的峰值功率，其峰值之所以大，是由于把能量压缩在极短的时间内释放出来的缘故；

4、第二，将直接脉冲调制的半导体激光器输出功率放大，从而实现较大的脉冲功率输出，即种子源主振荡放大技术(mopa)，如图1所示，一般由种子源(seed ld)、泵浦源、合束器、增益光纤、隔离器及包层光剥模器(cps)、模场适配器(mfa)和指示光合束器(红光ld)等部分组成。所谓种子源主振荡放大技术，就是采用高光束质量、小功率的固体或光纤激光器为种子光源，双包层光纤为放大器，通过将信号光耦合进光纤纤芯，将泵浦光耦合进光纤内包层，从而实现对种子光源的高功率放大。

5、这两种脉冲光纤激光器都是由许多光纤器件和有源光纤熔接组成，集成工序多，操作繁琐，因此集成过程中极易出现问题。基于此缺点，本发明提出脉冲光纤激光器器件集成模块及系统，可有效减少熔接点和组装工序，提高集成效率。

技术实现思路

1、本发明提供了一种脉冲光纤激光器器件集成模块、系统及其方法，使得模块高度集成化，有效减少集成工序，结构紧凑，提高了系统的稳定性，降低了成本。

2、第一方面，本发明提供了一种脉冲光纤激光器器件集成模块，其特征在于，所述模块包括：输入光纤、增益光纤、隔离器、指示光合束器、二色镜、回返光监测器、输出光纤和封装壳体；其中

3、所述增益光纤接收来自所述输入光纤中的信号光和泵浦光，将所述泵浦光转化合并到所述信号光中，获得并输出放大信号光；

4、所述隔离器接收所述放大信号光，将所述放大信号光进行分束、变向以及合束，在正向上输出正向信号光；

5、所述隔离器接收来自所述二色镜的反向光，将所述反向光进行分束以及变向，在反向上输出两束回返光；

6、所述回返光监测器接收所述回返光，并将其反射扩束，对扩束后的回返光进行检测；

7、所述指示光合束器输出指示光；

8、所述二色镜接收来自所述隔离器的正向信号光以及来自所述指示光合束器的指示光，将二者耦合并输出至所述输出光纤；

9、所述封装壳体用于将所述增益光纤、所述隔离器、所述指示光合束器、所述二色镜、所述回返光监测器、所述输入光纤和所述输出光纤封装为一体。

10、第二方面，本发明还提供了一种mopa脉冲光纤激光器系统，其特征在于，所述激光器系统包括：种子激光器和级联的至少一级放大级；

11、所述放大级包括合束器、泵浦源和权利要求1-11中任一项所述的模块；其中

12、所述种子激光器和所述泵浦源连接至所述合束器，所述合束器的输出连接到所述模块。

13、第三方面，本发明还提供了一种声光调q腔激光器系统，其特征在于，所述激光器系统包括：声光调q腔激光器和级联的至少一级放大级；

14、所述放大级包括合束器、泵浦源和权利要求1-11中任一项所述的模块；其中

15、所述声光调q腔激光器和所述泵浦源连接至所述合束器，所述合束器的输出连接到所述模块。

16、第四方面，本发明还提供了一种脉冲光纤激光器器件集成方法，其特征在于，所述方法包括：将输入光纤、增益光纤、隔离器、指示光合束器、二色镜、回返光监测器、输出光纤依次连接并封装至封装壳体中；其中

17、所述增益光纤接收来自所述输入光纤中的信号光和泵浦光，将所述泵浦光转化合并到所述信号光中，获得并输出放大信号光；

18、所述隔离器接收所述放大信号光，将所述放大信号光进行分束、变向以及合束，在正向上输出正向信号光；

19、所述隔离器接收来自所述二色镜的反向光，将所述反向光进行分束以及变向，在反向上输出两束回返光；

20、所述回返光监测器接收所述回返光，并将其反射扩束，对扩束后的回返光进行检测；

21、所述指示光合束器输出指示光；

22、所述二色镜接收来自所述隔离器的正向信号光以及来自所述指示光合束器的指示光，将二者耦合并输出至所述输出光纤；

23、所述封装壳体将所述增益光纤、所述隔离器、所述指示光合束器、所述二色镜、所述回返光监测器、所述输入光纤和所述输出光纤封装为一体。

24、本发明提供的脉冲光纤激光器器件集成模块、系统及其方法：第一，减少熔接点和器件(mfa、指示光合束器等)，降低损耗和熔接风险，既可以提高系统的稳定性，又可以降低成本；第二，模块高度集成化，减少脉冲光纤激光器的集成工序，可有效拆分工序，节省工时，提高集成效率；第三，回返光被凸面反射镜反射扩束，降低功率密度，可提高激光器的回返光耐受功率；第四，回返光监测模块可有效监测回返光，防止激光器内部元器件损坏；第五，器件集成模块结构紧凑，可减小激光器体积。

技术特征：

1.一种脉冲光纤激光器器件集成模块，其特征在于，所述模块包括：输入光纤、增益光纤、隔离器、指示光合束器、二色镜、回返光监测器、输出光纤和封装壳体；其中

2.根据权利要求1所述的模块，其特征在于，所述隔离器包括第一双折射晶体、半波片、法拉第旋转器和第二双折射晶体；其中

3.根据权利要求1或2所述的模块，其特征在于，所述二色镜的镜面镀有信号光高透膜层和指示光高反膜层。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的模块，其特征在于，所述指示光为红光。

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的模块，其特征在于，所述模块还包括包层光剥模器，其用于将所述输出光纤中的包层光滤除。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的模块，其特征在于，所述回返光监测器包括凸面反射镜和回返光监测模块；其中

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的模块，其特征在于，当所述回返光功率过高时，所述信号光和所述泵浦光停止输出。

8.一种mopa脉冲光纤激光器系统，其特征在于，所述激光器系统包括：种子激光器和级联的至少一级放大级；

9.一种声光调q腔激光器系统，其特征在于，所述激光器系统包括：声光调q腔激光器和级联的至少一级放大级；

10.一种脉冲光纤激光器器件集成方法，其特征在于，所述方法包括：将输入光纤、增益光纤、隔离器、指示光合束器、二色镜、回返光监测器、输出光纤依次连接并封装至封装壳体中；其中

技术总结
本发明提供了一种脉冲光纤激光器器件集成模块、系统及其方法。其中所述模块包括：输入光纤、增益光纤、隔离器、指示光合束器、二色镜、回返光监测器、输出光纤和封装壳体；增益光纤接收来自输入光纤中的信号光和泵浦光，将泵浦光转化合并到信号光中输出放大信号光；隔离器接收放大信号光将其进行分束、变向以及合束，以及接收来自二色镜的反向光，将反向光进行分束以及变向；回返光监测器接收回返光并将其反射扩束，对扩束后的回返光进行检测；二色镜接收正向信号光以及来自指示光合束器的指示光将二者耦合并输出至输出光纤；封装壳体用于将上述器件封装为一体。本发明的集成模块有效减少了熔接点、器件和组装工序，并且减小了脉冲激光器体积。

技术研发人员：杨凯庆,李文涛,李骁军
受保护的技术使用者：上海飞博激光科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13