一种适用于泵浦光的光纤激光器

本发明涉及光纤，具体涉及一种适用于泵浦光的光纤激光器。

背景技术：

1、自1965年第一台红宝石激光器问世，就提出了太阳光直接泵浦激光器的概念。太阳光泵浦激光器将非相干太阳光转化为激光，省去“光-电-光”的转换过程，实现了“光-光”直接转换，有利于提高转换效率，成为太阳能应用领域的一项重要应用，在航空航天领域具有重要应用价值。

2、太阳光泵浦光纤激光器以太阳光为泵浦源，掺杂光纤为增益工作介质产生激光，输出方向的机动性强，激光输出的级联放大易实现高功率，成为太阳光泵浦激光器的优选方案。现有技术中，使用离轴抛物面镜汇聚太阳光，在端面进行光纤耦合进入光纤内包层。这一方式不需要对增益光纤二次加工处理，但由于光纤端面微米级口径远小于聚光镜的焦斑直径，会有较多的泵浦光能量损耗，单条光纤近衍射极限的输出功率存在物理阈值，极大程度限制泵浦光的输入功率，在接收过大的输入功率时，单条光纤易存在熔融的风险。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种适用于泵浦光的光纤激光器，解决了现有泵浦光的光纤激光器输入功率受到单芯光纤限制的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种适用于泵浦光的光纤激光器，包括多个光束收集模块、光纤合束模块、谐振腔模块以及光纤端帽，每个光束收集模块包括第一输出端和第一输入端，光束收集模块用于通过第一输入端收集泵浦光，并将所收集的泵浦光聚光后通过第一输出端输出；

3、光纤合束模块包括至少一个第一合束组以及第二合束组，第一合束组包括至少一个第一合束器，第二合束组包括至少一个第二合束器，一个第一合束组与一个第二合束器连接，第一合束器用于将多个第一输出端所输出的聚光后的泵浦光进行一级合束，第二合束器用于对第一合束器进行一级合束后的泵浦光进行二级合束；谐振腔模块用于对二级合束后的泵浦光进行光纤增益处理，以形成激光；光纤端帽熔接在谐振腔模块的输出端，用于对激光进行扩束。

4、在一些实施例中，每个第一合束组所包含的第一合束器的数量为多个，多个第一合束器相并联。

5、在一些实施例中，每个光束收集模块包括一级汇聚器以及二级汇聚器，第一输入端设置在一级汇聚器上，第一输入端为第一采集面，第一采集面用于采集泵浦光，并将泵浦光沿第一方向反射；二级汇聚器包括第二采集面，第二采集面与第一方向垂直设置，第二采集面用于接收第一采集面反射的泵浦光，并将反射的泵浦光汇聚至第一输出端中。

6、在一些实施例中，一级汇聚器为离轴抛物面反射镜，二级汇聚器为锥型聚光腔或复合抛物面聚光器。

7、在一些实施例中，一级汇聚器待采集的泵浦光的入瞳中心光线的偏移量与一级汇聚器的镜片焦距的关系为公式(1)，公式(1)如下：

8、decenter y＝2f；

9、其中，y表示入瞳中心光线的偏移量，f表示一级汇聚器的镜片焦距。

10、在一些实施例中，二级汇聚器为锥型聚光腔，锥形聚光腔入射窗口的口径大于一级汇聚器的镜片焦斑的口径2mm。

11、在一些实施例中，谐振腔模块包括第一光栅、增益光纤以及第二光栅，第一光栅、增益光栅以及第二光栅沿光路方向依次设置；增益光纤用于受泵浦光激发产生激光；第一光栅用于对增益光纤产生的激光进行反射；第二光栅用于对增益光纤产生的激光进行反射与透射，并与第一光栅组成谐振腔结构，以使激光增益放大。在一些实施例中，增益光纤为双包层掺钕光纤。

12、在一些实施例中，光纤激光器还包括光功率剥离模块，光功率剥离模块设置在第二光栅的输出端，用于去除未被增益光纤吸收的泵浦光。

13、在一些实施例，光纤激光器还包括光纤隔离器，光纤隔离器设置在光功率剥离模块与光纤端帽4之间，光纤隔离器用于隔离光功率剥离模块输出的剥离后的激光中的反射光。

14、区别于现有技术，上述技术方案通过设置多级光纤合束器，将多个光束收集模块与光纤合束模块中的多个第一合束组中的多个第一合束器连接，再将多个第一合束组与第二合束组中的多个第二合束器连接，将泵浦光分批次地通过多个单芯光纤采集，降低了单个单芯光纤的输入功率，但提高了整体泵浦光的采集效率，通过第一合束组与第二合束组，在少量多线路的泵浦光采集后，将泵浦光合束成一个总的泵浦光束，将其输入至谐振腔模块利用泵浦光产生激光，以及激光的光纤增益，并将产生的激光经由光纤端帽4扩束输出，满足实际使用需求，提高了泵浦光的利用率。

15、上述
技术实现要素：
相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。

技术特征：

1.一种适用于泵浦光的光纤激光器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适用于泵浦光的光纤激光器，其特征在于，每个所述第一合束组所包含的第一合束器的数量为多个，多个所述第一合束器相并联。

3.根据权利要求1所述的适用于泵浦光的光纤激光器，其特征在于，每个所述光束收集模块包括：

4.根据权利要求3所述的适用于泵浦光的光纤激光器，其特征在于，所述一级汇聚器为离轴抛物面反射镜，所述二级汇聚器为锥型聚光腔或复合抛物面聚光器。

5.根据权利要求4所述的适用于泵浦光的光纤激光器，其特征在于，所述一级汇聚器待采集的泵浦光的入瞳中心光线的偏移量与一级汇聚器的镜片焦距的关系为公式(1)，所述公式(1)如下：

6.根据权利要求5所述的适用于泵浦光的光纤激光器，其特征在于，所述二级汇聚器为锥型聚光腔，所述锥形聚光腔入射窗口的口径大于所述一级汇聚器的镜片焦斑的口径2mm。

7.根据权利要求1所述的适用于泵浦光的光纤激光器，其特征在于，所述谐振腔模块包括第一光栅、增益光纤以及第二光栅，所述第一光栅、增益光栅以及第二光栅沿光路方向依次设置；

8.根据权利要求7所述的适用于泵浦光的光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤为双包层掺钕光纤。

9.根据权利要求8所述的适用于泵浦光的光纤激光器，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的适用于泵浦光的光纤激光器，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明涉及一种适用于泵浦光的光纤激光器，光纤激光器包括多个光束收集模块、光纤合束模块、谐振腔模块以及光纤端帽，通过设置多级光纤合束器，将多个光束收集模块与光纤合束模块中的多个第一合束组中的多个第一合束器连接，再将多个第一合束组与第二合束组中的多个第二合束器连接，将泵浦光分批次地通过多个单芯光纤采集，降低了单个单芯光纤的输入功率，但提高了整体泵浦光的采集效率，通过第一合束组与第二合束组，在少量多线路的泵浦光采集后，将泵浦光合束成一个总的泵浦光束，将其输入至谐振腔模块利用泵浦光产生激光，以及信号光(激射波长)的光纤增益，并将产生的激光经由光纤端帽扩束输出，满足实际使用需求，提高了泵浦光的利用率。

技术研发人员：吴清文,郑浩然,郑玉权,张凯,杨献伟,于鹏,刘昌儒
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/11/28