平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置及方法与流程

本申请涉及激光器领域，具体而言，涉及一种平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置。

背景技术：

1、皮秒光纤激光器应用于激光加工具有独特的优势，其具有更小的热影响区和更高的峰值功率，可被应用于金属非金属材料的激光切割，激光清洗，激光材料改性等方面。此类应用通常需要更高的激光功率以提高加工效率，以及均匀的光斑能量空间分布提高激光处理的一致性。目前，常规的皮秒光纤激光器受限于非线性效应，通常输出功率较低。并且由于光纤的波导特性，基模高斯光束中间部分能量较高，边缘部分能量较低，能量分布不均匀带来需要面拼接加工对象的加工困难。

技术实现思路

1、本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

2、为了解决以上背景技术部分提到的技术问题，

3、本发明的第一目的提供了一种平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置，包括：激光发射件，用于形成多股功率近似相等的分束激光光路；合束件，用于将多股所述分束激光光路合并为一股输能量分布均匀的合束激光光路，且所述合束激光光路可在待切割材料表面形成平顶光斑。

4、进一步地，所述合束件的输出光纤可为方形纤芯光纤。

5、进一步地，所述合束件的输出光纤为200微米边长的方形纤芯光纤。

6、进一步地，所述激光器还包括多组激光放大件；多组所述激光放大件用于对多股所述分束激光光路的功率放大以使多股所述分束激光光路经功率放大后再经所述合束件进行合并。

7、进一步地，所述激光放大件包括多个放大元件；多股所述分束激光光路依次经过多个所述放大元件将功率放大至500w。

8、进一步地，多个放大元件是3个；分别为第一放大元件、第二放大元件和第三放大元件；其中，第一放大元件用于将所述分束激光光路的功率放大至1w；所述第二放大元件用于将所述分束激光光路的功率放大至15w；所述第三放大元件用于将所述分束激光光路的功率放大至500w。

9、进一步地，所述第三放大元件的输出光纤为纤芯直径30微米的双包层光纤。

10、进一步地，所述激光发射件包括：皮秒激光种子源和分光元件；所述皮秒激光种子源用于输出起始激光光路，所述起始激光光路经过所述分光元件形成多股功率近似相等的所述分束激光光路。

11、进一步地，所述皮秒激光种子源输出的起始激光光路的脉宽为50ps、功率为500mw。

12、本发明的另一目的在于提供一种使用平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置产生激光的方法，包括以下步骤：

13、通过所述激光发射件形成多股功率近似相等的分束激光光路；

14、通过合束件将多股所述分束激光光路合并为一股输能量分布均匀的合束激光光路；且所述合束激光光路可在待切割材料表面形成平顶光斑。

15、本申请的有益效果在于：

16、在激光能量增益过程中，仅采用大模场少模光纤放大，保证良好的激光性能。通过合束的方法，提高激光输出总功率。

17、在激光合束器中，多模光纤对输入激光产生匀化作用，将能量不均匀分布的基模高斯光斑，转化为均匀分布的平顶圆形光斑或方形光斑，便于应用。

技术特征：

1.一种平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置，其特征在于：

10.一种权利要求1-9任意一项所述的平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置产生激光的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本申请公开了一种平顶光斑的高功率皮秒光纤激光产生装置及方法，其属于激光器领域。包括：激光发射件，用于形成多股功率近似相等的分束激光光路；合束件，用于将多股所述分束激光光路合并为一股输能量分布均匀的合束激光光路，且所述合束激光光路可在待切割材料表面形成平顶光斑。本申请的有益效果在于在激光能量增益过程中，仅采用大模场少模光纤放大，保证良好的激光性能。通过合束的方法，提高激光输出总功率；在激光合束器中，多模光纤对输入激光产生匀化作用，将能量不均匀分布的基模高斯光斑，转化为均匀分布的平顶圆形光斑或方形光斑，便于应用。

技术研发人员：蒋仕彬,李夏,蒋润哲
受保护的技术使用者：杭州银湖激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21