[发明专利]多光束相干叠加光纤激光器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤激光器，尤其是涉及一种多光束相干叠加光纤激光器。

背景技术

美国光学公司(American optical.corporation)的Znitzer和Koes·toz.于1963年首先提出了光纤激光器和放大器的构思。光纤激光器具有效率高、阈值低、线宽窄、可调谐、紧凑小巧、性能价格比高、易于制作、波长丰富等特点，在光通信、工业加工、医学、科学研究、图像记录和打印、计算机和微电子制造、光谱学等领域具有十分广泛的用途。将多束激光叠加，若多束激光之间满足完全相干条件，可以获得高功率和近衍射极限的激光。对N束功率相同的激光进行非相干叠加，则光强增加N倍，而如果进行相干叠加，则振幅增加N倍，光强增加N倍。从效益和费用考虑，相干叠加的方案更理想。

目前，实现多束光纤激光叠加的方法多是通过非相干叠加法，将光纤激光器的多根输出光纤捆成一束，可以实现高功率的光纤激光器，但输出的是多模光，光束质量很差，这就限制了这种光纤激光器只能应用于对光束质量要求不高的工业领域。对于光纤激光相干叠加的研究尚处在实验室阶段，S.J.Augst等人对两束光纤激光相干合成进行了实验研究，通过相位锁定实现了两束光纤激光相干叠加，但是由于在结构中引入了变形棱镜对、分光镜等非光纤元件，没有实现全光纤化的结构，非光纤元件的引入也限制了系统所能得到的最大功率，也只实现了两束光纤激光的相干叠加。

发明内容

本发明的目的主要是为了解决多束激光非相干叠加存在的叠加光束能量只是各激光束能量的简单相加，叠加后多模输出的光束质量不好的问题，提供一种完全相干后输出单模激光，获得比普通非相干多激光束叠加更高功率并且同时具有更好光束质量的光纤激光器。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

多光束相干叠加光纤激光器，包括输出激光的光纤激光器，光纤隔离器，1×N+1融锥型光纤耦合器，光纤放大器，光纤耦合器和透镜组成；

输出激光的光纤激光器，光纤隔离器，1×N+1融锥型光纤耦合器，光纤放大器，光纤耦合器依次串连。

光纤激光器的功能是提供线偏振激光。

光纤隔离器的功能是保证从输出偏振光的光纤激光器中输出的偏振激光束单向传输，防止光路中可能出现的反射光对光纤激光器可能带来的危害。

1×N+1融锥型保偏光纤耦合器的功能是将一束偏振激光分成N+1束，同时保持N+1束激光偏振态相同。

光纤放大器的功能是将N束光纤激光的功率放大，使相干叠加后的激光有更高的功率，可以使用10W的光纤放大器，10W功率不会显著激发光纤中的非线性效应从而造成激光频率移动，这保证了N束光纤激光都具有相同的频率，满足完全相干条件，而每一束光纤激光10w的功率对获得高功率相干激光已经足够了。

光纤耦合器的功能是把经光纤放大器放大后的光纤激光光束光纤端面输出，经透镜聚焦后相干叠加，获得高功率及高光束质量的相干激光；

本发明实现了多束光纤激光的完全相干叠加，叠加后的激光光束具有高功率和接近衍射极限的光束质量。使用1×N+1融锥型保偏光纤耦合器，因此相干叠加光纤激光的光束数量几乎不受限制；使用保偏光纤隔离器，保证光偏振态的同时，减小了噪声影响，增加了系统稳定性；本发明的激光器结构简单、紧凑、容易加工制造，易于工业生产。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例做一详细的描述：

参看图1，多光束相干叠加光纤激光器，光纤隔离器2一端与光纤激光器1链接，另一端与1×N+1融锥型光纤耦合器3连接，光纤放大器4一端与1×N+1融锥型光纤耦合器3连接，另一端与光纤耦合器5连接，经光纤放大器4放大后的光纤激光光束从光纤耦合器5光纤端面输出，经透镜6聚焦后相干叠加，获得高功率及高光束质量的相干激光；

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。