[发明专利]三级多路主振荡—功率放大相干合成万瓦级光纤激光器

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种光纤激光器，特别是一种三级多路主振荡—功率放大（MOPA）高功率相干合成万瓦级光纤激光器。

背景技术

光纤激光器以其体积小、效率高、稳定性好、光束质量好、易于传输等优点，发展十分迅速，但是目前在超高功率光纤激光器依然有很多瓶颈无法突破，如超高功率激光的产生、传输等都面临因发热而造成器件损毁的难题。在高功率激光器领域多采用组束的方法，在各类组束方法中，主要有三类：①非相干组束，组束后的功率不会太高，且光束质量很差，如：一种激光功率合成器及采用该合成器的高功率激光器（201010108106.5）、多路组束光纤激光器（200710018886.2）、有源光纤束大功率激光器（200820110100.x）；②半耦合式相干组束，合成的光束有一定的相干性，但相干程度一般都不很高，其相干叠加的效果大打折扣，如：相位锁定多光束相干叠加光纤激光器（200510016772.5）、光纤激光组束激光器（200510023475.3）；③光子晶体光纤,目前所做功率较小，且技术尚不完善，如：光子晶体光纤激光组束激光器（200620136423.7）、保偏光子晶体光纤组束激光器（200910059734.6）。

目前高功率激光的传输，对于几十瓦到百瓦级激光传输通常多采用能量光纤的方式，由于其使用方便，能量损耗小等优势，在工业加工等行业被广泛使用，但在超高功率情况下，特别是千瓦乃至万瓦级的激光传输，因其往往超出能量光纤的损伤阈值，这大大限制了其应用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种三级多路相干合成光纤激光器，该激光器采用同源种子激光和三级多路功率放大结构，依次经过激光放大、分路、再放大、再分路、三级放大、相干合成，实现多路激光空间相干合成，获得万瓦级超高功率激光输出，同时解决了超高功率激光的传输问题。

为了达到上述技术效果，本申请采用如下的技术解决方案：

一种三级多路主振荡—功率放大相干合成万瓦级光纤激光器，由种子激光源、一级放大模块、6个二级放大模块、36个三级放大模块和相干合成装置组成，所述种子激光源连接所述一级放大模块，所述一级放大模块分别连接所述6个二级放大模块，每个二级放大模块分别连接6个所述三级放大模块，所述36个三级放大模块分别连接所述相干合成装置，由所述种子激光源发出的种子激光依次经过一级放大模块、二级放大模块、三级放大模块、进行多级放大、分束后形成36路激光，该36路激光通过相干合成装置相干合成后输出。

本发明还包括如下其他技术特征：

所述种子激光源由泵浦源，全反射光纤光栅、主振荡光纤、输出光栅、光隔离器组成；泵浦源的输出端与全反射光纤光栅的输入端相熔接，全反射光纤光栅输出端与放大光纤相熔接，放大光纤与输出光栅熔接，输出光栅与光隔离器熔接。

所述所述泵浦源采用波长为976nm带尾纤输出的LD泵浦源，全反射光纤光栅的中心波长为1080nm的窄线宽光纤光栅，放大光纤为单模双包层掺镱光纤，输出光栅中心波长为1080nm 半反射窄线宽光纤光栅。

所述一级放大模块包括6个一级泵浦源、一级合束器、一级放大光纤、一级光纤分光器、一级激光功率监测装置及一级PA泵浦功率控制器。光隔离器输出端与一级合束器的信号光输入端熔接，6个一级泵浦源的输出端与一级合束器的6个泵浦光输入端一对一熔接，一级合束器的输出端与一级放大光纤的输入端熔接，一级放大光纤的输出端与一级光纤分光器的输入端熔接，一级光纤分光器有7路输出，一级光纤分光器的1-6路输出分别与6个二级放大模块一对一相连，一级光纤分光器的第7路输出连接一级功率监测装置，一级功率监测装置的输出端连接一级PA泵浦功率控制器，一级功率控制器连接一级泵浦源。

所述一级泵浦源采用波长为976nm带尾纤LD泵浦源，一级合束器采用(6+1)*1合束器，一级放大光纤为双包层掺镱光纤，一级光纤分光器采用1分7光纤分光器，以上元件构成一级放大及激光分束功能。