[实用新型]基于多线性腔结构的相干合束光纤激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤激光器，适用于工业加工及国防等需要高功率激光器的领域。

背景技术

激光作为一种人造光相比普通光源有很多优势，例如相干性强、亮度高，方向性强等。因而从其问世之日起就受到广大科研工作者的青睐，尤其是在高功率激光器方向研究进展迅猛。目前，大功率的光纤激光器被广泛应用于精密焊接和切割等工业领域中，并在军事领域呈现出广阔的应用前景。近年来，光纤激光器的输出功率快速提升，多种提高激光输出功率的方法已经被提出。

首先，基于包层抽运技术的光纤激光器以其光束质量好、转换效率高以及结构紧凑等特点吸引了人们的广泛关注。2004年光纤激光器的单纤输出功率达到千瓦量级，2009年IPG公司报道已实现了单纤万瓦的单模激光输出。但随着功率的增加，SBS、SRS和FWM等各种非线性效应使得光束质量严重降低，并且成为进一步增加激光功率的巨大障碍。大模场面积(LMA)光纤的提出成为一种可行的方法，在保持光功率密度不变的情况下，增大光纤半径可以有效增加光纤所能承载的光功率，为大功率光纤激光器的制备提供了必要的前提。但由于光纤半径增加幅度有限，过大的光纤半径使得模场变的复杂，光束质量得不到保证，因此该方法能够解决的问题受到光纤尺寸的限制。

另一种方法为主控振荡器的功率放大器(MOPA)，这种方法可以有效增加激光器功率，而且输出激光的质量很高，但同样受到单根光纤光功率承载能力的限制。

相比之下，多路光纤激光的合束成为一种实现大功率激光输出的更为有效的方法。为了增加输出功率的同时在一定程度上保证输出激光的光束质量，相干合束技术成为首选，相干合束又分为主动相位锁定和被动相位锁定。主动相位锁定需要较为复杂的外部调相器件，而且稳定性较差，相比之下，被动相位锁定不需要复杂的调相设备，完全依靠激光器自身的设备被动调整各路激光相位，达到各路激光同相位的目的，效率和稳定性都较高。但就目前已有被动相位锁定的实现方法而言，输出激光的频带宽，光路数量少，输出功率低，结构复杂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：已有被动相位锁定的实现方法，输出激光的频带宽，光路数量少，输出功率低，结构复杂。

本实用新型的技术方案为：

基于多线性腔结构的相干合束光纤激光器，该激光器包括第一至第N有源单模光纤、第一至第N+1光纤光栅、第一至第N耦合器、第一至第N泵浦源、第一至第N单模光纤和第一至第N波分复用器。

第一光纤光栅接第一波分复用器的第二端口，第一波分复用器的第一端口接第一泵浦源，第一波分复用器的第三端口接第一有源单模光纤的一端，第一有源单模光纤的另一端接第一耦合器的第一端口，第一耦合器的第二端口接第二光纤光栅的一端，第一耦合器的第三端口接第一单模光纤的一端，激光从第一单模光纤的另一端输出。

第二光纤光栅的另一端接第二波分复用器的第二端口，第二波分复用器的第一端口接第二泵浦源，第二波分复用器的第三端口接第二有源单模光纤的一端，第二有源单模光纤的另一端接第二耦合器的第一端口，第二耦合器的第二端口接第三光纤光栅的一端，第二耦合器的第三端口接第二单模光纤的一端，激光从第二单模光纤的另一端输出。

……

第N光纤光栅的另一端接第N波分复用器的第二端口，第N波分复用器的第一端口接第N泵浦源，第N波分复用器的第三端口接第N有源单模光纤的一端，第N有源单模光纤的另一端接第N耦合器的第一端口，第N耦合器的第二端口接第N+1光纤光栅，第N耦合器的第三端口接第N单模光纤的一端，激光从第N单模光纤的另一端输出。

第一至第N单模光纤的另一端位于同一平面内。

N＝2～100的整数。

本实用新型和已有技术相比所具有的有益效果：

本实用新型利用线性腔结构实现多段有源光纤的连接，任意线性腔两端的光纤光栅中心波长一致，保证产生的激光信号谱带有重叠的部分，以使各线性腔之间激光频率的一致，使得各个线性腔共同作用而谐振于同一频带，产生的激光频带窄，相干性强。所用到的各器件价格低，稳定性强，通过简单的增加线性腔的数量来达到增加光路数量和总输出功率的目的，结构简单。

附图说明

图1为N个线性腔的基于多线性腔结构的相干合束光纤激光器。

图2为两个线性腔的基于多线性腔结构的相干合束光纤激光器。

图3为十个线性腔的基于多线性腔结构的相干合束光纤激光器。

图4为一百个线性腔的基于多线性腔结构的相干合束光纤激光器。

具体实施方式