[发明专利]纤芯同带泵浦光纤激光器

说明书

一种纤芯同带泵浦光纤激光器，其特征在于，包括泵浦模块(01)，谐振腔模块(02)放大级模块(03)，其中泵浦模块(01)与谐振腔模块(02)通过低损耗熔接，谐振腔模块(02)与放大级模块(03)通过低损耗熔接；所述的泵浦模块(01包括半导体激光器(1)、半导体激光器(2)、…半导体激光器N，其中N≤20；泵浦合束器(30个数为N，为(N+1)×1型，其中N≤20；泵浦合束器(30)的泵浦臂(20)；本发明1.可以在大模场双包层光纤中实现纤芯同带泵浦放大输出；2.同带泵浦光和信号光产生于同一根光纤，无需耦合器件导入，结构简单；3.该结构的纤芯同带泵浦光纤激光器方案简单，集成度高；4.可实现高功率光纤激光器的纤芯同带泵浦放大输出。

技术领域

本发明属于激光领域，尤其属于高功率全光纤激光技术领域。

技术背景

全光纤激光器具有结构紧凑、集成度高、光束质量优、转换效率高和散热性能好等优势。在工业市场和国防军事领域有广泛的应用需求。随着应用的需求增加，对光纤激光器的功率要求也越来越高。受限与半导体激光器的功率和亮度的限制，以及光纤和光纤器件自身的热效应和非线性效应的限制，半导体激光器直接泵浦的光纤激光器的功率输出也因此而受到限制。同带泵浦被公认为是提升单纤激光器输出功率的有效途径。其是将低亮度的半导体激光器的输出光转换为高亮度的光纤激光器，再将光纤激光作为泵浦源，相同功率下的光纤激光的亮度比半导体激光器高2～3个量级。同带泵浦是二次泵浦，因此也称其为级联泵浦。国际上目前最高输出功率的IPG单纤激光器正是通过同带泵浦方式实现。

高功率光纤激光器一般采用掺镱光纤作为增益介质，其采用的常规半导体激光器波长是915nm和975nm。而其同带泵浦源的波长一般选择在1018nm。由于镱离子在1018nm处的吸收截面比976nm的低一个量级，所以镱离子在1018nm波长泵浦的增益较低，在大模场双包层光纤中对1018nm激光的包层吸收系数低，这限制了1018nm激光的吸收，采用的增益光纤长度要求很长，在高功率光纤激光器中，采用的光纤长度越长，对应的非线性效应阈值也就越低。针对掺镱双包层激光对1018nm激光包层吸收效率低可采用纤芯同带泵浦提高镱粒子对1018nm激光的吸收效率，但是目前的纤芯同带泵浦结构大多数基于单模光纤或模场小的光纤实现，受限于纤芯耦合器件的承受功率的限制，其可以导入的激光功率在几瓦到几十瓦的水平，不利于实现高功率同带泵浦放大输出。

发明内容

本发明公开一种纤芯同带泵浦光纤激光器，可以实现高功率的纤芯同带泵浦放大输出。

一种纤芯同带泵浦光纤激光器，其特征在于，包括泵浦模块01，谐振腔模块02放大级模块03，其中泵浦模块01与谐振腔模块02通过低损耗熔接，谐振腔模块02与放大级模块03通过低损耗熔接；

所述的泵浦模块01包括半导体激光器1、半导体激光器2、…半导体激光器N，其中N≤20；泵浦合束器30个数为N，为(N+1)×1型，其中N≤20；泵浦合束器30的泵浦臂20，其个数也同样为N(N≤20)与各半导体激光器一一低损耗熔接相连，斜角端面61，其是(N+1)×1型泵浦合束器30的信号纤，端面角度≥5°；

所述的谐振腔模块02包括同带泵浦光波长的高反光栅41、双包层掺杂光纤51、同带泵浦光波长低反光栅42、信号光波长低反光栅43、包层光滤除器70；

放大级模块03包括双包层掺杂光纤52，输出端帽62；

所述的半导体激光器1、半导体激光器2…半导体激光器N(N≤20)为同参数的半导体激光器，所有半导体激光器都带尾纤输出，其输出尾纤的纤径参数与泵浦合束器30的泵浦臂20的纤径参数相同，所有半导体激光器输出尾纤的数值孔径不高于泵浦臂20的数值孔径；所有半导体激光器都带尾纤与泵浦合束器30的泵浦臂20通过低损耗熔接相连，各半导体激光器内部可以是单管耦合或者靶条耦合。