[发明专利]一种光纤激光合成器

说明书

技术领域

本发明涉及功率合成器件领域，特别涉及一种光纤激光合成器。

背景技术

光纤激光器以稀土离子作为增益介质，以独特波导结构作为光传输通道，具有光束质量好、转换效率高、热管理方便、结构紧凑及免维护等诸多优势，在工业、国防、科研、医疗等多个领域有广泛的应用前景。在诸多应用场景，不仅要求激光器具有高平均功率，更要求激光输出具有好的光束质量。然而，受增益介质热损伤和非线性效应等因素的制约，通常单台单模光纤激光器的输出功率受限，采用一定方式将多台光纤激光器的输出进行光束合成，是现阶段实现更高功率激光输出的必然选择。

近年来，国内外多家研究机构对光纤激光合成技术进行了大量研究，大多仍处于实验室阶段。现有的光纤激光合成器多数采用体布拉格光栅作为激光合成器件，体布拉格光栅的衍射效率随着入射激光的波长或角度变化而变化，例如对于某种波长的入射激光，该入射激光的入射角必须为特定的角度，才能被体布拉格光栅高效衍射，所以用体布拉格光栅作为激光合成器件，激光合成的效率很高。但是现有的利用体布拉格光栅制成的激光合成器，大多只能满足固定波长的入射激光的合成，所以当用户对激光波长有不同需求时，现有的这种激光合成器难以满足用户所需以合成不同波长的激光。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤激光合成器，所述光纤激光合成器利用体布拉格光栅作为激光合成器件，且所述激光合成器能用于不同波长的入射激光的合成。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种光纤激光合成器，包括激光合成单元、多个激光入射单元、和用于搭载所述激光合成单元与激光入射单元的搭载装置；

单个激光入射单元用于提供一束入射激光；对于多次激光合成，单个激光入射单元可提供多种波长的入射激光；所述激光入射单元的角度可旋转；

所述激光合成单元用于将多束入射激光合成为一束输出；所述激光合成单元包括多片堆叠设置的体布拉格光栅，且体布拉格光栅的数量等于激光入射单元的数量；每片体布拉格光栅用于使一束入射激光衍射，经衍射的入射激光垂直于体布拉格光栅表面输出。

上述技术方案中，多束入射激光同时输出第一种波长的入射激光，多束入射激光同时照射至多片体布拉格光栅上，每片体布拉格光栅中栅平面的角度不同。对于第一片体布拉格光栅，多束不同来向的入射激光中，只有一束特定角度的入射激光可被第一片体布拉格光栅衍射，经过衍射的入射激光垂直于体布拉格光栅表面输出。其他角度的入射激光穿过所述体布拉格光栅，且各自的入射角度不改变，其他入射激光分别被第二、第三...第n片体布拉格光栅所衍射，且输出垂直于体布拉格光栅的衍射激光。多束垂直于体布拉格光栅的衍射激光合成为功率更大的激光。

上述技术方案中，多个激光入射单元同时输出第二种波长的入射激光，并手动调整每个激光入射单元的角度，则入射激光与多片光栅之间的入射角度变化，以满足体布拉格光栅灵敏的波长和入射角度选择性。由于入射角度的变化，多束入射激光的相交点已经向前或向后偏离体布拉格光栅，多束入射激光不能同时照射在多片体布拉格光栅上，此时可通过移动激光合成单元，以使得多束入射激光同时照射在多片体布拉格光栅上，实现第二种波长的入射激光的合成。

优选的，所述搭载装置包括多根相互平行的支撑杆；每个激光入射单元包括光纤激光器和准直器；所述激光合成单元还包括多块用于夹持所述体布拉格光栅的重叠设置的夹具板；

每个激光入射单元通过一个固定平台固定于所述承载装置的同一端，每个激光入射单元与固定平台铰接，每个激光入射单元绕铰接点只能在一个固定的平面内旋转；每片体布拉格光栅设置于每块夹具板的中心，每块夹具板上设置有供所述支撑杆穿过的导向孔，所述激光合成单元可沿所述支撑杆的轴向滑动，滑动期间，所述激光合成单元靠近或远离所述多个激光入射单元。

进一步地，所述多根支撑杆穿过至少一个用于稳固支撑杆的基座，或者所述多根支撑杆之间设置有用于稳固支撑杆的腹杆。通过基座或者腹杆的设置，使多根支撑杆之间连接成整体，减小支撑杆之间的或支撑杆整体的偏移和形变，进而保证了入射激光入射角度的稳定。

进一步地，所述多块重叠设置的夹具板之间相互连接形成整体，可在搭载装置上同步移动。通过将所述多块重叠设置的夹具板连接成整体，方便同步移动夹具板，并且使夹具板之间的距离恒定，增强了所述光纤激光合成器的鲁棒性。