[发明专利]一种模块化合束的准连续光纤激光器

说明书

本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种模块化合束的准连续光纤激光器，包括多个光纤激光器模块、合束装置和输出装置；每个光纤激光器模块包括N+M个泵浦激光器、第一合束器、高反光栅、增益光纤、低反光栅和第二合束器，所述合束装置包括多根输入光纤和一根输出光纤，所述输出装置包括包层光剥除器和光纤输出头；本发明先利用设在双侧的泵浦激光器激励增益光纤产生激光，形成光纤激光器模块，再利用“模块化”的思路，利用合束装置将多个相同的光纤激光器模块产生的多束激光进行合束，从而形成高功率的准连续激光，激光功率可达数千瓦，本发明具有易制作，稳定性好，可实现柔性化生产的优点。

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种模块化合束的准连续光纤激光器。

背景技术

光纤激光器具有光束质量好、电光转换效率高、体积小、免维护、寿命长等优点，近年来，基于光纤激光器技术的加工设备，例如激光打标机、雕刻机、切割机、焊接机等已经被广泛应用于各个行业。虽然相比较传统激光器，光纤激光器具有很多优点，但其功率较低，大多为百瓦级的中小功率光纤激光器，究其原因，发现在光纤激光器的研制过程中，掺杂光纤受受激布里渊散射和受激拉曼散射等非线性效应的影响以及纤芯的热损伤等因素的限制，使得单光纤输出功率较为有限，输出功率最高也就1500W左右。虽然使用纤芯较粗的掺杂光纤可以进一步提升功率，但粗纤芯掺杂光纤成本较高且功率提供有限，因此这种功率提升的方法普遍不被采用。而在汽车制造，船舶制造和航空制造等技术领域中，将激光用于金属和非金属材料的切割、焊接等加工作业时，往往需要激光功率达到千瓦级以上，因此传统的光纤激光器并不能满足应用需求。为此，研究人员考虑将多个光纤激光器模块化制作，通过合束装置合为一束输出，从而使得光纤激光器的功率得以提高，目前较为常用的合束方法有：相干合成、光栅法和空间耦合，其中：相干合成结构复杂且不易调节，光栅法对系统精度要求高且稳定性较差；空间耦合，则耦合出的激光通常为空间光，不易实现激光器的柔性化生产。因此需要设计一种合束光纤激光器，使其在满足高功率输出的同时，又不存在上述三种合束方法的缺点。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种高功率、模块化合束的准连续光纤激光器

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种模块化合束的准连续光纤激光器，包括多个光纤激光器模块、合束装置和输出装置；

每个光纤激光器模块包括N+M个泵浦激光器、第一合束器、高反光栅、增益光纤、低反光栅和第二合束器，所述第一合束器具有N根输入光纤，所述第二合束器具有M+1根输入光纤，所述N个泵浦激光器与第一合束器的N根输入光纤相连，所述第一合束器的输出光纤与高反光栅的输入端熔接，所述高反光栅的输出端与增益光纤的一端熔接，所述M个泵浦激光器与第二合束器的M根输入光纤相连，所述第二合束器的输出光纤与低反光栅的输出端熔接，所述低反光栅的输入端与增益光纤的另一端熔接，剩余的一根第二合束器的输入光纤作为输出信号光纤；

所述合束装置包括多根输入光纤和一根输出光纤，所述输入光纤的数量与光纤激光器模块的数量相匹配，所述多根输入光纤的一端分别与多个光纤激光器模块的输出信号光纤熔接，另一端经熔融拉锥后，截断锥区与输出光纤的一端熔接；

所述输出装置包括包层光剥除器和光纤输出头，所述包层光剥除器的输入端与输出光纤的另一端熔接，输出端与光纤输出头相连。

作为优选，所述第一合束器包括N根输入光纤和一根输出光纤，N根输入光纤的一端分别与N个泵浦激光器相连，另一端经熔融拉锥后，截断锥区与输出光纤的一端熔接，输出光纤的另一端与高反光栅的输入端熔接。

作为优选，所述第二合束器包括M+1根输入光纤和一根输出光纤，M+1根输入光纤中M根光纤的一端分别与M个泵浦激光器相连，另一端经熔融拉锥后，截断锥区与输出光纤的一端熔接，输出光纤的另一端与低反光栅的输出端熔接。