[发明专利]一种大能量长脉冲光纤激光器

说明书

一种大能量长脉冲光纤激光器属于光纤激光技术领域，包括激光驱动器、种子源、激光放大器、包层光剥除器、光探测器Ⅲ和激光输出头。本发明在长脉冲光纤激光器中采用主振荡功率放大结构MOPA，采用连续或长脉冲激光驱动器驱动半导体激光器作为泵浦源，获得光束质量较高的长脉冲光纤激光种子光，再经过激光放大器将种子光源放大，实现所需参数的连续或长脉冲高能量长脉冲激光。激光放大器同样采用长脉冲激光驱动器半导体激光器作为泵浦源，且通过光电检测与同步驱动技术，使激光放大器泵浦源脉冲与种子光脉冲同步运行。采用上述方式，可获得高光束质量连续或长脉冲光纤激光，用于激光焊接等应用。

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，特别是涉及到一种大能量长脉冲光纤激光器。

背景技术

激光加工具有精度高、热区小、加工质量好等显著的优点。传统的灯泵固体激光器具有单脉冲能量高、单台成本较低，单个脉冲热区固定等优点，因此广泛应用于激光加工行业，但同时也具有能耗极高，光束质量相对较差，聚焦后的光斑相对较大等缺点。光纤激光器与传统激光器相比，光束质量好，更适合用于高精度加工领域，且能耗较低，是一种高效节能新型激光光源。

单脉冲能量达到几十焦耳量级、脉冲宽度达到毫秒量级的大能量长脉冲光纤激光器，在焊接等加工领域具有独特优势，近年来成为重点研究课题。以美国为首的欧美等发达国家早已展开了高能量长脉冲光纤激光器及其焊接设备的研发工作。全球最大的光纤激光器制造商IPG公司已开发出平均功率150～2300W，脉冲能量15～230J，峰值功率1500～23000W的系列化高能量产脉冲光纤激光器，应用于高精度焊接领域。相干公司旗下Rofin激光也推出但脉冲能量30J，峰值功率3000W的长脉冲光纤激光器，用于激光焊接领域。我国相关技术也取得一定进展，高校、研究所等科研单位在该领域取得一定的研究成果，部分企业推出平均功率150W，脉冲能量15J，峰值功率达到1500W的光纤激光器产品投入市场。

传统长脉冲激光器采用大功率长脉冲半导体激光泵浦源直接泵浦谐振腔中的增益光纤获得长脉冲光纤激光，这种方式结构简单，可获得大能量长脉冲光纤激光，但光束质量的提高受到一定限制。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种大能量长脉冲光纤激光器用于解决传统的长脉冲激光器结构简单，获得的大能量长脉冲激光光束质量的提高受到限制的技术问题。

一种大能量长脉冲光纤激光器，包括激光驱动器、种子源、激光放大器、包层光剥除器、光探测器Ⅲ和激光输出头，

所述种子源包括泵浦源Ⅰ、泵浦光耦合器Ⅰ、光探测器Ⅰ、高反光栅、增益光纤Ⅰ、低反光栅和隔离器；所述泵浦源Ⅰ、泵浦光耦合器Ⅰ、高反光栅、增益光纤Ⅰ、低反光栅以及隔离器通过光纤顺次连接；所述光探测器Ⅰ通过光纤与泵浦光耦合器Ⅰ连接；

所述激光放大器包括泵浦源Ⅱ、泵浦光耦合器Ⅱ、光探测器Ⅱ和增益光纤Ⅱ；所述泵浦源Ⅱ、光探测器Ⅱ以及增益光纤Ⅱ通过光纤顺次连接；所述泵浦光耦合器Ⅱ通过光纤与泵浦光耦合器Ⅱ连接；

所述激光驱动器包括单片机、RS232接口、半导体激光驱动模块和人机交互模块；所述RS232接口、半导体激光驱动模块以及人机交互模块分别与单片机连接；所述半导体激光驱动模块通过导线分别与泵浦源Ⅰ以及泵浦源Ⅱ连接；所述单片机通过数据线分别与光探测器Ⅰ、光探测器Ⅱ以及光探测器Ⅲ连接；

所述包层光剥除器与增益光纤Ⅱ连接；所述激光输出头通过光纤与包层光剥除器连接。

所述泵浦源Ⅰ和泵浦源Ⅱ均包括一组以上波长为915nm的半导体激光器。

所述高反光栅对波长为1080nm激光反射率不低于99％。

所述低反光栅对波长为1080nm激光反射率不高于50％。