[实用新型]一种基于环形腔结构的被动相干组束全光纤激光器

说明书

本实用新型属于光纤激光器领域，具体涉及一种被动相干组束全光纤激光器。本实用新型公开了一种基于环形腔结构的被动相干组束全光纤激光器，通过一体化的环形腔结构激光器和注入锁相系统，依靠其自动选摸机制选出共同起振的模式从而不需任何操作实现相位锁定及相干组束的输出功能；另外提高了相干条纹对比度保证高功率输出，并实时评估系统的相干组束效率。本实用新型具有结构简单、紧凑，注入耦合效率高，路数可扩展性强，能实时评估相干组束效率、低成本等优点，既适用于连续激光器，又适用于脉冲激光器。

技术领域

本实用新型属于全光纤激光器领域，具体涉及一种基于环形腔结构的被动相干组束全光纤激光器。

背景技术

与传统激光器相比，全光纤激光器由于结构简单紧凑、散热性能好、能量转换效率高、性能稳定可靠、光束质量高等优点，已得到飞速发展并广泛应用在工业加工、医疗器械、国防等领域。激光的应用被称为是人类使用工具的第三次飞跃，而光纤激光技术的成熟使得大功率激光器从实验室真正走入大规模工业应用。在能源日益短缺的时代，大功率光纤激光器较高的电光转换效率使其可以大幅度减少能耗，在节约资源等方面做出越来越多的贡献。光纤激光器已经或正在许多应用领域代替化学、气体和普通固体激光器，对激光器市场产生革命性改变，也是激光器发展的必然趋势，被称为“第三代激光器”。

目前，单根全光纤激光器的输出功率已达万瓦，但受限于热损伤问题和非线性效应的影响，单根全光纤激光器无法获得更高功率的输出。为进一步提升功率的同时获得好的光束质量，发展全光纤的相干组束技术是较为理想的技术途径。相干组束技术根据相位锁定实现方式的不同，分为被动锁相与主动锁相。两种相位锁相实现相位锁定的原理不同，具体实现结构也多种多样。其中，被动锁相即被动相干组束技术的原理是依靠激光腔内模式竞争实现锁相，从而实现相干光束合成。相比主动相干组束技术需要复杂的电路反馈控制且锁相速度慢，被动相干组束技术以其结构简单、锁相迅速且路数可扩展性强等优势成为相干组束技术的首选。

在先全光纤被动相干组束技术中[参见Opt.Express10(21),1167-1172(2002)；Electron.Lett.38(14),692-693(2002)；Opt.Lett.34(7),863-865(2009)；Opt.Eng.50(11),111606(2011)等]，多采用线性腔结构的光纤激光器，其缺陷在于，若想实现各路激光之间的相位锁定，选取共同起振的激光模式，必须控制各路激光器中光纤布拉格光栅的中心波长差足够小，各路激光器腔长差ΔL足够大，使光谱调制周期远小于激光带宽，且系统的相干组束效率很大程度上受限于这些因素的影响。

实用新型内容

为克服上述在先技术的不足，本实用新型公开了一种基于环形腔结构的被动相干组束全光纤激光器，无需任何特殊控制，通过一体化的环形腔结构激光器和注入锁相系统，注入锁相系统既实现各路激光的相干叠加，又充当构成环形腔光纤激光器反馈回路中的一部分，激光器的运行和相位锁定同时实现，即依靠其自动选摸机制即可选出共同起振的模式实现相干组束输出。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于环形腔结构的被动相干组束全光纤激光器，其特征在于，包括多组光纤激光器和注入锁相系统，所述多组光纤激光器并联组成；所述光纤激光器至少包括带尾纤激光二极管、光纤泵浦合束器、增益光纤、光纤隔离器，所述光纤泵浦合束器输入端分别连接带尾纤激光二极管和光纤隔离器，光纤泵浦合束器的输出端连接增益光纤；

所述注入锁相系统包括光纤耦合器C1和光纤耦合器C2，光纤耦合器C1的输入端和输出端分别至少包括2个，光纤耦合器C2的输出端至少包括2个，光纤耦合器C1的一个输出端连接光纤耦合器C2输入端；

所述多组光纤激光器中的增益光纤输出端都与所述光纤耦合器C1的输入端连接，所述多组光纤激光器中的光纤隔离器都与光纤耦合器C2的输出端连接；

所述多组光纤激光器和注入锁相系统首尾连接组成环形腔结构。