[实用新型]一种抑制大功率光纤激光放大器中模式不稳定的系统

说明书

一种抑制大功率光纤激光放大器中模式不稳定的系统，包括线偏振主振荡器、主动偏振控制器、级联光纤激光放大系统、扩束准直系统、高反镜I、光电探测器、加载有优化算法的控制器、高反镜II、功率接收器、光束质量测量仪。通过在大功率光纤激光放大器中引入偏振调控系统，减少沿大功率光纤激光放大器增益光纤纵向注入和传输的高阶模式比例，能够抑制大功率光纤激光放大器中的模式不稳定效应。该系统能够有效提升由于非线性效应和传统横模干涉引起的模式不稳定阈值，为大功率光纤激光的进一步功率提升和性能优化提供可靠的技术手段。

技术领域

本实用新型属于强激光技术领域，特别是涉及一种抑制大功率光纤激光放大器中模式不稳定的系统。

背景技术

与其他类型激光器相比，光纤激光具有转换效率高、光束质量好、热管理方便、结构紧凑、易于维护等诸多优势，得到了国内外多家研究单位的广泛关注。自1964年第一台光纤激光器问世以来，光纤激光在过去五十多年的发展历程中已经取得了令人瞩目的发展成就，其应用范围也已经拓展到激光切割、激光焊接、材料成型、激光钻井、激光破岩等诸多领域。在诸多应用领域推动下，光纤激光作为一种实现大功率光源的重要技术方案一直备受国内外研究者的广泛青睐。自1999年光纤激光首次突破百瓦之后，光纤激光输出功率在过去近二十年的发展历程中显示出了十分诱人的功率提升潜力和发展前景。

然而，受限于介质本身的热效应、高亮度泵浦技术、非线性效应、光纤端面损伤、模式不稳定效应等，单路光纤激光功率提升目前已面临严峻的技术瓶颈。

目前研究结果表明对于纤芯<100μm的增益光纤，模式不稳定是限制光纤激光亮度提升的首要因素。模式不稳定的物理图像如下所述：随着泵浦功率的增加，当光纤激光器输出功率超过某一阈值功率后，输出激光模式会发生从基模到高阶模式之间的高速动态耦合，耦合的频率在2kHz左右；当输出功率降低至阈值功率以下时，模式之间的高速动态耦合消失。由于模式不稳定效应会使得光纤激光器输出模式发生严重退化，因此会导致光纤放大器的输出亮度和光束质量产生急剧退化，最终导致光纤激光器整体性能劣化。

截止目前，尽管目前国内外研究人员已经提出弯曲损耗、特殊光纤设计、改变信号光/泵浦光波长等多种抑制方法，模式不稳定效应仍然是当前大功率光纤激光放大器功率和亮度提升的最重要技术瓶颈。此外，最新研究结果表明受激拉曼散射等非线性效应会导致模式不稳定阈值明显降低。

基于上述考虑，着眼于模式不稳定产生的源头和前提条件，统筹考虑非线性效应抑制，提出适用于大功率光纤激光放大器模式不稳定抑制的新方案具有重要意义。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型基于模式不稳定产生的物理机理与基本前提条件，结合受激拉曼散射等非线性效应阈值特性与偏振特性之间的依赖关系，提供一种抑制大功率光纤激光放大器中模式不稳定的系统，以有效提升由于非线性效应和传统横模干涉引起的模式不稳定阈值，为大功率光纤激光的进一步功率提升和性能优化提供可靠的技术手段。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是：

一种抑制大功率光纤激光放大器中模式不稳定的系统，在大功率光纤激光放大器中引入偏振调控系统，减少沿大功率光纤激光放大器增益光纤纵向注入和传输的高阶模式比例，能够抑制大功率光纤激光放大器中的模式不稳定效应。

所述抑制大功率光纤激光放大器中模式不稳定的系统包括线偏振主振荡器、主动偏振控制器、级联光纤激光放大系统、扩束准直系统、高反镜I、光电探测器、加载有优化算法的控制器、高反镜II、功率接收器、光束质量测量仪。