[实用新型]用于提供光学辐射的装置

说明书

用于提供光学辐射(9)的装置，该装置包括：用于提供第一种子辐射(11)的第一种子源(1)；用于提供第二种子辐射(12)的第二种子源(2)；连接到第一种子源(1)和第二种子源(2)的用于将第一种子辐射(11)和第二种子辐射(12)耦合在一起的耦合器(3)；以及用于放大第一种子辐射(11)和第二种子辐射(12)的至少一个放大器(4)。

技术领域

本实用新型涉及用于提供光学辐射的装置。

本实用新型特别适用于连续波和脉冲激光器(包括半导体二极管激光器和光纤激光器)，以及适用于利用此类激光器来进行标记、切割、雕绘和焊接。本实用新型还适用于用于加工高反射性材料(诸如铜和金刚石)的激光器，以及适用于在通常被称为增材制造或3D打印的工艺中利用激光器来烧结金属粉末。

背景技术

工业激光器(诸如光纤激光器和盘形激光器)具有用于在通常被称为增材制造或3D打印的工艺中利用激光器来进行标记、切割、雕绘、焊接、烧结金属粉末、以及材料的其他工业加工的重要应用。激光器用于许多行业，包括消费电子、医疗设备、汽车和航空航天。激光可以是脉冲波或连续波。可达到的典型脉冲长度范围从几皮秒到纳秒、微秒和毫秒。脉冲重复率是电子控制的，并且可在较宽范围上变化。

随着功率电平和强度的增加，与非线性效应(例如，光谱噪声、时间噪声、散斑、光学辐射的非线性波长转换以及自Q开关(self Q-switching))相关联的问题也随之增加。这些非线性效应在要求工艺可重复性的工业加工系统中是不期望的。例如，波长转换会在光学聚焦系统中引起错误，并且可降低能够被传递到材料的光学功率，而自Q开关可损坏激光系统中的光学放大器和光纤。

在脉冲到达放大器的输出端之前，光纤放大器中的局部反转会大大增加。随着脉冲传播，它会耗尽反转并增加其强度。放大过程还导致显著的脉冲整形和前端锐化。这在定义脉冲宽度和峰值功率时极其重要，并且因此定义了各种非线性(诸如受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS))的发生。在某个能量水平以上，所有脉冲都会显著整形(锐化)并减小其脉冲宽度。这是由于以下事实：脉冲获取了足够的能量以开始使放大器饱和。已知在此类条件下，能量主要是通过脉冲的前沿提取的，从而导致脉冲整形和失真。峰值功率随脉冲能量非线性增加，并且不可避免地超过SRS阈值，该SRS阈值通常约为5kW至10kW，这取决于光纤设计和脉冲形状。

限制脉冲光纤激光器的输出功率的另一重要影响是巨脉冲的形成。这些巨脉冲可能会灾难性地损坏系统中的光学组件。该影响被认为是高度取决于激光的峰值功率和光谱特性，并且被认为是源自受激布里渊散射(SBS)。当达到非线性阈值时，前向行进的脉冲被反射。观察到巨脉冲，并且这些巨脉冲会灾难性地损坏脉冲激光系统中的放大器(和其他设备)。不幸的是，该影响本质上是随机的，并且其本身是非常不可预测的。缩短线宽的种子源激光器(诸如激光二极管)的瞬时光谱特性中的单个变化可导致SBS事件，并触发巨脉冲形成和后续灾难性损坏。

美国专利号US 7,936,796公开了一种主振荡器功率放大器，其使用其输出由光纤放大器放大的多纵模法布里-珀罗半导体激光器。反射器(诸如光纤布拉格光栅)被插入在半导体激光器与放大器之间。反射器减小了从光纤放大器发射的激光辐射的带宽，并减小了受激布里渊散射(诸如后向行进的随机脉冲) 和巨脉冲形成的影响。该结果是出人意料的，因为通常预期更窄的带宽会使受激布里渊散射的影响更差。然而，随着所需的峰值功率和平均功率持续增加，受激布里渊散射和其他非线性效应再次成为问题。

存在对用于提供避免或减少上述问题的光学辐射的装置的需要。

实用新型内容

根据本实用新型的非限制性实施例，提供了一种用于提供光学辐射的装置，该装置包括：

·用于提供第一种子辐射的第一种子源；

·用于提供第二种子辐射的第二种子源；