[发明专利]一种多光纤被动相位锁定激光器

摘要

本发明公开了一种多光纤被动相位锁定激光器，适用于工业加工及国防领域。为了克服目前被动相位锁定光纤激光器的光路数量少、对光纤要求高、多到多耦合器制作难度大的问题，通过设计新型耦合器实现多路光纤的被动相位锁定，从而获得高功率、高光束质量的激光输出。具体实施方式为用反射耦合器(4)和透射耦合器(1)将多路有源单模光纤相连接，实现相位的锁定，用第一至第N泵浦源(51、52、……、5N)对第一至第N有源单模光纤(21、22、……、2N)侧面泵浦，第一、第二、第三反射镜(31、32、33)对透射耦合器(1)输出的光束进行整形，输出光束质量高的激光束。该激光器用于工业加工中切割器的激光能量源或是高功率激光炮的激光源。

主权项

一种多光纤被动相位锁定激光器，其特征在于：该激光器包括透射耦合器(1)、第一至第N有源单模光纤(21、22、……、2N)、第一反射镜(31)、第二反射镜(32)、第三反射镜(33)、反射耦合器(4)和第一至第N泵浦源(51、52、……、5N)；所述透射耦合器(1)为一旋转体，其透射面垂直于轴线，透射耦合器的熔接环面(11)与透射耦合器的透射面(12)成45°，透射耦合器的透射面(12)镀全反膜，然后，在透射面(12)上刻截面为等腰直角三角形的第一至第M环形透射凹槽(121、122、……12M)；所述反射耦合器(4)为一旋转体，其反射面垂直于轴线，反射耦合器的熔接环面(41)与反射耦合器的反射面(42)成45°，反射耦合器的反射面(42)上刻截面为等腰直角三角形的第一至第M环形反射凹槽(421、422、……42M)，然后在反射面(42)上镀全反膜；第一至第M环形反射凹槽(421、422、……42M)均为全反面，深度均相同，相邻环形反射凹槽的间距与环形反射凹槽的宽度相同；第一至第M环形透射凹槽(121、122、……12M)深度均相同，相邻环形透射凹槽的间距与环形透射凹槽的宽度相同；第一至第N有源单模光纤(21、22、……、2N)的一端熔接在透射耦合器熔接环面(11)上，沿透射耦合器轴线轴线对称分布于过轴线的N/4M个截面内，每个截面内的4M根光纤关于轴线对称分布，熔接位置在过截面与透射耦合器熔接环面(11)相交的两条直线上；第一至第N有源单模光纤(21、22、……、2N)的另一端熔接在反射耦合器熔接环面(41)上，沿反射耦合器轴线轴线对称分布于过轴线的N/4M个截面内，每个截面内的4M根光纤关于轴线对称分布，熔接位置在过截面与反射耦合器熔接环面(41)相交的两条直线上；所述第一至第N有源单模光纤(21、22、……、2N)的一端均与透射耦合器熔接环面(11)熔接，熔接位置与透射耦合器的透射面(12)上环形透射凹槽的对应关系为：第一有源单模光纤(21)一端的纤芯对准第一环形透射凹槽(121)的侧面，与透射耦合器的熔接环面上的第一熔接位置(1121)熔接，第二有源单模光纤(22)一端的纤芯对准第一环形透射凹槽(121)的侧面，与透射耦合器熔接环面上的第二熔接位置(1122)熔接，第三有源单模光纤(23)一端的纤芯对准第二环形透射凹槽(122)的侧面，与透射耦合器熔接环面上的第三熔接位置(1123)熔接，第四有源单模光纤(24)一端的纤芯对准第二环形透射凹槽(122)的侧面，与透射耦合器熔接环面上的第四熔接位置(1124)熔接，……，第4M有源单模光纤(24M)一端的纤芯对准第一环形透射凹槽(121)的侧面，与透射耦合器熔接环面上的第4M熔接位置(1124M)熔接，第4M+1有源单模光纤(24M+1)一端的纤芯对准第一环形透射凹槽(121)的侧面，与透射耦合器熔接环面上的第4M+1熔接位置(1124M+1)熔接，……，第8M有源单模光纤(28M)一端的纤芯对准第一环形透射凹槽(121)的侧面，与透射耦合器熔接环面上的第8M熔接位置(1128M)熔接，……，第N‑4M+1有源单模光纤(2N‑4M+1)一端的纤芯对准第一环形透射凹槽(121)的侧面，与透射耦合器熔接环面上的第N‑4M+1熔接位置(112N‑4M+1)熔接，……，第N有源单模光纤(2N)一端的纤芯对准第一环形透射凹槽(121)的侧面，与透射耦合器熔接环面上的第N熔接位置(112N)熔接；所述第一至第N有源单模光纤(21、22、……、2N)的另一端均与反射耦合器熔接环面(41)熔接，熔接位置与反射耦合器的反射面(42)上环形反射凹槽的对应关系为：第二有源单模光纤(22)另一端的纤芯对准第一环形反射凹槽(421)的侧面，与反射耦合器的熔接环面上的第二熔接位置(412)熔接，第三有源单模光纤(23)另一端的纤芯对准第一环形反射凹槽(421)的侧面，与反射耦合器熔接环面上的第三熔接位置(4123)熔接，第四有源单模光纤(24)另一端的纤芯对准第二环形反射凹槽(422)的侧面，与反射耦合器熔接环面上的第四熔接位置(4124)熔接，第五有源单模光纤(25)另一端的纤芯对准第二环形反射凹槽(422)的侧面，与反射耦合器熔接环面上的第五熔接位置(4125)熔接，……，第4M+1有源单模光纤(24M+1)另一端的纤芯对准第一环形反射凹槽(421)的侧面，与反射耦合器熔接环面上的第4M+1熔接位置(4124M+1)熔接，第4M+2有源单模光纤(24M+2)另一端的纤芯对准第一环形反射凹槽(421)的侧面，与反射耦合器熔接环面上的第4M+2熔接位置(4124M+2)熔接，……，第8M+1有源单模光纤(28M+1)另一端的纤芯对准第一环形反射凹槽(421)的侧面，与反射耦合器熔接环面上的第8M+1熔接位置(4128M+1)熔接，……，第N‑4M+2有源单模光纤(2N‑4M+2)另一端的纤芯对准第一环形反射凹槽(421)的侧面，与反射耦合器熔接环面上的第N‑4M+2熔接位置(412N‑4M+2)熔接，……，第N有源单模光纤(2N)另一端的纤芯对准第一环形反射凹槽(421)的侧面，与反射耦合器熔接环面上的第N熔接位置(412N)熔接，第一有源单模光纤(21)另一端的纤芯对准第一环形反射凹槽(421)的侧面，与反射耦合器熔接环面上的第一熔接位置(4121)熔接；N＝2～1008的偶数，M是整数，M是N/4的约数；所述第一至第三反射镜(31、32、33)均为全反镜，并与透射耦合器(1)的轴线共线，所述第一反射镜(31)紧贴透射耦合器(1)的透射面(11)、所述第二反射镜(32)置于第三反射镜(33)的焦距上；第一反射镜(31)为一圆台，圆台锥角为46°，圆台侧面镀全反膜，第二反射镜(32)为凸面镜，凸面镀全反膜，第三反射镜(33)为中心带孔的凹面镜，凹面镀全反膜，第一至第三反射镜(31、32、33)均由纯石英材料制成。