CN103633548A - 基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器，其特征在于使用体布拉格光栅对多束脉冲光纤激光进行有效合束，通过控制各光纤激光器输出能量和重复频率，实现不同重复频率下的高能量激光输出，包括：（1）多个光纤激光器，内置脉冲同步控制电路，以实现多脉冲时域同步输出；（2）与光纤激光器数量相同的体布拉格光栅和激光输出，各光纤激光器发出的激光脉冲经时域同步后分别经过各布拉格光栅衍射，合为一束激光输出，本发明可有效实现对多束脉冲光纤激光器的合束，通过选择脉冲光纤激光的输出功率和重复频率，可实现高能量的合束脉冲光纤激光输出，该设计结构简单、合束效率高、稳定可靠、适合实际应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤激光器技术领域，具体涉及一种将多束脉冲激光束合成一束高能量脉冲激光束的基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器。
背景技术
光纤激光器是以掺杂稀土元素的光纤为增益介质的激光器，通过掺杂不同的稀土元素，如饵（Er），镱（Yb），铥（Tm），钬（Ho），钕（Nd）等，光纤激光器的工作波段覆盖了从紫外到中红外，与其他激光器相比，光纤激光器具有激光工作阈值低，能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、无需光路调整、散热性能好、寿命长和无需维护等鲜明特点，因此得到快速发展以及广泛地应用。
单台脉冲光纤激光器实现高功率、高光束质量、高效率的输出是有极限的，由于能量升高，以SBS为代表的非线性效应会限制脉冲激光能量的提高。要实现更高能量的输出最佳途径就是光束合成技术。
多光束合成有相干合成和非相干合成两种方法。相干合成是通过精密相位控制使多台激光器的输出相位保持一致，各光束由于相干叠加使得功率和亮度随合成数目增加而成倍增加，但相干合成结构复杂，不易调节，不适合应用于工业化光纤激光器产品中。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种通过将多个不同波长的激光在近场或远场获得光场分布的叠加合成的基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器。
本发明是通过以下技术方案加以实现的。
一种基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器，其特征在于使用体布拉格光栅对多束光纤激光进行有效合束，使用脉冲同步电路控制多束光纤激光器信号同步，通过选择光纤激光的输出能量和同步信号频率，实现高能量合束脉冲激光功率输出，包括：脉冲光纤激光器1、脉冲光纤激光器2至脉冲光纤激光器n、体布拉格光栅11、体布拉格光栅12至体布拉格光栅1n和脉冲激光输出，脉冲光纤激光器1、脉冲光纤激光器2至脉冲光纤激光器n分别各自经过体布拉格光栅11、体布拉格光栅12至体布拉格光栅1n衍射后，合为一束脉冲激光输出10，各脉冲光纤激光器在给出光脉冲信号时，同步电信号通过接口输出供外部同步电路20控制，以实现脉冲同步输出。
所述的脉冲光纤激光器1~n，为掺镱光纤激光器，内置同步脉冲信号电路，中心波长λ1~λn处于1.06-1.1μm，3dB线宽小于1nm，激光束准直输出，输出能力和重复频率可调节。
所述的n台脉冲光纤激光器（1~n）中心波长λ1~λn等间隔，波长间距大于3nm。
所述的体布拉格光栅11，对脉冲光纤激光器1输出高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm，衍射效率大于99%。
所述体布拉格光栅1k（1<k≤n），对脉冲光纤激光器k输出高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm，衍射效率大于99%；对脉冲光纤激光器k-1、脉冲光纤激光器k-2、……、脉冲光纤激光器1高透，透射率大于99%。
所述的体布拉格光栅11~1n，均可承受脉冲光纤激光器1~n的最大功率。
所述外部同步电路与n台脉冲光纤激光器（1~n）内部同步信号相连接，通过改变外部电路触发信号频率可以同时对n台脉冲光纤激光器重复频率进行调整，保证各脉冲光纤激光器脉冲时域同步输出。
本发明的优点在于它通过对多束脉冲光纤激光器输出进行有效合束，得到了高能量光纤脉冲激光输出，整个***结构简单、合束效率高、稳定可靠、适合实际应用。
附图说明
图1是本发明的一种结构图示图。
图中标记：脉冲光纤激光器1、脉冲光纤激光器2、脉冲光纤激光器n、体布拉格光栅11、体布拉格光栅12、体布拉格光栅1n、脉冲激光输出10、外部同步电路20。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1所示，一种基于体布拉格光栅的光谱合束脉冲光纤激光器，其特征在于，包括：脉冲光纤激光器1、脉冲光纤激光器2、……、脉冲光纤激光器n、体布拉格光栅11、体布拉格光栅12、……、体布拉格光栅1n、脉冲激光输出10、外部同步电路20，脉冲光纤激光器1、脉冲光纤激光器2、……、脉冲光纤激光器n的输出分别各自经过体布拉格光栅11、体布拉格光栅12、……、体布拉格光栅1n衍射，合为一束激光输出10，通过外部同步电路20使n束光纤激光输出脉冲时域同步并通过合束，实现高能量激光脉冲输出。
所述的脉冲光纤激光器1为掺镱光纤激光器，内置同步脉冲信号电路，中心波长λ1处于1.06-1.1μm，3dB线宽小于1nm，激光束准直输出，输出能力和重复频率可调节；
所述的脉冲光纤激光器2为掺镱光纤激光器，内置同步脉冲信号电路，中心波长λ2处于1.06-1.1μm，3dB线宽小于1nm，激光束准直输出，输出能量和重复频率可调节；
所述的脉冲光纤激光器n为掺镱光纤激光器，内置同步脉冲信号电路，中心波长λn处于1.06-1.1μm，3dB线宽小于1nm，激光束准直输出，输出能力和重复频率可调节；
所述的n台脉冲光纤激光器（1~n）中心波长λ1~λn等间隔，波长间距大于3nm；
所述的体布拉格光栅11，对脉冲光纤激光器1输出高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm，衍射效率大于99%。
所述的体布拉格光栅12，对脉冲光纤激光器2输出高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm，衍射效率大于99%；对脉冲光纤激光器1高透，透射率大于99%。。
所述体布拉格光栅1n对脉冲光纤激光器n输出高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm，衍射效率大于99%；对脉冲光纤激光器n-1、脉冲光纤激光器n-2、……、脉冲光纤激光器2、脉冲光纤激光器1高透，透射率大于99%。
所述的体布拉格光栅11~1n，均可承受脉冲光纤激光器1~n的最大功率。
所述外部同步电路20与n台脉冲光纤激光器（1~n）内部同步信号相连接，通过改变外部电路触发信号频率可以同时对n台脉冲光纤激光器重复频率进行调整，保证各脉冲光纤激光器脉冲时域同步输出。
Claims (8)
1.一种基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器，其特征在于使用体布拉格光栅对多束光纤激光进行有效合束，使用脉冲同步电路控制多束光纤激光器信号同步，通过选择光纤激光的输出能量和同步信号频率，实现高能量合束脉冲激光功率输出，包括脉冲光纤激光器（1）、脉冲光纤激光器（2）、……、脉冲光纤激光器（n）、体布拉格光栅（11）、体布拉格光栅（12）、……、体布拉格光栅（1n）和激光输出，各脉冲光纤激光器分别经过各体布拉格光栅衍射后，合为一束激光脉冲输出。
2.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器，其特征在于所述的脉冲光纤激光器（1）、脉冲光纤激光器（2）、……、脉冲光纤激光器（n）为掺镱脉冲光纤激光器，中心波长λ处于1.06-1.1μm，3dB线宽小于1nm，激光束准直输出。
3.根据权利要求2中所述的基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器，其特征在于内置脉冲同步电路，在给出光脉冲信号时，同步电信号通过接口输出供外部信号同步控制。
4.根据权利要求2所述的基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器，其特征在于n台光纤激光器中心波长λ1，λ2，……，λn等间隔，波长间距大于3nm。
5.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器，其特征在于合成后的光束重复频率等于入射激光的重复频率。
6.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器，其特征在于体布拉格光栅（11）对脉冲光纤激光器（1）输出高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm，衍射效率大于99%。
7.根据权利要求1所述基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器，其特征在于体布拉格光栅1k（1<k≤n），布拉格光栅1k对脉冲光纤激光器k输出高反，高反光谱区3dB带宽为1.5nm，衍射效率大于99%；对脉冲光纤激光器k-1、脉冲光纤激光器k-2、……、脉冲光纤激光器1高透，透射率大于99%。
8.根据权利要求1所述的基于体布拉格光栅的光谱脉冲合束光纤激光器，其特征在于体布拉格光栅11~1n， n个体布拉格光栅均可承受脉冲光纤激光器1~n的功率。
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