CN105490158A - 一种超连续谱光纤激光输出装置及激光*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超连续谱光纤激光输出装置及激光***，该输出装置包括：激光传输模块、回光处理器、光剥离器、热处理器和封装模块，激光传输模块包括依次连接的传输光纤、输出端帽和光束聚焦准直部件，以及设置在输出端帽靠近传输光纤一侧的光电探测器，光电探测器用于监测输出端帽的输出端的回光功率；回光处理器设置在所述输出端帽的连接所述传输光纤的一侧，光剥离器设置在靠近输出端帽的传输光纤上，热处理器设置在激光传输模块的下方，封装模块用于封装激光传输模块、回光处理器、光剥离器和热处理器。本发明通过对整个装置的输出端进行特殊处理，同时对回光及热积累进行及时处理，得能够实现高功率、宽光谱激光稳定输出。

Description

一种超连续谱光纤激光输出装置及激光***

技术领域

本发明涉及激光光电子技术领域，尤其涉及一种高功率超连续谱光纤激光输出装置及激光***。

背景技术

高功率超连续谱光纤光源是一种具有超宽光谱范围的新型激光光源，与传统的宽带光源(如白炽灯、ASE光源、SLED光源)相比，它具有光谱范围更宽，相干特性更好等优点，因此在很多领域有着重要的应用。如激光雷达、长途通讯、医学成像，光谱分析以及光学计量等方面。近年来，随着超连续谱产生技术的不断发展，超连续谱光纤激光器的输出功率水平由最初的瓦级上升到数十瓦甚至上百瓦量级，这就使得对超连续谱光纤激光器输出端的技术指标要求也随之提高。

一般的光纤激光器输出装置仅针对单个波长设计，而超连续谱光纤激光器的输出光谱范围覆盖紫外波段至红外波段，因此现有的光纤激光输出装置无法满足超连续谱激光输出的应用需求。其次，激光器在高功率条件下工作时，光纤输出端面由于功率密度过大极易引起热损伤。最后，输出端表面及激光器工作表面引起的反射回光也会对传输光纤及光纤激光器内其他光纤器件造成伤害，从而使得激光器无法正常稳定工作。另外，激光器在不同工作条件下，由外界引起的回光功率也不一样，如果不对激光器回光功率进行实时监测预警，就有可能对激光器造成永久性的伤害。综上所述，对于高功率超连续谱光纤激光器，要求输出装置同时满足高功率、宽光谱以及稳定输出这三种特性，是一个技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何在超连续谱激光器输出端实现超连续谱光纤激光高功率、宽光谱以及稳定的输出。

为达到上述目的，本发明提供了一种超连续谱光纤激光输出装置，其特征在于，包括：

激光传输模块、回光处理器、光剥离器、热处理器和封装模块，其中所述激光传输模块包括依次连接的传输光纤、输出端帽和光束聚焦准直部件，以及设置在所述输出端帽靠近传输光纤一侧的光电探测器，所述光电探测器用于检测所述输出端帽的输出端的回光功率；所述回光处理器设置在所述输出端帽的连接所述传输光纤的一侧，所述光剥离器设置在靠近所述输出端帽的传输光纤上，所述热处理器设置在所述激光传输模块的下方，所述封装模块用于封装所述激光传输模块、回光处理器、光剥离器和热处理器。

其中，所述装置还包括设置在所述封装模块外部的传输光纤上的光纤保护管。

其中，所述输出装置还包括设置在所述封装模块外部的固定部件，所述固定部件用于将所述封装模块与其他设备固定。

其中，所述输出端帽的与传输光纤连接的一端为锥形结构，并且所述输出端帽的锥形结构嵌入到所述回光处理器中。

其中，所述回光处理器热处理器设置为柱状结构，并且柱状结构的一个端面上设置有容纳所述输出端帽的锥形结构的凹槽，所述柱状结构的另一个端面上具有V型凹槽，所述光剥离器位于所述V型凹槽中。

其中，所述光剥离器贴附在所述传输光纤上。

其中，所述热处理器上具有容纳所述传输光纤和所述光剥离器的凹槽。

根据本发明的另一个方面，提高一种超连续谱光纤激光***，其特征在于，包括上述的超连续谱光纤激光输出装置。

本发明提供的一种超连续谱光纤激光输出装置及激光***，通过在光纤输出端熔接端帽，在端帽前端放置准直聚焦结构，通过对回光进行光电探测，同时通过回光处理器以及热处理器对整个***工作中的回光及热积累进行及时处理，从而实现了高功率宽光谱的激光输出，并且能够降低输出端面的光功率密度，提高了端面损伤阈值，无膜层端帽也增加了可输出光谱宽度。同时，通过该输出装置，使得超连续光谱光纤激光器能够实现高功率、宽光谱激光稳定输出，同时实现了带有聚焦准直特性及回光功率实时监测预警功能的光纤激光输出装置。

附图说明

图1示出了本发明的高功率超连续谱光纤激光输出装置的结构示意图；

图2示出了本发明的输出端帽与回光处理器的连接结构示意图；

图3示出了本发明的光剥离器、传输光纤以及热处理器的位置关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了本发明的超连续谱光纤激光输出装置的结构示意图。

参照图1，本发明的一个实施例的超连续谱光纤激光输出装置，具体包括：

激光传输模块、回光处理器5、光剥离器6、热处理器7和封装模块8，其中，激光传输模块包括依次连接的传输光纤3、输出端帽2和光束聚焦准直部件1，以及设置在输出端帽的靠近传输光纤一侧的光电探测器4。

如图1所示，准直聚焦***1位于激光传输***最前端，可实现激光准直输出，输出端帽2与传输光纤3进行熔接处理，降低输出端面光功率密度，提高端面损伤阈值，可实现高功率全谱段激光输出。

进一步的实施例中，输出端帽2在制作时不做镀膜处理或根据需要镀指定谱段膜层，可实现全谱段透射或部分谱段透射，并且采用光纤端帽熔接技术将传输光纤3输出端帽2进行熔接，降低了输出端面光功率密度，提高了端面损伤阈值，增加了可输出光谱宽度，实现了输出装置对高功率全谱段激光的输出。

光电探测器4置于输出端帽2的斜后方，通过检测激光器工作过程中传输光线的输出端的回光光功率，实现对激光器内回光能量的实时监测预警。

在一个实施例中，输出端帽的与传输光纤连接的一端为锥形结构，如图2所示，并且该锥形激光嵌入到回光处理器5中。

回光处理器5设置在输出端帽2的连接传输光纤3的一侧，即设置在输出端帽2后端，回光处理器5可以设置为柱状结构，并且柱状结构的一个端面上设置有可以容纳输出端帽的锥形结构的凹槽，另一个端面上设置为具有V型凹槽，以容纳光剥离器6.

在一个实施例中，回光处理器的柱状结构可以设置为圆柱体，并且在圆柱体的一段的轴心位置设置容纳输出端帽的锥形结构的凹槽；另外，也可以设置为界面为方形的主体，并且在端帽的中间位置设置容纳输出端帽2的锥形结构的凹槽，通过输出端帽2的锥形结构和回光处理器5的容纳锥形结构的凹槽的设置，回光处理器5可以收集输出端帽2表面以及激光工作表面引起的大部分回光，并以材料吸收及热传导的方式将回光耗散掉，避免了回光对输出装置内部其他器件的热损伤，提高了超连续谱输出装置的工作功率阈值。

如图3所示，光剥离器6贴附于输出端帽2后端的传输光纤3表面，并且在一个实施例中，回光处理器5的远离输出端帽的一端上设置有V型凹槽，用于容纳光剥离器6,。

光剥离器6是将传输光纤3与输出端帽2耦合区泄露于光纤包层的激光，以及回光处理器5未能完全收集的小部分回光进行剥离，用于保护传输光纤涂覆层免于包层激光及回光的损伤，提高了激光输出装置高功率工作下的稳定性。

热处理器7设置在激光传输模块的下方，用于处理整个装置工作过程中产生的热量，保证了激光输出装置高功率稳定运行。

进一步的实施例中，热处理器7可以设置成平板结构，如图3所示，并且热处理器7上可以设置有可以容纳传输光纤3和光剥离器6的凹槽，通过设置该凹槽，使得光剥离器6以及传输光线3能够最大面积地与热处理器7接触，从而能够高效率地处理二者产生的热量，从而保持光剥离器6的工作稳定性。

另外，热处理器7的结构也可以为，底部设置为平板结构，在平板结构的上方设置有凸台，该凸台在靠近回光处理器5的一端设置成凸出结构，并且该凸出结构伸入到回光处理器5的V型凹槽中，从而可以增加热处理器7与回光处理器5的接触面积，能够更好地吸收回光处理器5的热量。

封装模块8用于封装激光传输模块、回光处理器5、光剥离器6和热处理器7。

进一步地，在封装模块8外部还包括还设置有用于保护传输光纤的光纤保护管，如铠甲光纤保护管，该光纤保护管固定于封装模块8的传输光纤的入口处，以保护传输光纤。

在又一个实施例中，输出装置还包括设置在封装模块8外部的固定部件(未示出)，如固定锁扣，用于将封装模块8与其他设备固定。

在本发明的另一个实施例中，还提出一种超连续谱光纤激光***，该***包括上述的超连续谱光纤激光输出装置。

本发明的超连续谱光纤激光***，包括高功率超连续光谱光纤激光器以及上述的超连续光纤激光输出装置，其工作原理如下：

高功率超连续谱光纤激光器在高功率下运行时，超连续谱激光通过传输光纤进入到所述激光输出装置中，传输光纤前端的无镀膜处理的输出端帽将输出光斑扩大，降低了输出端面的光功率密度，实现了高功率宽光谱激光输出。超连续谱激光经过输出端帽输出后进入到准直聚焦***中，实现了激光的准直输出，可直接应用于超连续谱的相关应用领域中。

进一步地，激光输出装置输出端端面反射及激光工作表面反射引起的回光大部分进入了回光处理器5内，以材料吸收及热传导的方式将回光耗散掉，避免了回光对激光输出装置内部其他器件的热损伤，保证了所述激光输出装置能够在高功率传输条件下稳定工作。小部分回光进入到光电探测器4中，实现了对激光器回光功率的实时监测预警功能。由输出端帽2和传输光纤3的耦合区泄漏到光纤包层的激光，以及未被回光处理器5收集的小部分回光由光剥离器6进行剥除，降低了对后向光纤涂覆层的损伤。此外，输出装置工作过程中产生的全部热量由热处理器7进行处理，保证了激光输出装置高功率稳定运行。封面模块8外带有固定锁扣，可用于和其他设备进行连接固定。

本发明提供的一种高功率超连续谱光纤激光输出装置及激光***，通过在光纤输出端熔接端帽，在端帽前端放置准直聚焦结构，通过对回光进行光电探测，同时通过回光处理器以及热处理器对整个***工作中的回光及热积累进行及时处理，从而实现了高功率宽光谱的输出，并且能够降低输出端帽的光功率密度，提高了端面损伤阈值，增加了可输出光谱宽度。同时，通过该输出装置，使得高连续光谱光纤激光器能够实现高功率、宽光谱激光稳定输出，同时实现了带有聚焦准直特性及回光功率实时监测预警功能的光纤激光输出装置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超连续谱光纤激光输出装置，其特征在于，包括：

激光传输模块、回光处理器、光剥离器、热处理器和封装模块，其中所述激光传输模块包括依次连接的传输光纤、输出端帽和光束聚焦准直部件，以及设置在所述输出端帽靠近传输光纤一侧的光电探测器，所述光电探测器用于检测所述输出端帽的输出端的回光功率；所述回光处理器设置在所述输出端帽的连接所述传输光纤的一侧，所述光剥离器设置在靠近所述输出端帽的传输光纤上，所述热处理器设置在所述激光传输模块的下方，所述封装模块用于封装所述激光传输模块、回光处理器、光剥离器和热处理器。

2.根据权利要求1所述的输出装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述封装模块外部的传输光纤上的光纤保护管。

3.根据权利要求1或2所述的输出装置，其特征在于，所述输出装置还包括设置在所述封装模块外部的固定部件，所述固定部件用于将所述封装模块与其他设备固定。

4.根据权利要求1所述的输出装置，其特征在于，所述输出端帽与所述传输光纤连接的一端为锥形结构，并且所述输出端帽的锥形结构嵌入到所述回光处理器中。

5.根据权利要求4所述的输出装置，其特征在于，所述回光处理器设置为柱状结构，并且所述柱状结构的一个端面上设置有容纳所述输出端帽的锥形结构的凹槽，所述柱状结构的另一个端面上具有V型凹槽，所述光剥离器位于所述V型凹槽中。

6.根据权利要求1所述的输出装置，其特征在于，所述光剥离器贴附在所述传输光纤上。

7.根据权利要求1所述的输出装置，其特征在于，所述热处理器上具有容纳所述传输光纤和所述光剥离器的凹槽。

8.一种超连续谱光纤激光***，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的超连续谱光纤激光输出装置。