CN211907938U - 一种提高边缘光束利用率的光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高边缘光束利用率的光纤激光器，包括依次通过光路连接的第一泵浦源阵列、第一合束器、第一反射光栅、增益光纤、第二反射光栅、第二合束器、第二泵浦源阵列以及准直器，其中，所述第一泵浦源阵列包括若干第一泵浦源，每个所述第一泵浦源均与所述第一合束器通过光路连接；所述第二泵浦源阵列包括若干第二泵浦源，每个所述第二泵浦源均与所述第二合束器通过光路连接；所述准直器包括窗口玻璃和准直透镜组。本实用新型提供的提高边缘光束利用率的光纤激光器通过将单一泵浦源改进为对称的多个泵浦源，同时采用透镜组合作为准直器，进一步提高了光的利用率。

Description

一种提高边缘光束利用率的光纤激光器

技术领域

本实用新型属于激光技术领域，具体涉及一种提高边缘光束利用率的光纤激光器。

背景技术

激光是继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明。其由于具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特点，在工程制造、医疗、交通、通讯等方面得到了广泛应用。激光器是能发射激光的装置。

随着科学技术的发展，出现了各种各样的激光器，其中，光纤激光器由于具有光束质量好、效率高、散热性好以及可靠性高的优点在不同领域有着广阔的应用前景，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻、激光打标、激光切割、军事国防安全、医疗器械仪器设备等。一般而言，光纤激光器主要由泵浦源、合束器、谐振腔和增益光纤等组成。

然而，随着光纤激光器的应用场景越来越多，不同的应用场景也对光纤激光器的转换效率等性能提出了更高的要求，而现有的激光器大多采用单泵浦源结构，这在一定程度上限制了光的吸收利用；此外，现有光纤激光器的准直***对一些边缘光束也不能很好的利用，亦存在光的利用率低的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种提高边缘光束利用率的光纤激光器。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种提高边缘光束利用率的光纤激光器，包括依次通过光路连接的第一泵浦源阵列、第一合束器、第一反射光栅、增益光纤、第二反射光栅、第二合束器、第二泵浦源阵列以及准直器，其中，

所述第一泵浦源阵列包括若干第一泵浦源，每个所述第一泵浦源均与所述第一合束器通过光路连接；所述第二泵浦源阵列包括若干第二泵浦源，每个所述第二泵浦源均与所述第二合束器通过光路连接；

所述准直器包括窗口玻璃和准直透镜组。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源的波长相同。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源的镜头处设有散热机构。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一合束器和所述第二合束器均为光纤合束器或波分复用器。

在本实用新型的一个实施例中，所述增益光纤为掺有稀土元素的光纤或者光子晶体光纤。

在本实用新型的一个实施例中，所述稀土元素包括镱、铈、镨、钕、钐、铕、钬、铒、铥等元素的其中一种或者多种。

在本实用新型的一个实施例中，所述准直透镜组包括从左至右依次设置的第一透镜组和第二透镜组。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一透镜组包括若干依次设置的弯月形透镜，其中，所述弯月形透镜的凹面为光的入射面，所述弯月形透镜的凸面为光的出射面。

在本实用新型的一个实施例中，所述第二透镜组包括一个非球面透镜，其中，所述非球面透镜的凹面为光的入射面，所述非球面透镜的非球面为光的出射面。

在本实用新型的另一个实施例中，所述第二透镜组包括一个平凸透镜，其中，所述平凸透镜的平面为光的入射面，所述平凸透镜的凸面为光的出射面。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的提高边缘光束利用率的光纤激光器通过将单一泵浦源改进为对称的多个泵浦源，同时采用透镜组合改进了准直器，进一步提高了光的利用率。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种提高边缘光束利用率的光纤激光器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的准直***的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种准直***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种提高边缘光束利用率的光纤激光器的结构示意图，包括：依次通过光路连接的第一泵浦源阵列1、第一合束器2、第一反射光栅3、增益光纤4、第二反射光栅5、第二合束器6、第二泵浦源阵列7以及准直器8，其中，

所述第一泵浦源阵列1包括若干第一泵浦源，每个所述第一泵浦源均与所述第一合束器2通过光路连接；所述第二泵浦源阵列7包括若干第二泵浦源，每个所述第二泵浦源均与所述第二合束器6通过光路连接；

所述准直器8包括窗口玻璃81、准直透镜组82和光纤接头83。

进一步地，所述第一泵浦源为正向泵浦源，所述第二泵浦源为反向泵浦源，且所述第一泵浦源和所述第二泵浦源的波长相同。

可选的，第一泵浦源和第二泵浦源的波长采用976nm的泵浦光源。

在本实施例中，采用双向多泵浦源可以使光线的热负荷平衡，避免***局部温度过高。

进一步地，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源的镜头处均设有散热机构。

在本实施例中，由于采用了多个泵浦源，当激光器运行时间过长时，会产生大量的热量，使得设备发热，采用散热机构可以吸收一部分热量，提高了仪器的可靠性。

进一步地，所述第一合束器2和所述第二合束器6分别又称为正向合束器和反向合束器，且均为光纤合束器或波分复用器。

进一步地，第一反射光栅3和第二反射光栅5构成光纤激光器的谐振腔，增益光纤4位于谐振腔内。谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。

进一步地，第一反射光栅3又称高反光栅，其可以是平面镜或球面镜，镜面反射率接近100％，也称为全反镜或者高反镜；第二反射光栅5又称低反光栅，其可以是平面镜或球面镜，其镜面反射率稍低些，激光由此镜输出，故称输出镜，也称低反镜。

进一步地，增益光纤4又称有源光纤，其主要是通过在光线中掺杂稀土离子拉制而成。有源光纤的作用是在泵浦源的激励下，实现泵浦波长到激光波长的转化。

具体地，所述增益光纤4为掺有稀土元素的光纤或者光子晶体光纤。

进一步地，所述稀土元素包括镱、铈、镨、钕、钐、铕、钬、铒、铥等元素的其中一种或者多种。

进一步地，所述准直透镜组81包括从左至右依次设置的第一透镜组和第二透镜组。

进一步地，所述第一透镜组包括若干依次设置的弯月形透镜，其中，所述弯月形透镜的凹面为光的入射面，所述弯月形透镜的凸面为光的出射面。

进一步地，所述第二透镜组包括一个非球面透镜，其中，所述非球面透镜的凹面为光的入射面，所述非球面透镜的非球面为光的出射面。

下面以第一透镜组为一个弯月形透镜L1、第二透镜组为一个非球面透镜L2为例来对准直***进行说明。

请参见图2，图2是本实用新型实施例提供的准直***的结构示意图，谐振腔产生的光束透过窗口玻璃形成发散光束，发散光束依次通过透镜L1和透镜L2进行准直，其中，透镜L1对近轴边缘光线产生大的折射，有较大的数值孔径，激光能力强；透镜L2有效平衡了透镜L1的球像差。

本实施例的准直器通过透镜L1和透镜L2的共同作用，提高了光***的通光效率，使准直光束有了较小的发散角。

在本实用新型的另一个实施例中，所述第二透镜组可以为一个平凸透镜，其中，所述平凸透镜的平面为光的入射面，所述平凸透镜的凸面为光的出射面。

下面以第一透镜组为两个弯月形透镜L1、L2、第二透镜组为一个平凸透镜L3为例来对准直***进行说明。

请参见图3，图3是本实用新型实施例提供的另一种准直***的结构示意图，谐振腔产生的光束透过窗口玻璃形成发散光束，发散光束依次通过透镜L1、L2和平凸透镜L3进行准直，其中，透镜L1和透镜L2对近轴边缘光线产生大的折射，有较大的数值孔径，激光能力强；平凸透镜L3有效平衡了透镜L1和透镜L2的球像差，提高了光***的通光效率，使准直光束有了较小的发散角。

进一步地，为了使出射光为准直光束，可以将准直器的入射光源设置在准直透镜组的前焦处。

本实用新型提供的提高边缘光束利用率的光纤激光器通过将单一泵浦源改进为对称的多个泵浦源，同时采用透镜组合改进了准直器，进一步提高了光的利用率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种提高边缘光束利用率的光纤激光器，其特征在于，包括依次通过光路连接的第一泵浦源阵列(1)、第一合束器(2)、第一反射光栅(3)、增益光纤(4)、第二反射光栅(5)、第二合束器(6)、第二泵浦源阵列(7)以及准直器(8)，其中，

所述第一泵浦源阵列(1)包括若干第一泵浦源，每个所述第一泵浦源均与所述第一合束器(2)通过光路连接；所述第二泵浦源阵列(7)包括若干第二泵浦源，每个所述第二泵浦源均与所述第二合束器(6)通过光路连接；

所述准直器(8)包括窗口玻璃(81)和准直透镜组(82)。

2.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源的波长相同。

3.根据权利要求2所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源的镜头处设有散热机构。

4.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一合束器(2)和所述第二合束器(6)均为光纤合束器或波分复用器。

5.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述增益光纤(4)为掺有稀土元素的光纤或者光子晶体光纤。

6.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，所述准直透镜组(82)包括从左至右依次设置的第一透镜组和第二透镜组。

7.根据权利要求6所述的光纤激光器，其特征在于，所述第一透镜组包括若干依次设置的弯月形透镜，其中，所述弯月形透镜的凹面为光的入射面，所述弯月形透镜的凸面为光的出射面。

8.根据权利要求6所述的光纤激光器，其特征在于，所述第二透镜组包括一个非球面透镜，其中，所述非球面透镜的凹面为光的入射面，所述非球面透镜的非球面为光的出射面。

9.根据权利要求6所述的光纤激光器，其特征在于，所述第二透镜组包括一个平凸透镜，其中，所述平凸透镜的平面为光的入射面，所述平凸透镜的凸面为光的出射面。

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