[实用新型]高功率飞秒光纤激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤激光器，尤其是一种在工业加工中使用的高功率飞秒光纤激光器。

背景技术

光纤激光器作为新一代的激光技术，由于其优良的输出光束质量，良好的散热性能，极高的光电转换效率，简单方便的结构，极高的可靠性，免于维护且使用寿命长等优点正在吞噬着其他种类激光器的市场。业已形成的光纤激光器产品其应用覆盖材料处理、医疗、印刷、雷达、通信、激光切割、精密加工、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接、工业造船、大型基础建设、航空航天、军事国防安全等多个领域，市场对光纤激光器的需求也越来越大。受益于政府政策扶持力度的加大，应用市场的打开，国内光纤激光器产业犹如雨后春笋，正在蓬勃发展，但是，受限于国外核心技术及材料器件的封锁，国内的光纤激光器产品总体性能、稳定度等方面与国外一些公司的产品仍有差距。

适应国内市场的需求，光纤激光器将沿着高功率、窄线宽、大范围可调谐的方向发展，其中鉴于高功率光纤激光器在工业加工方面巨大的潜能，高功率光纤激光器无疑将成为最有发展前景的方向。

高功率超短脉冲激光集成了大能量脉冲激光器和高功率连续激光器的优点，在高精度激光切割、高精度激光深层焊接、材料表面特殊处理、特种合金加工、激光喷涂等方面具有无可替代的优势。它不但能提高焊接材料的有效载荷，满足运载工具向轻型发展的要求，同时具有高加工速度、微处理损伤的优点。

近年来得益于低损耗高掺杂稀土离子光纤的发展、高功率多模LD的发展、双包层光纤及包层泵浦技术的发展，掺镱光纤激光器输出功率获得极大提升，而大模场双包层光子晶体增益光纤的出现更是使得高平均功率，高脉冲能量，飞秒级脉冲宽度的光纤激光器成为现实。相较于普通的大模场双包层增益光纤，大模场双包层光子晶体增益光纤的优势在于其色散可控，普通双包层增益光纤由于其较大的纤芯直径使得激光在光纤里传输时可能存在多种模式，造成不可控且不可被补偿的模式色散，而光子晶体光纤独特的结构使得激光在光纤里能无截止单模传输，始终保证输出光斑的模式为基横模，方便放大后对脉冲进行压缩。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种有广泛的工业应用前景，特别是在高精度激光切割，高精度激光深层焊接，材料表面特殊处理等方面具有无可替代优势的高功率飞秒光纤激光器，具体应用包括蓝宝石及强化玻璃切割、心血管支架构造、薄膜太阳能电池高精度加工等。

实现本实用新型目的的具体技术方案是：

一种高功率飞秒光纤激光器，特点在于该激光器包括电路及光路，其中：

所述电路包括电路板、声光调制驱动器以及作为泵浦的数个半导体二极管，电路板上固定有低功率泵浦控制模块、声光调制驱动器控制模块及高功率泵浦控制模块，声光调制驱动器控制模块连接声光调制驱动器；低功率泵浦控制模块连接数个小功率泵浦半导体二极管；高功率泵浦控制模块连接数个高功率泵浦半导体二极管；电路板由外部电源进行供电；

所述光路包括振荡器、第一级预放大器、声光调制器、第二级预放大器、分离脉冲放大器、第一脉冲压缩器、主放大器、第二脉冲压缩器、第一耦合器及第二耦合器，振荡器、第一耦合器、第一级预放大器、声光调制器、第二耦合器、第二级预放大器、分离脉冲放大器、第一脉冲压缩器、主放大器及第二脉冲压缩器依次沿光路连接；

振荡器连接一小功率泵浦半导体二极管及电路板；第一耦合器输出端与电路板之间连接一光电二极管；第一级预放大器分别连接一小功率泵浦半导体二极管、一高功率泵浦半导体二极管；声光调制器连接声光调制驱动器；第二耦合器输出端与电路板之间连接一光电二极管；第二级预放大器连接一小功率泵浦半导体二极管；分离脉冲放大器分别连接一小功率泵浦半导体二极管、一高功率泵浦半导体二极管；主放大器连接两高功率泵浦半导体二极管；其两高功率泵浦半导体二极管串联连接。

所述振荡器为全光纤结构的锁模脉冲振荡器，采用非线性偏振旋转效应实现稳定的锁模脉冲输出；该振荡器包括带隔离器的波分复用器、第一增益光纤、电控偏振控制器、偏振分束器及滤波器，各器件依次按照光路顺序首尾相连，构成环路。激光器开启后，振荡器自启锁模，无需调谐。

所述第一级预放大器包括第一保偏隔离器、第一保偏波分复用器、第二增益光纤和第一保偏合束器，各器件依次按照光路顺序首尾连接。

所述分离脉冲放大器由分离脉冲部分和光纤放大器部分组成，分离脉冲部分和光纤放大器部分按光路连接；