[发明专利]时序合成准连续光纤激光器

说明书

本发明提供了一种时序合成准连续光纤激光器，包括：相同的多台光纤激光器；激光电源控制泵浦监控装置，分别与所述多台光纤激光器连接，用于对所述多台光纤激光器的泵浦光脉冲参数进行采样及显示，并且对其中未保持时序的光纤激光器，控制调制触发相应的延迟，使各单路脉冲序列之间保持等间隔的时序，实现激光脉冲的时序合成；以及信号合束器，其输入端分别与所述多个光纤激光器的输出端连接，其输出端输出时序合成的激光。本发明时序合成准连续光纤激光器可以保障各路光纤激光器的输出长脉冲光束在时间上保持时序，经过信号合束器简单合束后即可实现脉冲重复频率叠加，平均功率有效提升，并能保持较好的光束质量。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种时序合成准连续光纤激光器。

背景技术

高平均功率全光纤脉冲激光器由于其光束质量好、集成度高、转换效率高等诸多的优异特性，近年来在精细加工、光纤对抗、医疗、增材制造等领域的应用越来越广泛。在脉冲光纤激光技术领域，近几年来准连续光纤激光器的应用需求逐年增加，其脉冲宽度长、脉冲占空比一般在10％左右，峰值功率是连续功率的十倍以上，脉冲能量高，对于打孔等应用来说非常有利。目前也广泛应用于精密钣金切割，氧化铝(多晶Al₂O₃)，氮化铝(AlN)等超导热材料打孔与成型加工，硅片、陶瓷、金刚石等非金属材料的切割和打孔，蓝宝石材料的切割等领域。准连续光纤激光满足这些精密应用需求，可替代这些领域目前应用较多且价格昂贵的皮秒激光加工系统。

随着应用需求的增加，对准连续光纤激光器也提出了越来越高的要求。如对于准连续的脉冲光纤激光器的重复频率和平均功率的提升。高重复频率的脉冲光纤激光器输出脉冲次数多，应用效率高。而平均功率是满足一定应用需求的门槛，也是在既定重复频率下脉冲能量高低的间接指标。但是由于准连续的脉冲光纤激光器受其产生机理的限制，一般由调制电源驱动半导体激光器输出脉冲泵浦光经过光纤激光器谐振腔得到准连续激光输出，准连续光纤激光器输出脉冲重复频率一般在kHz及以下量级，其脉冲占空比也一般在10％～30％之间。

而在实际的准连续光纤激光打孔应用时，希望重复频率高以提高打孔的效率；在准连续光纤激光器切割时也希望其重复频率高以提高切割速率。因为钻孔速率、成型速率以及切割速率直接影响生产成本，所以在实际应用中希望准连续光纤激光器的重复频率能够提高，以提高生产效率。在某些较厚材料的切割、成型应用时，希望准连续光纤激光的输出平均功率较高，以期望能加工更厚的板材。

时序合成是一个有效提高激光脉冲重复频率的技术手段，也相应的能提升合成的平均功率。其技术途径是将多个脉冲激光器通过一定光路，将各个脉冲激光器的光束按一定时间顺序发射并在空间上重合，实现脉冲在时序上合成，可以有效的提高平均功率。但是目前的时序合成技术应用在固体激光中较多，如中国专利201410669917.0中采用衍射光栅将多束激光脉冲时序合成，但是需要光栅固定周期自传周期且需配套的对激光脉冲精确控制装置，实时起来难度较大。中国激光《脉冲激光的非相干合成技术研究》(39(2).2015)文献中将多路子脉冲激光光束采用同步延时技术对每个光束的激光脉冲的时序进行控制，需要精确调节电脉冲信号来控制激光脉冲的时序，控制精度在百微秒量级。由于固体激光的输出光路可以添加空间光学元件来实现脉冲延时，光束合成。但是全光纤激光器由于光束在封闭波导中传输，其要实现脉冲时序合成难度很大。目前，对准连续全光纤激光器的时序合成也少有报道。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种时序合成准连续光纤激光器，可以保障各路光纤激光器的输出长脉冲光束在时间上保持时序，经过信号合束器简单合束后即可实现脉冲重复频率叠加，平均功率有效提升，并能保持较好的光束质量。

(二)技术方案