[发明专利]光纤激光器模式稳定性监控装置及方法

说明书

本发明公开了一种光纤激光器模式稳定性监控装置及方法，该监控装置包括：光电探测器，其探测端用于设置在包层光剥离器的内部，以接收包层光剥离器从光纤中剥离的包层光；滤波片，设置在探测端的外侧，用于滤除包层光中的泵浦光；其中，光电探测器的响应波段包括信号光波段；衰减片，设置在滤波片的一侧，用于衰减信号光，以使信号光的功率在光电探测器的饱和阈值以下；控制电路接收光电探测器输出的信号光的电信号探测值及获取驱动电源的不断变化的电流值，并判断光纤激光器的模式是否处于稳定状态，当判断结果为模式不稳定时，断开光纤激光器的驱动电源。该监控装置成本低，且在监控过程中能保证较高的灵敏度。

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，具体涉及一种光纤激光器模式稳定性监控装置及方法。

背景技术

高功率激光器是现代激光学中的一个重要研究方向。作为固体激光器的一种特殊形式，光纤激光器以其结构紧凑、转换效率高、光束质量好等优点成为一类十分有前景的激光光源，在医学、通讯、雷达、传感、工业加工、以及科研领域都有着广泛的应用；因光纤结构的特殊优势，高功率光纤激光器作为光纤激光器的主要发展方向之一受到特别重视。

高功率光纤激光器在光束质量、体积、重量、效率、散热等方面均具有明显优势，现已广泛应用于光纤通信、激光空间远距离通信、工业造船、汽车制造、激光切割、金属焊接、生物医疗、大型基础建设等领域。高功率光纤激光器随着输出功率的提升会产生由稳态基模输出突然变为非稳态高阶模式输出的模式突变；该模式突变会导致光束质量下降，限制衍射极限光束质量及光纤激光输出功率的提升，影响包层光剥离器的安全。因此，在高功率光纤激光器的研发过程中，对光纤激光器的模式稳定性进行精准的监测是保证高功率光纤激光器稳定输出的关键。

目前在研发过程中对光纤激光器的模式稳定性进行监测大多数是依据信号光向高阶模转化时，输出光斑会发生变化，通过观察输出光斑的“闪烁”对输出模式稳定性进行判断；其主要通过由高速探测器、透镜和示波器组成的监测装置或万帧高速相机来实现。高速探测器、透镜和示波器组成的监测装置或万帧高速相机不仅成本高，在使用过程中还存在灵敏度不高的现象。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光纤激光器模式稳定性监控装置及方法，以利用较低的成本提高模式稳定性监控的灵敏度。

本发明公开了一种光纤激光器模式稳定性监控装置，所述监控装置包括：

光电探测器，其探测端用于设置在包层光剥离器的内部，以接收所述包层光剥离器从光纤中剥离的包层光；

滤波片，设置在所述探测端的外侧，用于滤除所述包层光中的泵浦光，增透所述包层光中的信号光；其中，所述光电探测器的响应波段包括信号光波段；

衰减片，设置在所述滤波片的一侧，用于衰减所述信号光，以使信号光的功率在所述光电探测器的饱和阈值以下；

控制电路，与所述光电探测器连接，用于接收所述光电探测器输出的信号光的电信号探测值；所述控制电路还用于与光纤激光器的驱动电源连接，以获取所述驱动电源的不断变化的电流值；所述控制电路利用自适应阈值算法，根据已接收的电信号探测值得出电信号变化规律，以及根据不断变化的电流值及已接收的电信号探测值估算当前电信号探测值对应的电信号预测值，判断电信号变化规律与所述电流值的变化规律是否一致且当前电信号探测值与对应的电信号预测值的比值是否超过设定倍数，以及在电信号变化规律与所述电流值的变化规律不一致且当前电信号探测值与相应的电信号预测值的比值超过设定倍数的情况下断开所述驱动电源。

在一些实施例中，所述衰减片位于所述光电探测器的探测端与所述滤波片之间。

在一些实施例中，所述衰减片为吸收型。

在一些实施例中，所述滤波片对所述泵浦光的反射率大于98％，对所述信号光的透过率大于98％。

在一些实施例中，所述滤波片滤除光谱的谱线宽度为±10nm。