[发明专利]一种脉冲光纤激光器及工作方法

说明书

本公开提供了一种脉冲光纤激光器及工作方法，属于光纤激光器技术领域，所述激光器包括功率合束器、QBH输出光纤和至少两个子束脉冲光纤放大器；子束脉冲光纤放大器的输出光纤与功率合束器的输入光纤连接，功率合束器的输出光纤与QBH输出光纤连接，每个子束脉冲光纤放大器的输出激光对应的20dB光谱宽度均小于或等于预设阈值；本公开通过采用20dB光谱宽度不超过预设阈值的子束脉冲光纤放大器功率合束，有效抑制了子束脉冲光纤放大器之间因非线性效应产生的互相干扰，消除了在低重复频率模式下合束时面临的子束脉冲光纤放大器的随机烧毁现象，可以获得更大脉冲能量更低重复频率的脉冲激光输出。

技术领域

本公开涉及光纤激光器技术领域，特别涉及一种脉冲光纤激光器及工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

光纤激光器具有光束质量高、热管理方便、环境适应性强等优点，被广泛应用于现代工业加工技术中。高功率纳秒脉冲光纤激光器在金属打标、雕刻、除锈等方面具有很大的应用前景。为了进一步提升纳秒脉冲光纤激光器的加工范围，满足更多加工工艺需求，需要进一步提升纳秒脉冲光纤激光器的输出功率，受限于隔离器的承受功率，获得千瓦级平均功率以上的脉冲光纤激光器通常采用多个子束脉冲激光单元功率合束的方式实现。

有研究人员提供了一种激光清洗用高功率脉冲激光器，其特点是采用多个声光调Q脉冲光纤激光器功率合束，实现高功率纳秒脉冲激光输出，同时通过调整子束脉冲激光之间的相位差，实现输出激光脉冲宽度可调。类似的，也有研究人员提供了一种脉冲光纤激光器，通过功率合束器将多个脉冲激光单元输出的脉冲激光合束，通过调整脉冲激光单元输出激光的脉冲宽度和相位，实现在合束激光中多个激光单元输出的脉冲激光能够有效重叠，进一步提升了脉冲合束激光的功率。

本公开发明人发现，以上方案在可以有效实现提升输出脉冲光纤激光的平均功率，但是所用的子束脉冲激光的重复频率较高通常在100kHz左右，单脉冲能量较低，而本专利申请人在研究中发现，上述方案中，若采用的子束脉冲激光的脉冲重复频率低于20kHz时，会出现子束激光随机烧毁的现象；因此以上方案面临的问题是不能获得大能量低重复频率的脉冲激光，限制了其工业激光加工性能。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种脉冲光纤激光器及工作方法，通过采用20dB光谱宽度不超过预设阈值的子束脉冲光纤放大器功率合束，有效抑制了子束脉冲光纤放大器之间因非线性效应产生的互相干扰，消除了在低重复频率模式下合束时面临的子束脉冲光纤放大器的随机烧毁现象，可以获得更大脉冲能量更低重复频率的脉冲激光输出。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种脉冲光纤激光器。

一种脉冲光纤激光器，包括功率合束器、QBH输出光纤和至少两个子束脉冲光纤放大器；

子束脉冲光纤放大器的输出光纤与功率合束器的输入光纤连接，功率合束器的输出光纤与QBH输出光纤连接，每个子束脉冲光纤放大器的输出激光对应的20dB光谱宽度均小于或等于预设阈值。

作为可能的一些实现方式，所述预设阈值为10nm。

作为可能的一些实现方式，所述预设阈值为5nm到10nm之间的任意取值。

作为可能的一些实现方式，各个子束脉冲光纤放大器的中心波长、输出激光脉冲宽度和重复频率相同。

作为可能的一些实现方式，子束脉冲光纤放大器的中心波长范围为1060nm～1080nm。

作为可能的一些实现方式，子束脉冲光纤放大器的输出激光脉冲宽度范围为100ns～150ns。

作为可能的一些实现方式，子束脉冲光纤放大器的重复频率范围为10kHz～20kHz。