[发明专利]混合模态脉冲激光器

说明书

本发明提供了一种混合模态脉冲激光器，包括微片脉冲种子单元和单级光纤放大单元；微片脉冲种子单元包括依次设置的激光器、微片晶体及被动调Q晶体；微片脉冲种子单元用于输出脉冲种子激光；单级光纤放大单元包括大模场光纤及多个放大器带内泵浦源，各放大器带内泵浦源均用于泵浦大模场光纤；单级光纤放大单元用于放大微片脉冲种子单元输出的激光，并将放大后的激光输出。本发明实施例提供的混合模态脉冲激光器，提升了脉冲风冷光纤激光器的散热效率及平均输出功率，同时通过微片脉冲种子单元和单级光纤放大单元的模块化配置可以减小整机集成复杂程度、生产成本，并提高系统工作长期稳定性。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体而言，涉及一种混合模态脉冲激光器。

背景技术

发射波长集中在1.85～2.15μm范围内的激光处于人眼安全区，同时还处在一个强的水分子吸收峰和两个弱的大气吸收带范围内，使得该波段激光在透明塑料材料加工、激光外科手术、激光皮肤治疗、激光测量与传感等领域展现出了较高应用价值，特别是其中的掺铥光纤激光器(发射波长集中在1.9～2.05μm范围内)集成所涉及的产业链逐步成熟，许多应用场景中可以替代传统CO₂激光器、铥固体激光器、钬固体激光器以及参量变换激光器，极具规模化产业应用前景。

利用铥光纤的纵向增益分布进行废热管理，可以直接依靠风冷方式获得较高功率激光输出，如果能够进一步提升平均输出功率和峰值功率，实现汽化切割效率提升、碎石更精细且热损伤更小，脉冲铥光纤激光系统预计会成为未来泌尿外科的主力工具之一。另一方面，外科精准手术(例如颅底手术、心脏手术、肝癌门静脉癌栓消融等)，对短激光脉冲宽度有更高需求。

短脉冲运转的铥光纤激光器对整机散热性能提出了更高要求，现有采用790nm LD激励铥光纤时，实际综合增益光纤热亏损超过50％、LD热亏损约55％，为了获得100瓦的2微米纳秒脉冲激光，则系统中产生的废热功率在350瓦左右，热管理设计难度高。现有的强制风冷脉冲铥光纤激光器中普遍存在废热过于集中、平均输出功率难于提升的问题。

发明内容

本发明解决的是现有强制风冷脉冲铥光纤激光器废热过于集中、平均输出功率难于提升的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种混合模态脉冲激光器，包括微片脉冲种子单元和单级光纤放大单元；所述微片脉冲种子单元包括依次设置的激光器、微片晶体及被动调Q晶体；所述微片脉冲种子单元用于输出脉冲种子激光；所述单级光纤放大单元包括大模场光纤及多个放大器带内泵浦源，各所述放大器带内泵浦源均用于泵浦所述大模场光纤；所述单级光纤放大单元用于放大所述微片脉冲种子单元输出的激光，并将放大后的激光输出。

可选地，所述单级光纤放大单元还包括正向光纤合束器，至少一个所述放大器带内泵浦源通过所述正向光纤合束器泵浦所述大模场光纤；和/或，还包括反向光纤合束器，至少一个所述放大器带内泵浦源通过所述反向光纤合束器泵浦所述大模场光纤。

可选地，还包括用于强制风冷的风扇模组；各所述放大器带内泵浦源均设置于进风口一侧；和/或，还包括散热翅片模块，各所述放大器带内泵浦源均与所述散热翅片模块接触设置。

可选地，所述微片脉冲种子单元还包括：准直聚焦耦合器、平凹输出镜、聚焦耦合器及种子源输出光纤；所述激光器、所述准直聚焦耦合器、所述微片晶体、所述被动调Q晶体、所述平凹输出镜、所述聚焦耦合器及所述种子源输出光纤依次设置。

可选地，所述放大器带内泵浦源包括：大模场铒镱共掺光纤、激光器及光纤合束器；所述激光器通过所述光纤合束器泵浦所述大模场铒镱共掺光纤。

可选地，所述散热翅片模块包括上层翅片及下层翅片；所述上层翅片的下表面与所述下层翅片的上表面贴合；各所述放大器带内泵浦源、所述微片脉冲种子单元与所述上层翅片的上表面接触设置；所述单级光纤放大单元除各所述放大器带内泵浦源以外的其他光学器件与所述下层翅片的下表面接触设置。