[发明专利]一种激光清洗用高功率高能量脉冲全光纤激光器

说明书

本发明公开了一种激光清洗用高功率高能量脉冲全光纤激光器，包括半导体种子激光驱动器、半导体种子激光器、光纤预放大器、光纤分束器、光纤放大器、同步光路、光纤合束器、传输光纤、激光输出头、激光清洗头、在线监测器和主控系统。主控系统与半导体种子激光驱动器、光纤预放大器、光纤放大器和在线检测器连接；半导体种子激光驱动器、半导体种子激光器、光纤预放大器和光纤分束器依次连接，光纤分束器各分路输出端分别设有相对应的光纤放大器，各光纤放大器分别经同步光路与光纤合束器相连，光纤合束器、传输光纤、激光输出头和激光清洗头依次连接。本发明具有平均功率高、脉冲宽度调节范围宽、重复频率调节范围宽、脉冲能量大等优点。

技术领域

本发明涉及光纤和激光技术领域，具体的是一种激光清洗用高功率高能量脉冲全光纤激光器。

背景技术

光纤激光器/放大器是以掺杂稀土元素的光纤为增益介质的激光器/放大器，通过掺杂不同的稀土元素，如饵(Er)，镱(Yb)，铥(Tm)，钬(Ho)，钕(Nd)等，光纤激光器/放大器的工作波段覆盖了从紫外到中红外。与其他激光器/放大器相比，光纤激光器/放大器具有能量转化率高、输出光束质量好、结构紧凑稳定、无需光路调整、散热性能好、寿命长和无需维护等鲜明特点，因此得到快速发展以及广泛地应用。

近年来，高功率脉冲全光纤激光器被广泛应用于激光打标、激光雕刻领域，此类激光器的输出功率一般处于几十瓦量级，脉冲能量在一两个毫焦量级。激光清洗用激光器的平均功率一般需要几百瓦量级，尤其是脉冲能量需要达到十毫焦以上，甚至是五十毫焦以上。因此现有的高功率脉冲全光纤激光器产品无法应用于市场巨大的激光清洗行业。

公开号为CN106207726的专利论述了一种基于非相干合束的高能量纳秒脉冲全光纤激光器，该专利通过激光合束技术将几路纳秒脉冲光纤激光进行合束，得到平均功率达到千瓦量级、脉冲能量达到百毫焦量级的纳秒脉冲光纤激光器。该方案缺乏针对激光清洗效果对激光器的重复频率、脉冲宽度以及输出功率等性能指标进行实时调节的机制。

公开号为CN107248694B的专利论述了一种激光清洗用高功率脉冲光纤激光器，该专利将多个声光调Q脉冲光纤激光器通过一个光纤合束器进行功率合束，实现高功率纳秒脉冲激光输出，该方案需要对每个激光器进行严格的主动的同步控制以实现各个激光器输出的脉冲激光在时域上实现同步，此外该方案中声光调Q脉冲光纤激光器的脉冲宽度一般在百纳秒量级，一定程度上限制了脉冲激光的峰值功率，而且重复频率调节范围较窄，在针对不同材料激光清洗时，难以通过调节激光参数对不同材料均实现优异的清洗效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种平均功率达到千瓦量级、脉冲能量达到百毫焦量级的高能量、高平均功率的脉冲全光纤激光器，本方案使用光纤耦合蝶形半导体激光器作为种子激光，通过对蝶形半导体激光器的驱动电流进行调制可以实现脉冲宽度及重复频率的宽范围调节，其中脉冲宽度100ps-200ns可调，重复频率100Hz-50MHz可调，且本方案中只有一个种子激光，激光器无需主动的同步控制。此外，本激光器可以将激光清洗效果实时反馈给主控系统并实时的对激光器的参数指标进行针对性调节，以实现优异的清洗效果。

为了实现上述功能，本发明将通过以下技术方案加以实现：

一种激光清洗用高功率高能量脉冲全光纤激光器，包括半导体种子激光驱动器、半导体种子激光器、光纤预放大器、光纤分束器、光纤放大器、同步光路、光纤合束器、激光输出头、激光清洗头、在线检测器以及主控系统；