[实用新型]功率任意可调的高耦合效率千瓦级光纤输出纳秒激光器

说明书

本实用新型揭示了一种功率任意可调的高耦合效率千瓦级光纤输出纳秒激光器，其包括沿光学路径依次设置的主振荡器、功率调节系统、第一放大器、第二放大器以及光纤耦合模块；主振荡器包括平面反射镜、第一激光模块、90°石英旋光器、第二激光模块、声光调Q开关、第一偏振片及平面输出镜；功率调节系统包括λ/2波片、第二偏振片、光学相机、第一45°反射镜、第二45°反射镜；第一放大器包括第三激光模块；第二放大器包括第四激光模块。本实用新型借助于动态稳定腔结构设计，可以在保持极高的光纤耦合效率下实现大功率范围内0～100％的连续功率可调，且光纤耦合效率在整个功率调节范围内均大于94％。

【技术领域】

本实用新型属于激光器技术领域，特别是涉及一种功率任意可调的高耦合效率千瓦级光纤输出纳秒激光器。

【背景技术】

激光清洗是一种无污染、高效环保的绿色清洗技术。高功率、纳秒脉冲、光纤耦合输出的激光器是激光清洗应用中的重要光源。声光调Q固体激光器技术是产生这一光源的有效手段。传统固体激光器存在光束质量差，光束质量随泵浦功率提高而严重恶化等问题，严重影响高功率大能量激光耦合进传能光纤的整体效率，在实际应用中效果不佳。

从激光谐振器的结构设计考虑，传统的激光清洗用激光谐振腔均采用对称式的结构设计，该结构的一个显著问题就是激光的光束质量随着泵浦功率的增加而逐渐降低。在光纤耦合系统参数确定的情况下，光束质量的改变必然引起耦合效率的降低，即光纤耦合系统的效率只在一个有限的功率范围内满足实际的要求，这极大地限制了激光清洗系统的功率灵活性和实用性。虽然可以通过引入热透镜补偿器件或者光学自适应系统在一定程度上缓解这一问题，但是却显著增加了系统的复杂程度和成本。

综上考虑，虽然目前现有的激光器技术可以获取高功率、高能量、重复频率可调、且有限功率可调的激光清洗光源，但是功率调整引起的光束质量改变并进而影响光纤耦合效率降低的问题仍然未能得到有效的解决。

因此，有必要提供一种新的功率任意可调的高耦合效率千瓦级光纤输出纳秒激光器来解决上述问题。

【实用新型内容】

本实用新型的主要目的在于提供一种功率任意可调的高耦合效率千瓦级光纤输出纳秒激光器，可实现大功率调节范围内获得稳定的光效耦合效率，实现千瓦级大能量纳秒脉冲激光的柔性传输；解决因传统激光器光束质量随输出功率提高急剧恶化，进而导致光纤耦合效率低、稳定性差的问题。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种功率任意可调的高耦合效率千瓦级光纤输出纳秒激光器，其包括沿光学路径依次设置的主振荡器、功率调节系统、第一放大器、第二放大器以及光纤耦合模块；所述主振荡器包括沿光学路径依次设置的平面反射镜、第一激光模块、90°石英旋光器、第二激光模块、声光调Q开关、第一偏振片以及平面输出镜；所述功率调节系统包括λ/2波片、第二偏振片、光学相机、第一45°反射镜、第二45°反射镜；所述第一放大器包括第三激光模块；所述第二放大器包括第四激光模块；所述光纤耦合模块包括第三45°反射镜、第四45°反射镜、光纤耦合透镜、可实现激光焦点三维位置调节的调焦系统及传能光纤。

优选的，所述λ/2波片带有电动旋转调节机构实现自动调节。

优选的，所述第一偏振片和第二偏振片均为薄膜偏振片。

优选的，所述传能光纤的芯径为200～1000μm。

优选的，所述第一激光模块、第二激光模块、第三激光模块及第四激光模块均包括泵浦源和激光晶体。

优选的，所述泵浦源的波长为808nm或940nm；所述激光晶体为Nd:YAG或Yb:YAG晶体，直径为4～10mm。

优选的，所述第一激光模块、第二激光模块、第三激光模块及第四激光模块输出的激光波长包括1030nm和1064nm。

优选的，所述泵浦源短腔多模输出功率为100～500W。