一種抗反射的連續(xù)型光纖激光器的制造方法
【專利摘要】一種抗反射的連續(xù)型光纖激光器，該激光器包括反向式泵浦激光腔、激光輸出頭；半導(dǎo)體激光器泵浦源a及半導(dǎo)體激光器泵浦源b與合束器相連，合束器輸出端與信號(hào)端分別熔接增益光纖和剝離器，增益光纖另一端與剝離器a相連，剝離器a另一端與高反射光纖光柵相連；剝離器b則與低反射光纖光柵相連，剝離器c與低反射光纖光柵相連。光纖、單纖毛細(xì)管、黃銅管、光纖夾板、輸出頭外殼結(jié)構(gòu)依次由內(nèi)到外依次布置；光纖插入單纖毛細(xì)管內(nèi)并用水玻璃進(jìn)行粘接；激光輸出頭與反向式泵浦激光腔輸出端的尾纖相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用了反向式泵浦激光腔，引入剝離器減少包層光的危害，基于整體灌封的機(jī)殼設(shè)計(jì)，使激光器工作穩(wěn)定、更高輸出效率。
【專利說(shuō)明】一種抗反射的連續(xù)型光纖激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種抗反射的免隔離器連續(xù)型光纖激光器。

【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器作為第三代激光器，對(duì)比于傳統(tǒng)的氣體激光器和固體激光器具有光束質(zhì)量好、功耗小、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，目前越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于激光光纖通訊、激光標(biāo)刻、材料加工以及國(guó)防安全等方面。光纖激光器大以有源光纖為工作物質(zhì)，其絕大多數(shù)器件都是基于光纖，運(yùn)用于復(fù)雜的工作環(huán)境中，需要對(duì)激光器安全穩(wěn)定性、小型化設(shè)計(jì)以及優(yōu)化成本方面做更多地探宄。
[0003]在光纖激光器在工作時(shí)，光纖器件端面會(huì)引起激光部分反向傳輸，從而影響激光器工作性能。而且當(dāng)激光器運(yùn)用于標(biāo)刻以及材料加工領(lǐng)域，特別是在處理金屬材料表面時(shí)，也會(huì)有部分激光反射到激光器本身，對(duì)激光器器件造成危害，例如泵浦源、合束器等，導(dǎo)致激光器無(wú)法正常工作。一般為了防止反射光，用于處理材料加工的完整的激光系統(tǒng)會(huì)采用專門的光隔離器，利用磁光晶體的法拉第效應(yīng)使光反向傳輸時(shí)產(chǎn)生很大損耗，一定程度避免了回光造成的危害。但是光隔離帶來(lái)了插入損耗、使光纖激光器結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，造成了激光器的不穩(wěn)定性，而且光隔離器有額定的功率限制，制作的成本也較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了在不使用光隔離器的情況下，對(duì)反射回光具有良好抗性的連續(xù)型光纖激光器，優(yōu)化了激光器激光腔結(jié)構(gòu)和輸出頭方案，對(duì)激光器進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，具有散熱良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的特點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種抗反射的連續(xù)型光纖激光器，該激光器包括反向式泵浦激光腔1、激光輸出頭2 ;
[0006]具體而言，反向式泵浦激光腔I包括半導(dǎo)體激光器泵浦源alOl、半導(dǎo)體激光器泵浦源bl02、合束器103、增益光纖104、剝離器al05、剝離器bl06、低反射光纖光柵107、高反射光纖光柵108、剝離器cl09 ；
[0007]半導(dǎo)體激光器泵浦源alOl及半導(dǎo)體激光器泵浦源bl02與合束器103相連，合束器103輸出端與信號(hào)端分別熔接增益光纖104和剝離器106，增益光纖104另一端與剝離器al05相連，剝離器al05另一端與高反射光纖光柵108相連；剝離器bl06則與低反射光纖光柵107相連，剝離器cl09與低反射光纖光柵107相連。
[0008]激光輸出頭2包括光纖201、單纖毛細(xì)管202、黃銅管203、光纖夾板204、光纖內(nèi)套管205、光纖外套管206、輸出頭外殼207、平凸透鏡208、鏡片壓圈209 ;所述光纖201、單纖毛細(xì)管202、黃銅管203、光纖夾板204、輸出頭外殼207結(jié)構(gòu)依次由內(nèi)到外依次布置；光纖201插入單纖毛細(xì)管202內(nèi)并用水玻璃進(jìn)行粘接；所述光纖201與單纖毛細(xì)管202 二者的共同斷面呈斜8°角，黃銅管203設(shè)置在單纖毛細(xì)管202的外部；光纖內(nèi)套管205位于黃銅管203尾部，光纖外套管206位于光纖夾板205尾部，平凸透鏡208位于輸出頭外殼207的前端內(nèi)側(cè)，用鏡片壓圈209固定。
[0009]所述激光輸出頭2與反向式泵浦激光腔I輸出端的尾纖相連，具體而言，激光輸出頭2的尾纖與低反射光纖光柵尾纖熔接，在熔點(diǎn)處涂覆高射率膠，紫外燈進(jìn)行固化作為剝離器cl09 ;剝離器cl09對(duì)進(jìn)入到光纖輸出頭的輸出光進(jìn)一步地剝離包層光。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用了反向式泵浦激光腔，引入剝離器減少包層光的危害，基于整體灌封的機(jī)殼設(shè)計(jì)，使激光器工作穩(wěn)定、更高輸出效率。通過(guò)石英-黃銅多層結(jié)構(gòu)的輸出對(duì)激光的輸出，能夠有效的對(duì)泄漏光、反射回光進(jìn)行導(dǎo)出吸收，避免使用了昂貴的光隔離器以及由光隔離器帶來(lái)系統(tǒng)復(fù)雜化，降低成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的激光器整體的結(jié)構(gòu)示意圖以及反向式泵浦激光腔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型的光纖激光器輸出頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、反向式泵浦激光腔，2、激光輸出頭，101、半導(dǎo)體激光器泵浦源a，102、半導(dǎo)體激光器泵浦源b，103、合束器，104、增益光纖，105、剝離器a，106、剝離器b，107、低反射光纖光柵，108、高反射光纖光柵，109、剝離器C，201、光纖，202、單纖毛細(xì)管，203、黃銅管，204、光纖夾板，205、光纖內(nèi)套管，206、光纖外套管，207、輸出頭外殼，208、平凸透鏡，209、鏡片壓圈。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]如圖1-2所示，一種抗反射的連續(xù)型光纖激光器，該激光器包括反向式泵浦激光腔1、激光輸出頭2 ;具體而言，反向式泵浦激光腔I包括半導(dǎo)體激光器泵浦源alOl、半導(dǎo)體激光器泵浦源bl02、合束器103、增益光纖104、剝離器al05、剝離器bl06、低反射光纖光柵107、高反射光纖光柵1088、剝離器cl09。
[0016]半導(dǎo)體激光器泵浦源alOl及半導(dǎo)體激光器泵浦源bl02與合束器103相連，合束器103輸出端與信號(hào)端分別熔接增益光纖104和剝離器106，增益光纖104另一端與剝離器al05相連，剝離器al05另一端與高反射光纖光柵108相連；剝離器bl06則與低反射光纖光柵107相連，剝離器cl09與低反射光纖光柵107相連。
[0017]激光輸出頭2包括光纖201、單纖毛細(xì)管202、黃銅管203、光纖夾板204、光纖內(nèi)套管205、光纖外套管206、輸出頭外殼207、平凸透鏡208、鏡片壓圈209 ;所述光纖201、單纖毛細(xì)管202、黃銅管203、光纖夾板204、輸出頭外殼207結(jié)構(gòu)依次由內(nèi)到外依次布置；光纖201插入單纖毛細(xì)管202內(nèi)并用水玻璃進(jìn)行粘接；所述光纖201與單纖毛細(xì)管202 二者的共同斷面呈斜8°角，黃銅管203設(shè)置在單纖毛細(xì)管202的外部；光纖內(nèi)套管205位于黃銅管203尾部，光纖外套管206位于光纖夾板205尾部，平凸透鏡208位于輸出頭外殼207的前端內(nèi)側(cè)，用鏡片壓圈209固定。
[0018]所述激光輸出頭2與反向式泵浦激光腔I輸出端的尾纖相連，具體而言，激光輸出頭2的尾纖與低反射光纖光柵尾纖熔接，在熔點(diǎn)處涂覆高射率膠，紫外燈進(jìn)行固化作為剝離器cl09 ;剝離器cl09對(duì)進(jìn)入到光纖輸出頭的輸出光進(jìn)一步地剝離包層光。
[0019]實(shí)施例
[0020]所述半導(dǎo)體激光器泵浦源alOl、半導(dǎo)體激光器泵浦源bl02為激光器工作物質(zhì)能級(jí)轉(zhuǎn)換提供能量，其輸出波長(zhǎng)為915nm，只需簡(jiǎn)單的風(fēng)冷即可穩(wěn)定工作。合束器103型號(hào)為(2+1) XI，輸出光纖與輸出光纖的纖芯與內(nèi)包層直徑為10/130 μ m，泵浦端光纖為105/125 μ m，與其相連增益光纖104為10/130 μ m的雙包層摻鐿光纖，長(zhǎng)度為12m。低反射光纖光柵107對(duì)激光器工作波長(zhǎng)光反射率為10%，高反射率光纖光柵108對(duì)激光器工作波長(zhǎng)光反射率為90%。光柵107尾端末端連接光纖輸出頭2的尾纖；包層光剝離器al05、剝離器bl06以及剝離器cl09采用在光纖熔點(diǎn)處涂覆高折射率膠，再用紫外燈進(jìn)行固化的制作方法。
[0021]所述高反射光纖光柵108承受由合束器103輸入尾纖進(jìn)入到激光腔的泵浦光，剝離器al05對(duì)包層光進(jìn)行剝離減少了高反射光纖光柵的壓力。增益光纖104中產(chǎn)生的激光在低反射光纖光柵107處輸出，減少了正向泵浦激光腔結(jié)構(gòu)中對(duì)低反射光柵的承載光的壓力。工作中產(chǎn)生的反射回光進(jìn)入激光腔中，通過(guò)三個(gè)包層光剝離器使其衰減，同時(shí)反向式泵浦結(jié)構(gòu)使得反射回光不能直接影響到半導(dǎo)體激光器泵浦源alOl、半導(dǎo)體激光器泵浦源bl02，對(duì)泵浦源具有保護(hù)作用。
[0022]光纖201為去除250 μ m涂覆層的125 μ m無(wú)源光纖，插入單纖毛細(xì)管202內(nèi)，用水玻璃進(jìn)行粘接。單纖毛細(xì)管內(nèi)徑為128 μπι，外徑為1.6mm。其外層為黃銅管203作為散熱，內(nèi)徑1.7mm，外徑4mm，用快速粘接劑進(jìn)行粘接。尾端為保護(hù)光纖的光纖內(nèi)套管204。黃銅管203外層為光纖夾板205，光纖夾板205的后端插入光纖外套管206，光纖外套管的內(nèi)徑為3mm，外徑為6mm。整體放入輸出頭外殼207中，輸出頭前段為鍍膜平凸透鏡208，其直徑為25.4mm，焦距為75mm，與光纖端面之間的距離為焦距長(zhǎng)度75mm，這樣可以對(duì)出射激光起到擴(kuò)束作用。在輸出頭外殼207前端旋入鏡片壓圈209進(jìn)行固定。
[0023]所述光纖201與單纖毛細(xì)管202 二者的共同斷面呈斜8°角，工作時(shí)激光從材料反射到該斜8°端面上，使進(jìn)入到光纖201內(nèi)的反射回光與水平線夾角增大，從而更易于從光纖201中泄漏。高折射率的水玻璃使反射回光導(dǎo)出到單纖毛細(xì)管202中，快速粘接劑散熱量好，將單纖毛細(xì)管導(dǎo)出的反射回光吸收，利用黃銅管203的高導(dǎo)熱性將熱散去。
[0024]所述的激光輸出頭2與反向式泵浦激光器I腔輸出端的尾纖相連，具體說(shuō)明，激光輸出頭2的尾纖與低反射光纖光柵尾纖熔接，在熔點(diǎn)處涂覆高射率膠，紫外燈進(jìn)行固化作為剝離器cl09。這里剝離器cl09對(duì)進(jìn)入到光纖輸出頭的輸出光進(jìn)一步地剝離包層光。
[0025]進(jìn)一步地，10/125 μm的無(wú)源光纖201剝掉涂覆層插入內(nèi)徑為128 μπι的單纖毛細(xì)管202中，將水玻璃滴到單纖毛細(xì)管管口附近，并使其自然充滿整個(gè)光纖201與單纖毛細(xì)管202界面之間，熱風(fēng)槍加熱使水玻璃固化，水玻璃固化后其光學(xué)屬性最接近光纖材料石英，折射率略大于光纖包層，能夠?qū)⑤敵龉饫w201包層內(nèi)雜散光和反射光導(dǎo)出到單纖毛細(xì)管202中。使用光纖研磨機(jī)，對(duì)上述已粘好光纖201的單纖毛細(xì)管202端面磨斜8°角，光反射到斜8°的端面上時(shí)，角度會(huì)發(fā)生偏折，從而減小反射光對(duì)激光器造成的危害。單纖毛細(xì)管202外徑為1.6mm，將光纖201的末端套入光纖內(nèi)套管205 —起放入內(nèi)徑為2mm的黃銅管203中，使用高導(dǎo)熱系數(shù)的快速粘接劑粘好。黃銅管203具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，可以將單纖毛細(xì)管202導(dǎo)出的光進(jìn)行吸收。黃銅管203外層為光纖夾板204，其尾端插入保護(hù)光纖的光纖外套管206，光纖外套管206的內(nèi)徑為3mm，外徑為6mm。整體從前端放入輸出頭外殼207中。輸出頭前段為鍍膜平凸透鏡208，其直徑為25.4mm，焦距為75mm，用鏡片壓圈209旋入輸出頭外殼螺紋孔內(nèi)固定平凸透鏡208，與光纖端面距離為焦距長(zhǎng)度75mm，對(duì)出射激光起到擴(kuò)束作用。
[0026]通過(guò)以上方案，得到了無(wú)隔離器的良好的抗反射效果的連續(xù)型光纖激光器，輸出激光質(zhì)量高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，成本低廉。
【權(quán)利要求】
1.一種抗反射的連續(xù)型光纖激光器，其特征在于:該激光器包括反向式泵浦激光腔(1)、激光輸出頭⑵； 具體而言，反向式泵浦激光腔(1)包括半導(dǎo)體激光器泵浦源a(101)、半導(dǎo)體激光器泵浦源b (102)、合束器(103)、增益光纖(104)、剝離器a (105)、剝離器b (106)、低反射光纖光柵(107)、高反射光纖光柵(108)、剝離器c (109)； 半導(dǎo)體激光器泵浦源a (101)及半導(dǎo)體激光器泵浦源b (102)與合束器(103)相連，合束器(103)輸出端與信號(hào)端分別熔接增益光纖(104)和剝離器(106)，增益光纖(104)另一端與剝離器a(105)相連，剝離器a(105)另一端與高反射光纖光柵(108)相連；剝離器b(106)則與低反射光纖光柵(107)相連，剝離器c (109)與低反射光纖光柵(107)相連；激光輸出頭(2)包括光纖(201)、單纖毛細(xì)管(202)、黃銅管(203)、光纖夾板(204)、光纖內(nèi)套管(205)、光纖外套管(206)、輸出頭外殼(207)、平凸透鏡(208)、鏡片壓圈(209)；所述光纖(201)、單纖毛細(xì)管(202)、黃銅管(203)、光纖夾板(204)、輸出頭外殼(207)結(jié)構(gòu)依次由內(nèi)到外依次布置；光纖(201)插入單纖毛細(xì)管(202)內(nèi)并用水玻璃進(jìn)行粘接；所述光纖(201)與單纖毛細(xì)管(202) 二者的共同斷面呈斜8°角，黃銅管(203)設(shè)置在單纖毛細(xì)管(202)的外部；光纖內(nèi)套管(205)位于黃銅管(203)尾部，光纖外套管(206)位于光纖夾板(205)尾部，平凸透鏡(208)位于輸出頭外殼(207)的前端內(nèi)側(cè)，用鏡片壓圈(209)固定; 所述激光輸出頭(2)與反向式泵浦激光器(1)腔輸出端的尾纖相連，具體而言，光纖輸出頭(2)的尾纖與低反射光纖光柵尾纖熔接，在熔點(diǎn)處涂覆高射率膠，紫外燈進(jìn)行固化作為剝離器c (109) ο
【文檔編號(hào)】H01S3/10GK204258032SQ201420652499
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】王智勇, 符聰, 葛廷武, 董繁龍, 孫暢, 張晶, 李思源 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)