高功率光纤激光器方案

2021-03-01 16:42:40 浏览:333

背景介绍

近年来,光纤激光器以其散热性能好、转换效率高、抽运阈值低、可调谐范围宽、光束质量好等显著优势,受到广泛的关注,得到了飞速的发展。光纤激光器种类很多,其中发展最为迅速、应用前景最为明朗的是掺稀土双包层光纤激光器,它代表了高功率掺杂光纤激光器的发展方向。高功率双包层光纤激光器集合了当今最新的半导体激光器光纤耦合模块技术、抽运技术以及双包层稀土掺杂光纤制作技术。其应用领域在传统光通信、光纤传感、光谱学分析等的基础上,进一步延伸到工业加工,激光医疗,空间通信,军事等领域。

结构及原理

光纤激光器由能产生光子的增益介质,使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和激励光跃迁的泵浦源三部分组成。高功率掺稀土双包层光纤激光器的增益介质选用的是掺稀土元素的双包层光纤,采用半导体激光器二极管阵列作泵浦源,谐振腔通常选用光纤光栅,可以窄化线宽,提高光束质量。利用光纤合束器,将泵浦光耦合进入增益光纤,增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转,泵浦光在腔内形成振荡,达到阈值后形成激光输出。

系统所需器件

泵浦二极管:作为泵浦源提供能量。可以选择单管或者Bar条,系统选择时需要综合考虑亮度、效率、制冷、价格等因素。

光纤合束器:将多路光纤熔接到一根光纤中,用于泵浦耦合,是实现高功率光纤激光器全光纤化的关键器件,单路可承受上百W的功率强度。

掺杂光纤:许多稀土离子都可用于制造掺稀土离子的光纤激光器,其工作波长在0.4um~4um之间,如下图所示。

掺杂离子 吸收波长 发射波长 应用领域
  980nm1480nm 1550nm 光通信
  915nm975nm 970~1200nm 激光加工、表面处理等
  790nm 1900-2100nm 医疗
  808nm 1060nm 激光加工、空间光通信

光纤光栅:相当于高反射镜,形成激光谐振腔,并且起到选择激光波长和输出耦合器的作用。

光纤准直器:光纤的输出端连接准直器,实现光纤中激光的空间准直输出。

解决方案

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