一种光纤激光器及激光加工设备的制作方法

本申请涉及激光加工，具体涉及一种光纤激光器及激光加工设备。

背景技术：

1、掺镱光纤激光器在近二十年来发展迅速，自20世纪末突破百瓦级功率输出以来，目前单纤单模块输出功率已达到12千瓦级水平。得益于光纤波导特性和半导体激光泵浦源技术，高功率掺镱光纤激光器具有转换效率高、输出亮度高、结构紧凑灵活、热管理简单、系统稳定可靠等优势，已成为许多高功率激光系统优选光源之一，在工业、医疗、科研、军事等方面获得了越来越广泛的应用。随着工业光纤激光器国产化、产业化的加速，数万瓦光纤激光器已经成为未来工业激光加工的主流。光纤合束容易实现数万瓦的激光输出，但输出光束亮度较差。人们一直在追求单纤单模块输出万瓦以上的高功率激光，但高功率高亮度泵源以及非线性效应等制约了数万瓦以上单纤单模块高功率光纤激光器功率的进一步提升。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种光纤激光器及激光加工设备，用以改善或解决高功率高亮度泵源以及非线性效应等制约数万瓦以上单纤单模块高功率光纤激光器功率进一步提升的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供的一种光纤激光器，包括至少一个包层光剥除器，还包括依次连接的激光振荡级、集成光栅一体件、第二正向合束器、激光放大级和光纤输出头，所述激光振荡级包括依次连接的第一泵浦源、第一正向合束器、高反光栅和第一增益光纤，所述第二正向合束器的泵浦输入纤连接第二泵浦源，所述激光放大级包括依次连接的第三正向合束器、第二增益光纤、第一反向合束器、第二反向合束器，所述第三正向合束器的泵浦输入纤连接第三泵浦源，所述第一反向合束器的泵浦输入纤连接第四泵浦源，所述第二反向合束器的泵浦输入纤连接第五泵浦源，所述集成光栅一体件集成有低反光栅和拉曼光栅。

3、本申请所提供的光纤激光器还具有以下附加技术特征：

4、所述低反光栅的纤芯直径和na分别大于所述第一增益光纤的纤芯直径和na；和/或，所述拉曼光栅的纤芯直径和na分别大于所述第一增益光纤的纤芯直径和na。

5、所述低反光栅的纤芯直径和na分别小于所述第二正向合束器的信号输入纤的纤芯直径和na；和/或所述拉曼光栅的纤芯直径和na分别小于所述第二正向合束器的信号输入纤的纤芯直径和na。

6、所述低反光栅的反射波长为1080nm，所述低反光栅的反射率为10％；所述拉曼光栅的反射波长为1135nm，所述拉曼光栅的反射率≥99.9％。

7、所述第二正向合束器的泵浦输出纤的纤芯直径和na分别大于所述第三正向合束器的信号输入纤的纤芯直径和na。

8、所述第二反向合束器的信号输入纤的纤芯直径和na分别大于其泵浦输出纤的纤芯直径和na；和/或，所述第二反向合束器的泵浦输出纤的纤芯直径和na分别大于所述第二增益光纤的纤芯直径和na。

9、所述第一泵浦源、所述第二泵浦源、所述第三泵浦源、所述第四泵浦源、所述第五泵浦源的泵浦光波长均为900-999nm。

10、所述包层光剥除器包括第一包层光剥除器、第二包层光剥除器和第三包层光剥除器，所述第一包层光剥除器与所述激光振荡级相连，所述第二包层光剥除器连接在所述集成光栅一体件和所述第二正向合束器之间，所述第三包层光剥除器连接在所述激光放大级和所述光纤输出头之间。

11、所述第二反向合束器的信号输入纤的纤芯直径和na分别小于所述第三包层光剥除器的纤芯直径和na；和/或，所述第二正向合束器的信号输入纤的纤芯直径和na分别大于所述第二包层光剥除器的纤芯直径和na。

12、本申请所提供的一种激光加工设备，包括如前所述的光纤激光器。

13、由于采用了上述技术方案，本申请至少具有以下技术效果：光纤激光器在激光振荡级和激光放大级之间引入集成有低反光栅和拉曼光栅的集成光栅一体件，集成光栅一体件的输入端和输出端分别与第一增益光纤和第二正向合束器连接，有效抑制拉曼光产生的同时又因减少了熔接点而降低了熔接损耗，降低接点带来的信号插损，提高信号光的传输效率以及光光转换效率，确保更高功率的输出；第二正向合束器的信号输入纤和泵浦输出纤分别与第二包层光剥除器和第三正向合束器连接，提升了主放耦合的信号以及抽运激光功率；第二反向合束器的信号输入纤和泵浦输出纤分别与第三包层光剥除器以及第一反向合束器相连，提升了激光放大级注入的泵浦功率，为保证单纤单模块更高激光功率的输出提供了有效解决方案。

技术特征：

1.一种光纤激光器，包括至少一个包层光剥除器，其特征在于，还包括依次连接的激光振荡级、集成光栅一体件、第二正向合束器、激光放大级和光纤输出头，所述激光振荡级包括依次连接的第一泵浦源、第一正向合束器、高反光栅和第一增益光纤，所述第二正向合束器的泵浦输入纤连接第二泵浦源，所述激光放大级包括依次连接的第三正向合束器、第二增益光纤、第一反向合束器、第二反向合束器，所述第三正向合束器的泵浦输入纤连接第三泵浦源，所述第一反向合束器的泵浦输入纤连接第四泵浦源，所述第二反向合束器的泵浦输入纤连接第五泵浦源，所述集成光栅一体件集成有低反光栅和拉曼光栅。

2.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的光纤激光器，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的光纤激光器，其特征在于，

8.根据权利要求1-7任一项所述的光纤激光器，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的光纤激光器，其特征在于，

10.一种激光加工设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的光纤激光器。

技术总结
本申请公开了一种光纤激光器及激光加工设备，光纤激光器包括包括至少一个包层光剥除器，还包括依次连接的激光振荡级、集成光栅一体件、第二正向合束器、激光放大级和光纤输出头，激光振荡级第一泵浦源、第一正向合束器、高反光栅、第一增益光纤和第二泵浦源，激光放大级包括第三正向合束器、第二增益光纤、第一反向合束器、第二反向合束器、第三泵浦源、第四泵浦源和第五泵浦源，集成光栅一体件集成有低反光栅和拉曼光栅。本申请所公开的光纤激光器有效抑制拉曼光产生的同时又因减少了熔接点而降低了熔接损耗，降低接点带来的信号插损，提高信号光的传输效率以及光光转换效率，确保光纤激光器更高功率的输出。

技术研发人员：牛满钝
受保护的技术使用者：济南邦德激光股份有限公司
技术研发日：20231218
技术公布日：2024/9/23