光纤激光器的制作方法

本实用新型属于光纤激光器领域，更具体地说，是涉及一种光纤激光器。

背景技术：

高功率光纤激光器由于其光束质量、体积、重量、效率、散热、稳定性等方面均具有明显优点，已逐步取代传统的二氧化碳激光器和固体激光器，成为激光加工设备的核心部件。在工业加工领域，高功率光纤激光器受到越来越多的重视和研究，已经广泛应用于金属加工领域的切割和焊接，例如航空航天，高铁，造船，汽车机器零部件等。

现有的高功率光纤激光器采用全光纤结构，并使用增益光纤(有时候也称为有源光纤)作为增益介质。泵浦光经高反光栅和/或低反光栅进入谐振腔中，被有增益光纤吸收，通过受激辐射产生信号光，信号光在反射腔镜内放大震荡，产生激光。与谐振腔连接的光纤(包括谐振腔外的光纤和谐振腔内的增益光纤)中，光能量密度高，对光纤的波导结构要求较高。若光纤的波导结构损伤程度达到一定程度，大量的光从损伤处溢出，影响谐振腔激发效率，同时产生的热效应也非常容易将谐振腔烧毁。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种光纤激光器，以降低光纤的波导结构受损程度，提高谐振腔的激发效率。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种光纤激光器，包括泵浦光源、合束结构、谐振腔、输出头；

所述合束结构包括第一汇聚点和/或第二汇聚点，以及若干连接于所述第一汇聚点或所述第二汇聚点的分支光纤，所述分支光纤的另一端与所述泵浦光源连接；

所述谐振腔包括增益光纤、第一光纤光栅和第二光纤光栅；

所述增益光纤的第一端连接所述第一光纤光栅，第二端连接所述第二光纤光栅；

所述输出头通过所述第一光纤光栅或所述第二光纤光栅与所述增益光纤连接；

所述第一汇聚点处于靠近所述第一光纤光栅的一侧，且所述第一光纤光栅为预先制作在所述增益光纤上的光纤光栅；和/或，

所述第二汇聚点处于靠近所述第二光纤光栅的一侧，且所述第二光纤光栅为预先制作在所述增益光纤上的光纤光栅。

可选的，所述第一光纤光栅为高反光栅，所述第一光纤光栅为预先制作在所述增益光纤上的光纤光栅，且所述第一汇聚点设置在所述谐振腔外。

可选的，所述第一光纤光栅为高反光栅，所述第一光纤光栅为预先制作在所述增益光纤上的光纤光栅，且所述第一汇聚点设置在所述谐振腔内。

可选的，所述第一光纤光栅为低反光栅，所述第一光纤光栅为预先制作在所述增益光纤上的光纤光栅，且所述第一汇聚点设置在所述谐振腔外。

可选的，所述第一光纤光栅为低反光栅，所述第一光纤光栅为预先制作在所述增益光纤上的光纤光栅，且所述第一汇聚点设置在所述谐振腔内。

可选的，所述分支光纤以拉锥熔接的方式连接于所述第一汇聚点或所述第二汇聚点。

可选的，还设置有光电传感器，所述光电传感器设置于所述第一汇聚点或所述第二汇聚点。

可选的，还设置有温度传感器，所述温度传感器设置于所述第一汇聚点或所述第二汇聚点。

本实用新型提供的光纤激光器的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型光纤激光器，通过直接在增益光纤上制作光纤光栅，同时分支光纤熔接于汇聚点上，可以有效地减少了熔接点数量，降低光纤的波导结构受损程度，提高谐振腔的激发效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的光纤激光器的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的光纤激光器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，现对本实用新型提供的光纤激光器进行说明。本实施例提供的一种光纤激光器，包括泵浦光源01、合束结构(未图示)、谐振腔(未图示)、输出头06；

所述合束结构包括第一汇聚点022和/或第二汇聚点(未图示)，以及若干连接于所述第一汇聚点022或所述第二汇聚点的分支光纤021，所述分支光纤021的另一端与所述泵浦光源01连接；

所述谐振腔包括增益光纤04、第一光纤光栅03和第二光纤光栅05；

所述增益光纤04的第一端连接所述第一光纤光栅03，第二端连接所述第二光纤光栅05；

所述输出头06通过所述第一光纤光栅03或所述第二光纤光栅05与所述增益光纤04连接；

所述第一汇聚点022处于靠近所述第一光纤光栅03的一侧，且所述第一光纤光栅03为预先制作在所述增益光纤04上的光纤光栅；和/或，

所述第二汇聚点处于靠近所述第二光纤光栅05的一侧，且所述第二光纤光栅05为预先制作在所述增益光纤04上的光纤光栅。

本实施例中，光纤激光器包括泵浦光源01、合束结构、谐振腔和输出头06。其中，合束结构包括若干分支光纤021以及它们的汇聚点。合束结构的汇聚点可以是一个或两个，如第一汇聚点022和/或第二汇聚点。分支光纤021的数量可以根据需要进行设置。每根分支光纤021可以与一个泵浦光源01连接。泵浦光源01产生的泵浦光经过分支光纤021后，在汇聚点处汇聚。

谐振腔包括增益光纤04、第一光纤光栅03和第二光纤光栅05。增益光纤04的第一端连接所述第一光纤光栅03，第二端连接第二光纤光栅05。泵浦光在通过汇聚点之后，可以经过第一光纤光栅03或第二光纤光栅05进入增益光纤04(汇聚点处于谐振腔外)，或者直接进入增益光纤04(汇聚点处于谐振腔内)。泵浦光被增益光纤04吸收，通过受激辐射产生信号光，信号光在谐振腔内放大震荡，产生激光。激光穿透低反光栅(可以是第一光纤光栅03，也可以是第二光纤光栅05)，经由输出头06输出。

在一些情况下，第一光纤光栅03可以是预先制作在增益光纤04上的光纤光栅。示意性的，预先制作第一光纤光栅03的方法包括：先用剥纤机将第一光纤光栅03处的一段光纤的涂覆层除去，然后开始对光栅进行刻写，形成相应的规则图案，刻写完毕后用涂覆机涂覆胶水，并固化，形成第一光纤光栅03。同样的，若需要制作第二光纤光栅05，其制作方法与第一光纤光栅03的方法相同，在此不再赘述。

通过预先制作第一光纤光栅03，可以减少第一光纤光栅03附近光纤的熔接点数量，大大减少泵浦光的泄露量。一般情况下，熔接点处均存在一定程度的光泄露。直接对增益光纤04加工，则不会产生新的熔接点。此时，第一汇聚点022处于靠近第一光纤光栅03的一侧。

同样的，在另一些情况下，第二光纤光栅05可以是直接对增益光纤04进行加工后形成的光纤光栅。此时，第二汇聚点处于靠近第二光纤光栅05的一侧。

可选的，如图1所示，所述第一光纤光栅03为高反光栅，所述第一光纤光栅03为预先制作在所述增益光纤04上的光纤光栅，且所述第一汇聚点022设置在所述谐振腔外。

本实施例中，第一光纤光栅03可以是高反光栅。对应的，第二光纤光栅05则为低反光栅。此时，第一汇聚点022可以设置在靠近第一光纤光栅03的一侧，且第一汇聚点022设置在谐振腔外。第一光纤光栅03为预先制作在增益光纤04上的光纤光栅，而非熔接在增益光纤04上的光纤光栅。这样可以减少熔接点的个数。而在靠近第二光纤光栅05的一侧，可以设置第二汇聚点，也可以不设置第二汇聚点。当在靠近第二光纤光栅05的一侧设置第二汇聚点，则第二光纤光栅05同为预先制作在增益光纤04上的光纤光栅。当在靠近第二光纤光栅05的一侧不设置第二汇聚点，则第二光纤光栅05可以是预先制作在增益光纤04上的光纤光栅，也可以是熔接在增益光纤04上的光纤光栅。

可选的，如图2所示，所述第一光纤光栅03为高反光栅，所述第一光纤光栅03为预先制作在所述增益光纤04上的光纤光栅，且所述第一汇聚点022设置在所述谐振腔内。

本实施例的结构基本与上一实施例类似，唯一区别点在于，第一汇聚点022设置在谐振腔内。第一汇聚点022设置在谐振腔外时，制作较为简便，但结构的紧凑度较低，光纤激光器的体积较大。而第一汇聚点022设置在谐振腔内时，制作难度较为高，但结构的紧凑度较高，光纤激光器的体积较小。

可选的，如图1所示，所述第一光纤光栅03为低反光栅，所述第一光纤光栅03为预先制作在所述增益光纤04上的光纤光栅，且所述第一汇聚点022设置在所述谐振腔外。

本实施例中，第一光纤光栅03可以是低反光栅。对应的，第二光纤光栅05则为高反光栅。此时，第一汇聚点022可以设置在靠近第一光纤光栅03的一侧，且第一汇聚点022设置在谐振腔外。第一光纤光栅03为预先制作在增益光纤04上的光纤光栅，而非熔接在增益光纤04上的光纤光栅。这样可以减少熔接点的个数。而在靠近第二光纤光栅05的一侧，可以设置第二汇聚点，也可以不设置第二汇聚点。当在靠近第二光纤光栅05的一侧设置第二汇聚点，则第二光纤光栅05同为预先制作在增益光纤04上的光纤光栅。当在靠近第二光纤光栅05的一侧不设置第二汇聚点，则第二光纤光栅05可以是预先制作在增益光纤04上的光纤光栅，也可以是熔接在增益光纤04上的光纤光栅。

在一些情况下，也可以仅设置第二汇聚点，不设置第一汇聚点022。第二汇聚点与第二光纤光栅05之间的位置关系，类似于第一汇聚点022与第二光纤光栅03之间的位置关系(镜像对称)。第二汇聚点可以设置谐振腔内，也可以设置在谐振腔外。在此不再赘述。

可选的，如图2所示，所述第一光纤光栅03为低反光栅，所述第一光纤光栅03为预先制作在所述增益光纤04上的光纤光栅，且所述第一汇聚点022设置在所述谐振腔内。

本实施例的结构基本与上一实施例类似，唯一区别点在于，第一汇聚点022设置在谐振腔内。第一汇聚点022设置在谐振腔外时，制作较为简便，但结构的紧凑度较低，光纤激光器的体积较大。而第一汇聚点022设置在谐振腔内时，制作难度较为高，但结构的紧凑度较高，光纤激光器的体积较小。

可选的，所述分支光纤021以拉锥熔接的方式连接于所述第一汇聚点022或所述第二汇聚点。

本实施例中，可通过拉锥熔接的方式将多个分支光纤021熔融耦入第一光纤光栅03(或第二光纤光栅05，第一光纤光栅03和第二光纤光栅05所在的光纤相同)所在的光纤上，并形成汇聚点。汇聚点可以是一个或两个。若为一个，可以是第一汇聚点022，也可以是第二汇聚点。若为两个，则同时包括第一汇聚点022和第二汇聚点。进行拉锥熔接时，可以根据需要控制分支光纤021的熔接锥度(即控制分支光纤021在汇聚点处的直径)。

可选的，光纤激光器还设置有光电传感器07，所述光电传感器07设置于所述第一汇聚点022或所述第二汇聚点。

本实施例中，光电传感器07是将光信号转换为电信号的一种器件，具有反馈速度快，检测精度高的优点。光电传感器07可以实时监测检测点(第一汇聚点022或第二汇聚点)的光强度信号，根据光强度信号判断光纤激光器的工作状态。当光电传感器07监测出的光强度信号过高时，可以判定光纤激光器的工作状态为非正常状态，然后自动关闭光纤激光器，防止光纤激光器失效。

可选的，光纤激光器还设置有温度传感器08，所述温度传感器08设置于所述第一汇聚点022或所述第二汇聚点。

本实施例中，温度传感器08可以监测检测点(第一汇聚点022或第二汇聚点)的温度数据。当温度传感器08监测出的温度过高时，可以自动关闭光纤激光器，防止光纤激光器失效。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。