一种双向输出异波长光纤振荡器的制作方法

本发明涉及激光器，特别是涉及一种双向输出异波长光纤振荡器。

背景技术：

1、近年来，随着光纤及光纤器件的工艺进步和发展，光纤激光器取得了极大的发展，在激光切割、焊接等工业应用方面都有着极为广泛的应用。然而，常规的光纤激光器一般只能一端输出，无法满足工业生产中对双端激光输出的应用需求。尽管两台单独的激光器也能实现两端输出，但其激光器本身以及配套的设备成本是十分昂贵的，体积是过于巨大的。因而，在一个光路系统下实现两端激光是有巨大优势的。其次，限制光纤振荡器获得更高功率的因素除了现有工艺问题外，主要是光纤热负载和拉曼效应的制约。减少拉曼效应影响常见的解决途径有两种，一种方法是增大增益光纤的直径，然而纤芯直径增大的同时也会导致光纤中所传输的激光模式大幅增加，引起输出激光的光束质量恶化；第二种方法是减少增益光纤的长度，然而为了追求高功率，减少增益光纤的长度就需要使用高吸收吸收的增益光纤，吸收系数较高的增益光纤在强泵浦光下会存在严重的热负载问题。因此，如何在提升拉曼阈值的同时减小增益光纤的热负载一直是光纤激光器行业的痛点，为此，发明人提出本发明，旨在有效的解决这一问题。

技术实现思路

1、为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明提供一种双向输出异波长光纤振荡器，大大减少了增益光纤的热负载，同时提升了激光器的拉曼阈值。

2、本发明采用的技术解决方案是：一种双向输出异波长光纤振荡器，包括通过光纤依次连接的第一输出组件、第一光纤合束器、第一光学谐振腔、第二光学谐振腔、第二光纤合束器和第二输出组件，所述第一光学谐振腔和第二光学谐振腔部分重叠设置且重叠处设有至少一个共享增益光纤，所述第一光学谐振腔和第二光学谐振腔的未重叠处分别设有第一系列增益光纤和第二系列增益光纤，所述第一系列增益光纤和第二系列增益光纤的吸收系数均小于共享增益光纤的吸收系数，所述第一光纤合束器通过泵浦光纤连接有第一泵浦源，所述第二光纤合束器通过泵浦光纤连接有第二泵浦源。

3、进一步的，所述第一系列增益光纤包括两段以上不同吸收系数的增益光纤，离所述第一光纤合束器越近的第一系列增益光纤吸收系数越小。

4、进一步的，所述第二系列增益光纤包括两段以上不同吸收系数的增益光纤，离所述第二光纤合束器越近的第二系列增益光纤吸收系数越小。

5、进一步的，所述第一光学谐振腔包括通过光纤依次连接的第一低反射光栅、第一系列增益光纤、共享增益光纤和第一高反射光栅，所述第二光学谐振腔包括通过光纤依次连接的第二低反射光栅、第二系列增益光纤、共享增益光纤和第二高反射光栅，所述第一低反射光栅与第一光纤合束器连接，所述第二低反射光栅和第二光纤合束器连接，所述第二高反射光栅位于第一光学谐振腔内，所述第一高反射光栅位于第二光学谐振腔内，所述共享增益光纤位于第一高反射光栅和第二高反射光栅之间。

6、进一步的，所述第一光学谐振腔和第二光学谐振腔产生的激光波长不同。

7、进一步的，所述第一低反射光栅和第二低反射光栅的反射率在5％-50％之间；所述第一高反射光栅和第二高反射光栅的反射率在50％-99％之间。

8、进一步的，所述第一输出组件包括第一光纤端帽和第一包层光滤除器，所述第一包层光滤除器的一端与第一光纤合束器连接，所述第一包层光滤除器的另一端与第一光纤端帽连接。

9、进一步的，所述第二输出组件包括第二光纤端帽和第二包层光滤除器，所述第二包层光滤除器的一端与第二光纤合束器连接，所述第二包层光滤除器的另一端与第二光纤端帽连接。

10、进一步的，所述第一泵浦源和/或第二泵浦源的输出波长在900nm-1000nm之间。

11、进一步的，所述第一低反射光栅、第一高反射光栅、第二低反射光栅和第二高反射光栅的中心波长在1000nm-1100nm之间。

12、本发明的有益效果是：1、一个系统实现两路激光输出，应用的场景更加广泛；2、采用双谐振腔结构，一个谐振腔内残余的泵浦光会进入另一个谐振腔，相较于单个谐振腔结构光转换率更高，成本更低廉，有助于用于多模合束激光器的小型化；3、第一光学谐振腔和第二光学谐振腔共用共享增益光纤，使得激光系统总增益光纤的长度大幅度较少，极大程度上提升激光系统的拉曼阈值，减小了拉曼效应对激光器的影响，使激光器系统可实现更高的激光输出功率；4、谐振腔内设置多段吸收系数不同的增益光纤，大大减少了增益光纤的热负载，提升了激光器的稳定性，同时提升激光器系统的拉曼阈值，减小了拉曼效应对激光器的影响。

技术特征：

1.一种双向输出异波长光纤振荡器，其特征在于，包括通过光纤依次连接的第一输出组件、第一光纤合束器、第一光学谐振腔、第二光学谐振腔、第二光纤合束器和第二输出组件，所述第一光学谐振腔和第二光学谐振腔部分重叠设置且重叠处设有至少一个共享增益光纤，所述第一光学谐振腔和第二光学谐振腔的未重叠处分别设有第一系列增益光纤和第二系列增益光纤，所述第一系列增益光纤和第二系列增益光纤的吸收系数均小于共享增益光纤的吸收系数，所述第一光纤合束器通过泵浦光纤连接有第一泵浦源，所述第二光纤合束器通过泵浦光纤连接有第二泵浦源。

2.根据权利要求1所述的一种双向输出异波长光纤振荡器，其特征在于，所述第一系列增益光纤包括两段以上不同吸收系数的增益光纤，离所述第一光纤合束器越近的第一系列增益光纤吸收系数越小。

3.根据权利要求1所述的一种双向输出异波长光纤振荡器，其特征在于，所述第二系列增益光纤包括两段以上不同吸收系数的增益光纤，离所述第二光纤合束器越近的第二系列增益光纤吸收系数越小。

4.根据权利要求1所述的一种双向输出异波长光纤振荡器，其特征在于，所述第一光学谐振腔包括通过光纤依次连接的第一低反射光栅、第一系列增益光纤、共享增益光纤和第一高反射光栅，所述第二光学谐振腔包括通过光纤依次连接的第二低反射光栅、第二系列增益光纤、共享增益光纤和第二高反射光栅，所述第一低反射光栅与第一光纤合束器连接，所述第二低反射光栅和第二光纤合束器连接，所述第二高反射光栅位于第一光学谐振腔内，所述第一高反射光栅位于第二光学谐振腔内，所述共享增益光纤位于第一高反射光栅和第二高反射光栅之间。

5.根据权利要求1所述的一种双向输出异波长光纤振荡器，其特征在于，所述第一光学谐振腔和第二光学谐振腔产生的激光波长不同。

6.根据权利要求4所述的一种双向输出异波长光纤振荡器，其特征在于，所述第一低反射光栅和第二低反射光栅的反射率在5％-50％之间；所述第一高反射光栅和第二高反射光栅的反射率在50％-99％之间。

7.根据权利要求1所述的一种双向输出异波长光纤振荡器，其特征在于，所述第一输出组件包括第一光纤端帽和第一包层光滤除器，所述第一包层光滤除器的一端与第一光纤合束器连接，所述第一包层光滤除器的另一端与第一光纤端帽连接。

8.根据权利要求1所述的一种双向输出异波长光纤振荡器，其特征在于，所述第二输出组件包括第二光纤端帽和第二包层光滤除器，所述第二包层光滤除器的一端与第二光纤合束器连接，所述第二包层光滤除器的另一端与第二光纤端帽连接。

9.根据权利要求1所述的一种双向输出异波长光纤振荡器，其特征在于，所述第一泵浦源和/或第二泵浦源的输出波长在900nm-1000nm之间。

10.根据权利要求4所述的一种双向输出异波长光纤振荡器，其特征在于，所述第一低反射光栅、第一高反射光栅、第二低反射光栅和第二高反射光栅的中心波长在1000nm-1100nm之间。

技术总结
本发明涉及激光器技术领域，特别是涉及一种双向输出异波长光纤激光器，包括通过光纤依次连接的第一输出组件、第一光纤合束器、第一光学谐振腔、第二光学谐振腔、第二光纤合束器和第二输出组件，第一光学谐振腔和第二光学谐振腔部分重叠设置且重叠处设有至少一个共享增益光纤，第一光学谐振腔和第二光学谐振腔的未重叠处分别设有第一系列增益光纤和第二系列增益光纤，第一系列增益光纤和第二系列增益光纤的吸收系数均小于共享光纤的吸收系数。有益效果：第一光学谐振腔和第二光学谐振腔共用共享增益光纤，总增益光纤的长度大幅度较少，极大程度上提升激光系统的拉曼阈值，减小了拉曼效应对激光器的影响，使激光器系统可实现更高的激光输出功率。

技术研发人员：孙志豪,李博文,黎永坚,蒋峰
受保护的技术使用者：深圳市宝辰鑫激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15