便攜式手持80W連續光纖激光器系統技術方案

本發明專利技術涉及便攜式手持80W連續光纖激光器系統，由泵浦源、光纖合束器、諧振腔、包層光剝離器、功率監控器、溫度監控器、激光準直器、監控反饋系統、金屬殼體構成；泵浦源是輸出波長為915nm的半導體激光器，光電轉化效率達到65％。使用特定波長、窄線寬的光纖光柵與低數值孔徑的增益光纖一起構成全光纖激光諧振腔，提高光路的可靠性，濾除有害的增益，提高系統的穩定性，從而獲得單縱模窄線寬的激光輸出。激光通過包層光剝離器和激光準直器輸出，優化激光光束質量和有效光斑直徑，減小光束發散角，提高光束傳輸距離。激光器金屬殼體采用導熱效果好、密度小、硬度高的新型材料，并通過有效的結構優化，實現激光器的便攜式、手持輸出。

Portable hand held 80W continuous fiber laser system

The invention relates to a portable 80W continuous fiber laser system by hand, pump source, fiber combiner, resonant cavity, cladding optical dissector, power monitor, temperature monitor, laser collimator, monitoring and feedback system, the metal shell; the pump source is the output wavelength of 915nm semiconductor laser, the photoelectric conversion efficiency reached 65%. Gain fiber fiber grating with low numerical aperture using a specific wavelength and narrow linewidth together constitute all fiber laser resonator, improve the reliability of optical path, FiltersThe harmful gain, improve the stability of the system, so as to obtain the laser output single mode and narrow linewidth. The laser is output through a cladding stripper and a laser collimator to optimize the laser beam quality and the effective spot diameter, to reduce the beam divergence and to improve the beam propagation distance. The metal shell of the laser adopts a new type of material with good heat conduction effect, small density and high hardness, and realizes the portable and hand-held output of the laser through the effective structural optimization.

【技術實現步驟摘要】
便攜式手持80W連續光纖激光器系統
本專利技術涉光纖激光器領域，具體是一種便攜式手持80W連續光纖激光器系統。
技術介紹
在一些特殊行業和特殊區域，需要使用光纖激光器進行特殊使用，例如：高危險且不方便操作區域內可燃物的遠程燒蝕，反恐領域遠程目標激光打擊，生物肌體的遠程激光燒蝕等。這些領域所需求的激光器要求具有體積小、重量輕、便于攜帶的特點，而且要求激光器工作環境簡潔，易操作、免維護，特別對激光的光束質量要求嚴格，現階段光纖激光器是不二選擇。
技術實現思路
本專利技術的目的為了克服現有技術存在的上述問題，提供體積小、重量輕，具有穩定性好、光束質量好的便攜式手持80W連續光纖激光器系統,本專利技術輸出80W連續激光，激光器靠殼體傳導散熱、自然冷卻，激光器輸出光束有效光斑直徑3-4mm、發散角小于0.5mrad；在輸出20s激光、暫停2分鐘情況下，激光器能夠連續出光。本專利技術的技術方案：便攜式手持80W連續光纖激光器系統，由泵浦源、光纖合束器、諧振腔、包層光剝離器、功率監控器、溫度監控器、激光準直器、監控反饋系統和金屬殼體構成；其特征在于：泵浦源、光纖合束器、諧振腔、包層光剝離器、功率監控器、溫度監控器、激光準直器、監控反饋系統均安裝在金屬殼體內，且監控反饋系統分別與泵浦源、光纖合束器、功率監控器和溫度監控器相連，泵浦源內部封裝出光功率監控和溫度監控，信號通過泵浦源管腳與監控反饋系統建立通訊，進行泵浦源狀態判斷；泵浦源輸出激光注入激光諧振腔中，再通過包層光剝離器和功率監控器、從激光準直器輸出，功率監控器將采集到的信號發送給監控反饋系統；溫度監控器將從諧振腔采集到的信號發送給監控反饋系統；最后由監控反饋系統將激光器狀態信息反饋到用戶終端，用戶終端控制控制泵浦源。泵浦源輸出915nm激光注入激光諧振腔中，增益光纖經過受激輻射放大過程輸出1080nm激光；再通過包層光剝離器和功率監控器、從激光準直器輸出，功率監控器將采集到的信號發送給監控反饋系統；同時激光器的金屬殼體因為吸收熱量而升溫，溫度監控器將采集到的信號發送給監控反饋系統；最后由監控反饋系統將激光器狀態信息反饋到用戶終端。本專利技術的監控泵浦源工作狀態：出光功率信號、工作溫度信號，泵浦源輸出連續915nm激光；泵浦激光經光纖合束器注入到諧振腔，依次通過高反光柵、摻Yb光纖、輸出光柵；輸出光柵輸出的纖芯激光經包層光剝離器輸出，最后經由激光準直器射出，少部分包層激光被剝離到達功率監控器；功率監控器將采集到的信號發送給監控反饋系統，同時溫度監控器會將金屬殼體的溫度信號發送給監控反饋系統。監控反饋系統將采集到的泵浦源出光功率信號、溫度信號和輸出激光功率信號、殼體溫度信號與設定值對比，根據對比結果決定繼續或者停止泵浦源工作。所述的泵浦源工作在連續狀態，是快速響應的增益開關型半導體激光器，輸出中心波長在915±2nm，光電轉化效率達到65％，發熱量更小；泵浦源根據實際應用需求，工作20s輸出連續激光，暫停30s。所述光纖合束器，將2根200/220芯徑的光纖合束成20/400芯徑的光纖輸出，優化了光束耦合效率降低器件發熱量。采用正向傳輸設計，抑制反射光，加強泵浦源的保護。所述的諧振腔采用前端泵浦方式，由高反光柵、摻Yb光纖、輸出光柵組成，前端注入泵浦光，提高諧振腔的均勻性和穩定性；摻Yb光纖采用低數值孔徑設計類型，以激光器對輸出光束質量的需要；用戶終端驅動半導體泵浦源使諧振腔部分產生1080nm±10nm連續80W激光。在功率監控器中通過包層光剝離器分出少部分信號光用于激光功率監控器。同時包層光剝離器還有改善光束質量，消除反饋光的作用；在包層光剝離器中利用人為制造的包層光纖破損將包層光纖中傳輸的多模激光導出激光束，達到改善光束質量的目的。本專利技術的工作原理：恒流電源驅動泵浦源產生915nm連續激光，泵浦光經光纖合束器后注入到諧振腔，抽運摻Yb光纖，增益產生1080nm的激光，最后經過包層光剝離器優化光束質量后經激光準直器輸出。該種便攜式手持連續光纖激光器最高輸出功率80W，工作要求為運行20s、暫停2分鐘。該種便攜式手持連續光纖激光器系統設置了泵浦光監控器和輸出功率監控器，監控反饋系統將之與設定值進行對比，根據對比結果做出相應的判斷并通知驅動電源進行調整。本專利技術的優點：所述便攜式手持連續光纖激光器系統是全光纖系統，有效提高了系統的可靠性和穩定性，使用環境適應性強，所述便攜式手持連續光纖激光器系統采用優化光纖合束器提高了泵浦光利用率，降低發熱量。采用低數值孔徑設計的增益光纖和包層光剝離器有效提高了激光器的光束質量；所述便攜式手持連續光纖激光器系統新型材料和新式結構，有效降低了激光器體積和重量，實現可手持式工作，便于使用攜帶。附圖說明圖1為本專利技術的光學結構示意圖。圖2為本專利技術的系統結構示意圖。圖3為本專利技術的安裝結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖進一步描述。參見圖1、圖2、圖3，本專利技術由泵浦源1、光纖合束器2、諧振腔3、包層光剝離器4、功率監控器5、溫度監控器6、激光準直器7、監控反饋系統8和金屬殼體9構成；其特征在于：泵浦源1、光纖合束器2、諧振腔3、包層光剝離器4、功率監控器5、溫度監控器6、激光準直器7、監控反饋系統8均安裝在金屬殼體9內，且監控反饋系統8分別與泵浦源1、光纖合束器2、功率監控器5和溫度監控器6相連，泵浦源1內部封裝出光功率監控和溫度監控，信號通過泵浦源1管腳與監控反饋系統8建立通訊，進行泵浦源1狀態判斷；泵浦源1輸出激光注入激光諧振腔3中，再通過包層光剝離器4和功率監控器5、從激光準直器7輸出，功率監控器5將采集到的信號發送給監控反饋系統8；溫度監控器6將從諧振腔3采集到的信號發送給監控反饋系統8；最后由監控反饋系統8將激光器狀態信息反饋到用戶終端，用戶終端控制控制泵浦源1。所述的泵浦源1為快速響應的增益開關型半導體激光器，泵浦源根據實際應用需求，工作20s輸出連續激光，暫停30s。所述的諧振腔3由高反光柵301、摻Yb光纖302、輸出光柵303組成摻Yb光纖采用低數值孔徑設計類型，以激光器對輸出光束質量的需要，用戶終端驅動半導體泵浦源使諧振腔部分產生1080nm±10nm連續80W激光。在功率監控器5中通過包層光剝離器4分出少部分信號光用于激光功率監控器。在包層光剝離器4中利用人為制造的包層光纖破損將包層光纖中傳輸的多模激光導出激光束，達到改善光束質量的目的。本專利技術的泵浦源1輸出915nm激光注入激光諧振腔3中，增益光纖摻Yb光纖302經過受激輻射放大過程輸出1080nm激光；再通過包層光剝離器4和功率監控器5、從激光準直器7輸出，功率監控器5將采集到的信號發送給監控反饋系統8；同時激光器的金屬殼體9因為吸收熱量而升溫，溫度監控器6將采集到的信號發送給監控反饋系統8；最后由監控反饋系統8將激光器狀態信息反饋到用戶終端。本專利技術：監控反饋系統與泵浦源相連，監控泵浦工作狀態：出光功率信號、工作溫度信號，泵浦源輸出連續915nm激光；泵浦激光經光纖合束器注入到諧振腔，依次通過高反光柵、摻Yb光纖、輸出光柵；輸出光柵輸出的纖芯激光經包層光剝離器輸出，最后經由激光準直器射出，少部分包層激光被剝離到達功率監控器；功率監控器將采集到的信號發送給監控反饋系統，同時溫度監控器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
便攜式手持80W連續光纖激光器系統，由泵浦源(1)、光纖合束器(2)、諧振腔(3)、包層光剝離器(4)、功率監控器(5)、溫度監控器(6)、激光準直器(7)、監控反饋系統(8)和金屬殼體(9)構成；其特征在于：泵浦源(1)、光纖合束器(2)、諧振腔(3)、包層光剝離器(4)、功率監控器(5)、溫度監控器(6)、激光準直器(7)、監控反饋系統(8)均安裝在金屬殼體(9)內，且監控反饋系統(8)分別與泵浦源(1)、光纖合束器(2)、功率監控器(5)和溫度監控器(6)相連，泵浦源(1)內部封裝出光功率監控和溫度監控，信號通過泵浦源(1)管腳與監控反饋系統(8)建立通訊，進行泵浦源(1)狀態判斷；泵浦源(1)輸出激光注入激光諧振腔(3)中，再通過包層光剝離器(4)和功率監控器(5)、從激光準直器(7)輸出，功率監控器(5)將采集到的信號發送給監控反饋系統(8)；溫度監控器(6)將從諧振腔(3)采集到的信號發送給監控反饋系統(8)；最后由監控反饋系統(8)將激光器狀態信息反饋到用戶終端，用戶終端控制控制泵浦源(1)。

【技術特征摘要】
1.便攜式手持80W連續光纖激光器系統，由泵浦源(1)、光纖合束器(2)、諧振腔(3)、包層光剝離器(4)、功率監控器(5)、溫度監控器(6)、激光準直器(7)、監控反饋系統(8)和金屬殼體(9)構成；其特征在于：泵浦源(1)、光纖合束器(2)、諧振腔(3)、包層光剝離器(4)、功率監控器(5)、溫度監控器(6)、激光準直器(7)、監控反饋系統(8)均安裝在金屬殼體(9)內，且監控反饋系統(8)分別與泵浦源(1)、光纖合束器(2)、功率監控器(5)和溫度監控器(6)相連，泵浦源(1)內部封裝出光功率監控和溫度監控，信號通過泵浦源(1)管腳與監控反饋系統(8)建立通訊，進行泵浦源(1)狀態判斷；泵浦源(1)輸出激光注入激光諧振腔(3)中，再通過包層光剝離器(4)和功率監控器(5)、從激光準直器(7)輸出，功率監控器(5)將采集到的信號發送給監控反饋系統(8)；溫度監控器(6)將從諧振腔(3)采集到的信號發送給監控反饋系統(8)；最后由監控反饋系統(8)將激光器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳明，虞俊偉，胡浩偉，周郭，
申請(專利權)人：武漢銳科光纖激光技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北,42