光纤激光器模式稳定性监控装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤激光器模式稳定性监控装置及方法，该监控装置包括：光电探测器，其探测端用于设置在包层光剥离器的内部，以接收包层光剥离器从光纤中剥离的包层光；滤波片，设置在探测端的外侧，用于滤除包层光中的泵浦光；其中，光电探测器的响应波段包括信号光波段；衰减片，设置在滤波片的一侧，用于衰减信号光，以使信号光的功率在光电探测器的饱和阈值以下；控制电路接收光电探测器输出的信号光的电信号探测值及获取驱动电源的不断变化的电流值，并判断光纤激光器的模式是否处于稳定状态，当判断结果为模式不稳定时，断开光纤激光器的驱动电源。该监控装置成本低，且在监控过程中能保证较高的灵敏度。

Mode stability monitoring device and method of fiber laser

【技术实现步骤摘要】
光纤激光器模式稳定性监控装置及方法
本专利技术涉及光纤激光器
，具体涉及一种光纤激光器模式稳定性监控装置及方法。
技术介绍
高功率激光器是现代激光学中的一个重要研究方向。作为固体激光器的一种特殊形式，光纤激光器以其结构紧凑、转换效率高、光束质量好等优点成为一类十分有前景的激光光源，在医学、通讯、雷达、传感、工业加工、以及科研领域都有着广泛的应用；因光纤结构的特殊优势，高功率光纤激光器作为光纤激光器的主要发展方向之一受到特别重视。高功率光纤激光器在光束质量、体积、重量、效率、散热等方面均具有明显优势，现已广泛应用于光纤通信、激光空间远距离通信、工业造船、汽车制造、激光切割、金属焊接、生物医疗、大型基础建设等领域。高功率光纤激光器随着输出功率的提升会产生由稳态基模输出突然变为非稳态高阶模式输出的模式突变；该模式突变会导致光束质量下降，限制衍射极限光束质量及光纤激光输出功率的提升，影响包层光剥离器的安全。因此，在高功率光纤激光器的研发过程中，对光纤激光器的模式稳定性进行精准的监测是保证高功率光纤激光器稳定输出的关键。目前在研发过程中对光纤激光器的模式稳定性进行监测大多数是依据信号光向高阶模转化时，输出光斑会发生变化，通过观察输出光斑的“闪烁”对输出模式稳定性进行判断；其主要通过由高速探测器、透镜和示波器组成的监测装置或万帧高速相机来实现。高速探测器、透镜和示波器组成的监测装置或万帧高速相机不仅成本高，在使用过程中还存在灵敏度不高的现象。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种光纤激光器模式稳定性监控装置及方法，以利用较低的成本提高模式稳定性监控的灵敏度。本专利技术公开了一种光纤激光器模式稳定性监控装置，所述监控装置包括：光电探测器，其探测端用于设置在包层光剥离器的内部，以接收所述包层光剥离器从光纤中剥离的包层光；滤波片，设置在所述探测端的外侧，用于滤除所述包层光中的泵浦光，增透所述包层光中的信号光；其中，所述光电探测器的响应波段包括信号光波段；衰减片，设置在所述滤波片的一侧，用于衰减所述信号光，以使信号光的功率在所述光电探测器的饱和阈值以下；控制电路，与所述光电探测器连接，用于接收所述光电探测器输出的信号光的电信号探测值；所述控制电路还用于与光纤激光器的驱动电源连接，以获取所述驱动电源的不断变化的电流值；所述控制电路利用自适应阈值算法，根据已接收的电信号探测值得出电信号变化规律，以及根据不断变化的电流值及已接收的电信号探测值估算当前电信号探测值对应的电信号预测值，判断电信号变化规律与所述电流值的变化规律是否一致且当前电信号探测值与对应的电信号预测值的比值是否超过设定倍数，以及在电信号变化规律与所述电流值的变化规律不一致且当前电信号探测值与相应的电信号预测值的比值超过设定倍数的情况下断开所述驱动电源。在一些实施例中，所述衰减片位于所述光电探测器的探测端与所述滤波片之间。在一些实施例中，所述衰减片为吸收型。在一些实施例中，所述滤波片对所述泵浦光的反射率大于98％，对所述信号光的透过率大于98％。在一些实施例中，所述滤波片滤除光谱的谱线宽度为±10nm。在一些实施例中，所述滤波片滤除的泵浦光的中心波长为915nm、976nm或793nm；所述滤波片增透的信号光的中心波长为1.06μm、1.08μm或2μm。在一些实施例中，所述控制电路的响应时间不超过100ms，所述光电探测器的响应时间不超过50ns。在一些实施例中，所述监控装置还包括所述包层光剥离器；所述包层光剥离器包括用于套设在光纤外部的玻璃管和封装所述玻璃管的外壳，所述玻璃管和所述外壳上开设有用于插设所述光电探测器的探测端的孔。本专利技术还公开了一种光纤激光器模式稳定性监控方法，所述监控方法适用于上述实施例所述的光纤激光器模式稳定性监控装置；所述监控方法包括：接收光电探测器输出的信号光的电信号探测值，并获取光纤激光器的驱动电源的不断变化的电流值；利用自适应阈值算法，根据已接收的电信号探测值得出电信号变化规律，以及根据不断变化的电流值及已接收的电信号探测值估算当前电信号探测值对应的电信号预测值；判断电信号变化规律与所述电流值的变化规律是否一致，且当前电信号探测值与相应的电信号预测值的比值是否超过设定倍数；在电信号变化规律与所述电流值的变化规律不一致，且当前电信号探测值与相应的电信号预测值的比值超过设定倍数的情况下，输出断开指令至所述驱动电源。在一些实施例中，所述监控方法还包括：实时判断信号光的电信号预测值是否超过光电探测器的饱和阈值；其中，所述电信号预测值和所述饱和阈值为同种电信号；在信号光的电信号预测值超过光电探测器的饱和阈值的情况下，发出提示信息，以提高衰减片的衰减系数。本专利技术实施例的光纤激光器模式稳定性监控装置和光纤激光器模式稳定性监控方法中，不需要使用示波器、万帧高速相机等设备，所以监测装置的成本较低；由于包层光剥离器对光纤激光器模式不稳定非常敏感，因此通过光电探测器探测包层光剥离器中的信号光，能使光电探测器快速感知光线中包层光的变化，而且光电探测器的探测精度高且响应速度快，所以能够极大提高监测的灵敏度；除此之外，通过监测装置中的控制电路，能够在光纤激光器发生模式不稳定时及时切断驱动电源，实现自动保护，避免导致器件损坏。本专利技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本专利技术的实践而获知。本专利技术的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。本领域技术人员将会理解的是，能够用本专利技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本专利技术能够实现的上述和其他目的。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本专利技术的原理。为了便于示出和描述本专利技术的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本专利技术实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：图1为本专利技术一实施例的光纤激光器模式稳定性监控装置的结构示意图；图2为本专利技术一实施例的光纤激光器模式稳定性监控方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。在此，还需要说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤激光器模式稳定性监控装置，其特征在于，所述监控装置包括：/n光电探测器，其探测端用于设置在包层光剥离器的内部，以接收所述包层光剥离器从光纤中剥离的包层光；/n滤波片，设置在所述探测端的外侧，用于滤除所述包层光中的泵浦光，增透所述包层光中的信号光；其中，所述光电探测器的响应波段包括信号光波段；/n衰减片，设置在所述滤波片的一侧，用于衰减所述信号光，以使信号光的功率在所述光电探测器的饱和阈值以下；/n控制电路，与所述光电探测器连接，用于接收所述光电探测器输出的信号光的电信号探测值；所述控制电路还用于与光纤激光器的驱动电源连接，以获取所述驱动电源的不断变化的电流值；所述控制电路利用自适应阈值算法，根据已接收的电信号探测值得出电信号变化规律，以及根据不断变化的电流值及已接收的电信号探测值估算当前电信号探测值对应的电信号预测值，判断电信号变化规律与所述电流值的变化规律是否一致且当前电信号探测值与相应的电信号预测值的比值是否超过设定倍数，以及在电信号变化规律与所述电流值的变化规律不一致且当前电信号探测值与相应的电信号预测值的比值超过设定倍数的情况下断开所述驱动电源。/n

【技术特征摘要】
1.一种光纤激光器模式稳定性监控装置，其特征在于，所述监控装置包括：
光电探测器，其探测端用于设置在包层光剥离器的内部，以接收所述包层光剥离器从光纤中剥离的包层光；
滤波片，设置在所述探测端的外侧，用于滤除所述包层光中的泵浦光，增透所述包层光中的信号光；其中，所述光电探测器的响应波段包括信号光波段；
衰减片，设置在所述滤波片的一侧，用于衰减所述信号光，以使信号光的功率在所述光电探测器的饱和阈值以下；
控制电路，与所述光电探测器连接，用于接收所述光电探测器输出的信号光的电信号探测值；所述控制电路还用于与光纤激光器的驱动电源连接，以获取所述驱动电源的不断变化的电流值；所述控制电路利用自适应阈值算法，根据已接收的电信号探测值得出电信号变化规律，以及根据不断变化的电流值及已接收的电信号探测值估算当前电信号探测值对应的电信号预测值，判断电信号变化规律与所述电流值的变化规律是否一致且当前电信号探测值与相应的电信号预测值的比值是否超过设定倍数，以及在电信号变化规律与所述电流值的变化规律不一致且当前电信号探测值与相应的电信号预测值的比值超过设定倍数的情况下断开所述驱动电源。


2.根据权利要求1所述的光纤激光器模式稳定性监控装置，其特征在于，所述衰减片位于所述光电探测器的探测端与所述滤波片之间。


3.根据权利要求1所述的光纤激光器模式稳定性监控装置，其特征在于，所述衰减片为吸收型。


4.根据权利要求1所述的光纤激光器模式稳定性监控装置，其特征在于，所述滤波片对所述泵浦光的反射率大于98％，对所述信号光的透过率大于98％。


5.根据权利要求1所述的光纤激光器模式稳定性监控装置，其特征在于，所述滤波片滤除光谱的谱线宽度为±10nm。


6.根据权利要求5所述的光纤激光器模...

【专利技术属性】
技术研发人员：李川，张志强，李晔，尹聿海，李青松，陈园园，王彤璐，韩松，雷婕妤，李松柏，
申请(专利权)人：中国兵器装备研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11