【技术实现步骤摘要】
本说明书涉及光纤激光器，尤其涉及一种掺镱双包层光纤激光器及其散热方法。
技术介绍
1、光纤激光器以其优良的散热特性、良好的光束质量以及制作成本低、结构紧凑等优点，已成为激光器家族的新宠，得到了人们的广泛关注。随着光纤激光器技术的发展，功率水平不断提高，其应用领域已从早期的光纤通信、传感、测量等领域，逐渐拓展到激光打印、工业加工、医疗、军事等领域。随着激光市场的应用的拓展，对激光器的功率需求逐渐提高，为了满足更高功率输出，通常采用提升泵浦注入，增加光纤掺杂浓度，提升吸收效率，然而以上方式会带来更高的热量累积，从而对整机系统的稳定性产生影响，且相应的非线性阈值降低，最终限制激光器功率的进一步提升。因此对于光纤激光器的散热是保证整体系统稳定运行的重要环节。
2、目前，现有光纤激光器一般为单腔结构的光纤激光器，但是单腔光纤激光器由于只有一个腔体，单腔结构的光纤激光器受到热效应的影响较大。当激光功率较高时，腔体内的温度会升高，导致折射率发生变化，进而引起激光频率的漂移。而对于光纤激光器的散热一般是通过增加散热装置，例如：将增益光纤盘绕在刻有跑道的金属柱体、椎体外表面上或者内表面上，并在散热装置内留有液体通道，通过冷却液的循环带走光纤的热量，实现增益光纤的均匀散热和温度控制。但是这种增加散热装置的方式会增加光纤激光器的体积和复杂度，也就使得散热装置的增加占用了额外的空间，进一步对激光器整体结构和集成度造成了一定的限制。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题本说明书一个或多个实施例
2、本说明书一个或多个实施例采用下述技术方案：
3、本说明书一个或多个实施例提供一种掺镱双包层光纤激光器，通过1018nm掺镱光纤激光器、1080nm掺镱光纤激光器、输出光缆(10)构成掺镱双包层光纤激光器，以根据所述掺镱双包层光纤激光器中1018nm掺镱光纤激光器与1080nm掺镱光纤激光器的粒子能级逐步转换实现分级散热；
4、其中，所述1080nm掺镱光纤激光器与所述1080nm掺镱光纤激光器基于光路进行具有包含关系的设置，1080nm掺镱光纤激光器包括：依次连接的泵浦半导体激光器(9)、光纤泵浦信号合束器(8)、1018nm高反射率光纤布拉格光栅(4)、内腔双包层掺镱光纤(6)、1018nm低反射率光纤布拉格光栅(3)；1080nm掺镱光纤激光器包括：依次连接的1080nm低反射率光纤布拉格光栅(2)、外腔双包层掺镱光纤(5)、1080nm高反射率光纤布拉格光栅(1)。
5、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，根据所述掺镱双包层光纤激光器中1018nm掺镱光纤激光器与1080nm掺镱光纤激光器的粒子能级逐步转换实现分级散热，具体包括：
6、根据半导体激光器泵浦发出976nm的泵浦光，以基于7×1光纤泵浦信号合束器(8)将泵浦光注入泵浦光的光路，以使内腔双包层掺镱光纤(6)吸收所述泵浦光；
7、在所述内腔双包层掺镱光纤(6)所连接的1018nm高低反射率光纤布拉格光栅内对所述泵浦光进行振荡进行波长转换，以基于波长转换的量子实现第一段光纤散热，并获得获得波长转换后的泵浦源；其中，所述泵浦源为1018nm；
8、将所述转换后的泵浦源基于光路注入外腔双包层掺镱光纤(5)，以基于外腔双包层掺镱光纤(5)所连接的1080nm高低反射率光纤布拉格光栅内对所述泵浦光进行振荡，以基于波长转换所对应的能级转换实现第二段光纤散热。
9、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，基于外腔双包层掺镱光纤(5)所连接的1080nm高低反射率光纤布拉格光栅内对所述泵浦光进行振荡之后，还包括：
10、基于所述光路将所述泵浦光传输到所述1080nm高低反射率光纤布拉格光栅内的1080nm高反射率光纤布拉格光栅(1)，以基于所述1080nm高反射率光纤布拉格光栅(1)将泵浦光反射到所述内腔双包层掺镱光纤(6)；
11、通过反射到内腔双包层掺镱光纤(6)的泵浦光，以基于所述内腔双包层掺镱光纤(6)激发放大泵浦光的路径长度。
12、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述1080nm掺镱光纤激光器与所述1080nm掺镱光纤激光器基于光路进行具有包含关系的设置，具体包括：
13、根据半导体激光器泵浦发出976nm的泵浦光所对应的光路，依次设置1080nm低反射率光纤布拉格光栅(2)、1018nm高反射率光纤布拉格光栅(4)、内腔双包层掺镱光纤(6)、1018nm低反射率光纤布拉格光栅(3)、外腔双包层掺镱光纤(5)、1080nm高反射率光纤布拉格光栅(1)。
14、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述掺镱双包层光纤激光器还包括：模式匹配器(7)，所述模式匹配器(7)一端连接外腔双包层掺镱光纤(5)的一端，另一端连接低反射率光纤布拉格光栅的一端，以便基于低反射率光纤布拉格光栅的另一端连接内腔双包层掺镱光纤(6)的一端，用于基于锥形光纤实现外腔双包层掺镱光纤(5)与内腔双包层掺镱光纤(6)的低损耗连接。
15、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，1018nm高反射率光纤布拉格光栅(4)与1018nm低反射率光纤布拉格光栅(3)所对应的波长范围为：1015nm-1021nm，且反射率分别为大于99.5％与小于10％。
16、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述1080nm高反射率光纤布拉格光栅(1)与1080nm低反射率光纤布拉格光栅(2)所对应的波长范围为：1079nm-1083nm，且反射率分别为大于99.5％与小于10％。
17、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述内腔双包层掺镱光纤(6)为大模场掺镱光纤，且纤芯/内包层尺寸为30/400um，内包层为八角形，用于吸收泵浦光并进行功率放大；
18、所述外腔双包层掺镱光纤(5)为大模场掺镱光纤，且纤芯/内包层尺寸为20/400um，内包层为八角形，用于作为泵浦光的波导以便对所述泵浦光进行传输；
19、所述模式匹配器(7)的纤芯/包层为20/400um-纤芯/包层30/400um的纤芯拉锥多模光纤，且椭圆度＞95％，用于低损耗连接所述内腔双包层掺镱光纤(6)与所述外腔双包层掺镱光纤(5)。
20、可选地，在本说明书一个或多个实施例中，所述泵浦半导体激光器(9)为带尾纤的半导体激光器，且输出尾纤为纤芯与包层比为220/242um的多模光纤；所述光纤泵浦信号合束器(8)为(6+1)*1光纤泵浦信号合束器(8)，泵浦输入纤为纤芯与包层比为220/242um的多模光纤，信号纤为34/250um，输出光纤为30/400um的多模光纤。
21、本说明书一个或多个实施例提供一种掺镱双包层光纤激光器的散热方法，方法包括：
22、根据光纤泵浦信号合束器(8)将半导体激光器泵浦发出976nm的泵浦光注入泵浦光的光路，并传输到内腔双本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，通过1018nm掺镱光纤激光器、1080nm掺镱光纤激光器、输出光缆(10)构成掺镱双包层光纤激光器，以根据所述掺镱双包层光纤激光器中1018nm掺镱光纤激光器与1080nm掺镱光纤激光器的粒子能级逐步转换实现分级散热；
2.根据权利要求1所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，根据所述掺镱双包层光纤激光器中1018nm掺镱光纤激光器与1080nm掺镱光纤激光器的粒子能级逐步转换实现分级散热，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，基于外腔双包层掺镱光纤(5)所连接的1080nm高低反射率光纤布拉格光栅内对所述泵浦光进行振荡之后，还包括：
4.根据权利要求1所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，所述1080nm掺镱光纤激光器与所述1080nm掺镱光纤激光器基于光路进行具有包含关系的设置，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，所述掺镱双包层光纤激光器还包括：模式匹配器(7)，所述模式匹配器(7)一端连接外腔双包层掺
6.根据权利要求1所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，所述1018nm高反射率光纤布拉格光栅(4)与1018nm低反射率光纤布拉格光栅(3)所对应的波长范围为：1015nm-1021nm，且反射率分别为大于99.5％与小于10％。
7.根据权利要求1所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，所述1080nm高反射率光纤布拉格光栅(1)与1080nm低反射率光纤布拉格光栅(2)所对应的波长范围为：1079nm-1083nm，且反射率分别为大于99.5％与小于10％。
8.根据权利要求5所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，所述内腔双包层掺镱光纤(6)为大模场掺镱光纤，且纤芯/内包层尺寸为30/400um，内包层为八角形，用于吸收泵浦光并进行功率放大；
9.根据权利要求1所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，所述泵浦半导体激光器(9)为带尾纤的半导体激光器，且输出尾纤为纤芯与包层比为220/242um的多模光纤；所述光纤泵浦信号合束器(8)为(6+1)*1光纤泵浦信号合束器(8)，泵浦输入纤为纤芯与包层比为220/242um的多模光纤，信号纤为34/250um，输出光纤为30/400um的多模光纤。
10.一种掺镱双包层光纤激光器的散热方法，其特征在于，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，通过1018nm掺镱光纤激光器、1080nm掺镱光纤激光器、输出光缆(10)构成掺镱双包层光纤激光器，以根据所述掺镱双包层光纤激光器中1018nm掺镱光纤激光器与1080nm掺镱光纤激光器的粒子能级逐步转换实现分级散热；
2.根据权利要求1所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，根据所述掺镱双包层光纤激光器中1018nm掺镱光纤激光器与1080nm掺镱光纤激光器的粒子能级逐步转换实现分级散热，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，基于外腔双包层掺镱光纤(5)所连接的1080nm高低反射率光纤布拉格光栅内对所述泵浦光进行振荡之后，还包括：
4.根据权利要求1所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，所述1080nm掺镱光纤激光器与所述1080nm掺镱光纤激光器基于光路进行具有包含关系的设置，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种掺镱双包层光纤激光器，其特征在于，所述掺镱双包层光纤激光器还包括：模式匹配器(7)，所述模式匹配器(7)一端连接外腔双包层掺镱光纤(5)的一端，另一端连接低反射率光纤布拉格光栅的一端，以便基于低反射率光纤布拉格光栅的另一端连接内腔双包层掺镱光纤(6)的一端，用于基于锥形光纤实现外腔双包层掺镱光纤(5)与内腔双包层掺镱...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛满钝，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。