双波长复合光纤激光器及激光控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113572006A(43)申请公布日2021.10.29(21)申请号202110852401.X(22)申请日2021.07.27(71)申请人光惠（上海）激光科技有限公司地址201702上海市青浦区徐泾镇双联路398号5-1号楼五层、六层(72)发明人高放张先明丁建武刘进辉(51)Int.Cl.H01S3/067(2006.01)H01S3/08(2006.01)H01S3/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称双波长复合光纤激光器及激光控制方法(57)摘要一种双波长复合光纤激光器系统，通过多个半导体激光器和光纤将多个半导体激光器通过光纤泵浦合束器合束后传输至光纤增益腔中,利用增益光纤对半导体激光固定的吸收率的特性,设计有吸收饱和阈值的增益腔,通过激光器控制系统控制半导体激光器(二极体)的激光输出量,使激光器形成两种不同的工作状态,使用衍射光学元件改变同轴的加热光束的光场分布为0阶贝塞尔分布，使得加热光束不仅减少能耗更能配合好同样输出模式的光纤激光光束。CN113572006ACN113572006A权利要求书1/1页1.一种光纤激光器，其特征在于，包括N个输入激光模块、正向N+1光纤泵浦合束器、光纤增益腔、输出光纤，正向N+1光纤泵浦合束器用于将多个输入激光模块输出的激光合束，光纤增益腔吸收由正向N+1光纤泵浦合束器传输来的泵浦激光，进行吸收增益放大，输出光纤用于将激光器中产生的激光输出,N为大于等于1的正整数。2.如权利要求1所述的光纤激光器，具有激光器控制系统可以控制激光器输出两种模式，模式1为高能量密度小光斑，模式2为双模长复合光斑,高能量密度小光斑为光纤增益腔增益放大的光纤激光，双波长复合光斑为光纤增益腔增益放大的光纤激光叠加未被吸收的输入激光光束。3.如权利要求2所述的光纤激光器，N为大于1的正整数。4.如权利要求1所述的光纤激光器，激光器还包括准直镜组，在准直聚焦镜组的两个透镜之间的辅助激光分为与光纤激光位置重叠的第一辅助光场区域和外围的第二辅助光场区域，在准直聚焦镜组的两个透镜中间加入衍射光学元件相位板，衍射光学元件相位板为集成纳米结构周期阵列的相位板，衍射光学元件相位板上设置与光轴垂直的纳米结构周期阵列面，衍射光学元件相位板位于中部的与光纤激光光束对应的中心区域不设置纳米结构周期阵列或是中空结构，在周围的纳米结构周期阵列用于将外围第二辅助光场区域的辅助光场的光强分布转化为符合0阶贝塞尔函数的光强分布。5.如权利要求1所述的光纤激光器，输入激光模块为半导体激光模块,由N个976nm半导体激光模块组成，激光器系统中采用的正向N+1泵浦合束器、光纤增益腔、光纤输出光缆的包层NA设计约为0.22。6.如权利要求1所述的光纤激光器，光纤激光模块中采用的有源光纤掺杂材料是Yb。7.如权利要求1所述的光纤激光器，光纤增益腔中,采用20m增益光纤，光纤激光模块中采用的有源光纤是Er、Th、Ho掺杂光纤中的一种或多种的组合。8.如权利要求1所述的光纤激光器，激光器为输出中通过非线性光学晶体和/或拉曼光纤频移的光纤激光器。9.如权利要求2所述的光纤激光器，激光器控制系统由系统硬件与控制软件组成,用于分别对N个半导体激光模块的独立输出控制，并关联实现两种不同激光光束的能量强度、工作时间、脉冲频率输出方式的多种搭配。10.一种光纤激光器的控制方法，包括权利要求2的光纤激光器，激光连续输出的一个加工周期内具有多个输出时间子周期T，每个输出时间子周期的输出模式相同,一个输出时间子周期T内具有一个第一时间和一个第二时间，实现在第一时间内1070nm+976nm的双模长复合光斑输出，在第二时间内1070nm高能量密度小光斑输出,调整第一时间河第二时间的比例,实现精确控制加工点周围材料的温度。2CN113572006A说明书1/5页双波长复合光纤激光器及激光控制方法技术领域[0001]本申请涉及光纤激光技术领域，尤其涉及一种双波长复合光纤激光器系统及激光输出方式，具有合适加热光场的复合激光输出。背景技术[0002]将光纤激光用于材料加工是相当普遍的，但在光纤激光对材料进行加热加工时，由于光纤激光加工热区小的特点，造成加工点与周围非加工区域的温差巨大，由此会产生激光频率与材料间的共振，引起材料飞溅的现象，严重影响加工效果，介于这个问题，产生了复合式激光加工工艺，即在高能量密度激光加工的同时，另外用均匀的激光能量改变加工点周围材料的温度，让材料避开与激光频率的共振点。现有的复合加工方式是分别使用两台光纤激光器与半导体激光器，通过聚焦镜片等外光路将两台激光器输出的光束聚焦在加工材料表面上。[0003]现有的传统复合激光加工方式是分别使