用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光q開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，包括外封裝置、聲光晶體、電聲換能器、第一準直器和第二準直器，沿光線傳播方向依次設(shè)有第一準直器、聲光晶體和第二準直器，聲光晶體設(shè)于外封裝置內(nèi)，電聲換能器貼附于聲光晶體上，兩個準直器上設(shè)有透鏡的一端均嵌于外封裝置內(nèi)，準直器與水平面的夾角α均為3.5～5.5°，光纖頭的端頭磨有9～15°的斜平面。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本實用新型通過增透膜可減小其插入損耗；光纖頭設(shè)置斜面可減小聲光Q開關(guān)的回波損耗；準直器與水平面形成夾角可使入射光在聲光晶體內(nèi)發(fā)生布喇格衍射并得到所需的±1級衍射光；設(shè)置增帶寬膜可以起到增加脈沖寬度的同時抑制了參雜光纖中的非線性效應(yīng)。
【專利說明】用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種聲光Q開關(guān)，尤其是一種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖率禹合聲光Q開關(guān)，屬于高端激光領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，可調(diào)Q的光纖激光器具有成本低、效率高和波長可以調(diào)諧等優(yōu)點而備受市場認可，可以說調(diào)Q技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，是激光發(fā)展史上的一個重要突破。其工作原理是將激光能量壓縮到寬度極窄的脈沖中發(fā)射，從而使光源的峰值功率可提高幾個數(shù)量級的一種技術(shù)。調(diào)Q技術(shù)的目的就是壓縮脈沖寬度，提高峰值功率。它通過某種方法使腔的Q值隨時間按一定程序變化的技術(shù)。在泵浦開始時使腔處在低Q值狀態(tài)，即提高振蕩閾值，使振蕩不能生成，上能級的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)就可以大量積累，當積累到最大值(飽和值)時，突然使腔的損耗減小，Q值突增，激光振蕩迅速建立起來，在極短的時間內(nèi)上能級的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)被消耗，轉(zhuǎn)變?yōu)榍粌?nèi)的光能量，在腔的輸出端以單一脈沖形式將能量釋放出來，于是就獲得峰值功率很高的巨脈沖激光輸出。
[0003]聲光Q開關(guān)是在激光腔內(nèi)起調(diào)Q作用的功能元件，是作為一種受控的可變損耗而插入的。通過激光調(diào)Q能使連續(xù)激光功率輸出轉(zhuǎn)化為具有高峰值功率的激光脈沖輸出，從而在激光測距、通訊、機件精細加工及醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。它具有體積小，工作電壓低、響應(yīng)速度快，重復(fù)頻率高、插損低、易控制、全固化，工作穩(wěn)定等特點。因此聲光Q開關(guān)被廣泛用于激光打標機、劃片機、雕刻機、切割機等各種激光加工設(shè)備中，并有著廣闊的市場前景。
[0004]雖然現(xiàn)階段的可調(diào)Q的光纖激光器可以實現(xiàn)全光纖化，但是現(xiàn)在聲光Q開關(guān)還不能對非線性效應(yīng)起到很好的抑制作用，所述的非線性效應(yīng)是參雜光纖中的泵浦光與聲子間的相互作用的結(jié)果，在使用窄譜線寬度光源的強度調(diào)制系統(tǒng)中，一旦信號光功率超過受激布里淵散射(SBS)的門限時,將有很強的前向的傳輸信號光轉(zhuǎn)化為后向傳輸，隨著前向傳輸功率的飽和，后向散射功率將急劇增加，將會嚴重影響系統(tǒng)的工作性能。因此，在聲光Q開關(guān)中隨著激光器的功率增大非線性效應(yīng)會越來越明顯。同時其插入損耗較大，嚴重地抑制了激光器向大功率方向的發(fā)展。再加上現(xiàn)階段所使用的調(diào)Q開關(guān)的結(jié)構(gòu)不合理，其插入損耗和回波損耗較大，嚴重影響激光器的整體性能；除此之外，一些零部件容易脫落，使用壽命較短，因此研發(fā)一種可以有效抑制非線性效應(yīng)、插入損耗和回波損耗低以及使用壽命較長的大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)很有必要。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，它可以有效地抑制參雜光纖中的非線性效應(yīng)，而且具有插入損耗和回波損耗較低、使用壽命較長的優(yōu)點，滿足激光器向大功率方向發(fā)展對聲光Q開關(guān)的性能要求。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案:一種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，包括外封裝置、聲光晶體、電聲換能器、第一準直器和第二準直器，沿光線傳播方向依次設(shè)有第一準直器、聲光晶體和第二準直器，聲光晶體設(shè)于外封裝置的空腔內(nèi)，電聲換能器貼附于聲光晶體的非光線進出的端面上，電聲換能器上設(shè)有射頻發(fā)生器，在射頻發(fā)生器和電聲換能器共同作用下，產(chǎn)生一定頻率的超聲波，超聲波在聲光晶體中產(chǎn)生光柵，使激光發(fā)生衍射，通過控制超聲波來產(chǎn)生脈沖激光。第一準直器和第二準直器上設(shè)有透鏡的一端均嵌于外封裝置內(nèi)，第一準直器和第二準直器與水平面的夾角Ct均為3.5°?5.5° ,該角度范圍可以實現(xiàn)布喇格衍射并將入射光轉(zhuǎn)變?yōu)镺級和±1級衍射光，而且得到所需要的的±1級衍射光，在電聲換能器的作用下，產(chǎn)生大功率的激光脈沖；第一準直器和第二準直器上的光纖頭的端頭均磨有9°?15°的斜平面，該角度范圍的斜平面可以降低Q開關(guān)的插入損耗和回波損耗，并且降低了反射光對整體光路的影響。所述的透鏡可選用C型透鏡或G型透鏡。
[0007]前述的這種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)中，第一準直器和第二準直器與外封裝置的端面焊接在一起。用焊接方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠粘的方式連接，改善了聲光Q開關(guān)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高了聲光Q開關(guān)的使用壽命。
[0008]前述的這種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)中，聲光晶體的進出光的端面上均鍍有增透膜，根據(jù)不同波長的激光鍍上不同的增透膜，增透膜可以減小聲光Q開關(guān)的插入損耗，聲光晶體的出光端面的增透膜上還鍍有增帶寬膜。增帶寬膜在起到增加帶寬的同時有效地抑制了非線性效應(yīng)。
[0009]前述的這種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)中，第一準直器和第二準直器上的透鏡和光纖頭的斜平面上均設(shè)有增透膜。增透膜可以減小聲光Q開關(guān)的插入損耗。
[0010]前述的這種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)中，第一準直器和第二準直器與水平面的夾角0為4.6°，第一準直器和第二準直器上的光纖頭的端頭均磨有11°的斜平面。該角度的組合是該實用新型的優(yōu)選值。
[0011]前述的這種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)中，第一準直器和第二準直器與水平面的夾角0為4.6°，第一準直器和第二準直器上的光纖頭的端頭均磨有10°的斜平面。
[0012]前述的這種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)中，第一準直器和第二準直器與水平面的夾角0為4.6°，第一準直器和第二準直器上的光纖頭的端頭均磨有12°的斜平面。
[0013]前述的這種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)中，聲光晶體的材料為二氧化碲，電聲轉(zhuǎn)換器的材料為鈮酸鋰。
[0014]與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本實用新型通過在準直器上的光纖頭的斜面上、透鏡和聲光晶體的出、入光端面上鍍有增透膜，這些增透膜可以極大程度地減小光纖耦合聲光Q開關(guān)的插入損耗；準直器與水平面形成一定夾角可以使入射光在電聲換能器的作用下在聲光晶體內(nèi)發(fā)生布喇格衍射并得到所需的±1級衍射光；在準直器上的光纖頭設(shè)置合理的斜面，達到了減小了聲光Q開關(guān)的回波損耗的目的；在聲光晶體的出光端面上的增透膜上設(shè)置增帶寬膜，在增加了脈沖寬度的同時，有效的抑制了參雜光纖中的非線性效應(yīng)；將準直器與外封裝置焊接在一起，改善了光纖耦合聲光Q開關(guān)的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，達到了增長其使用壽命的目的。
[0015]所述的大功率是指功率范圍在50?100瓦。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是光纖f禹合聲光Q開關(guān)的結(jié)構(gòu)不意圖一；
[0017]圖2是光纖I禹合聲光Q開關(guān)的結(jié)構(gòu)不意圖二。
[0018]附圖中的標記為:1-外封裝置，2-聲光晶體,3-電聲換能器,4-第一準直器,5-第二準直器，6-光纖頭，7-增透膜，8-增帶寬膜，9-透鏡，10-射頻發(fā)生器。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0020]本實用新型的實施例1:一種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，包括外封裝置1、聲光晶體2、電聲換能器3、第一準直器4和第二準直器5，沿光線傳播方向依次設(shè)有第一準直器4、聲光晶體2和第二準直器5，聲光晶體2設(shè)于外封裝置I的空腔內(nèi)，電聲換能器3貼附于聲光晶體2的非光線進出的端面上，電聲換能器3上設(shè)有射頻發(fā)生器10,第一準直器4和第二準直器5上設(shè)有透鏡9的一端均嵌于外封裝置I內(nèi)，第一準直器4和第二準直器5與水平面的夾角α均為4.6°，第一準直器4和第二準直器5上的光纖頭6的端頭均磨有11°的斜平面。第一準直器4和第二準直器5與外封裝置I的端面焊接在一起。聲光晶體2的進出光的端面上均鍍有增透膜7，聲光晶體2的出光端面的增透膜7上還鍍有增帶寬膜8。第一準直器4和第二準直器5上的透鏡9和光纖頭6的斜平面上均設(shè)有增透膜。聲光晶體的材料為二氧化碲，電聲轉(zhuǎn)換器的材料為鈮酸鋰。如圖1所示，第一準直器4和第二準直器5上的透鏡9為C型透鏡。
[0021]本實用新型的實施例2:—種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，包括外封裝置1、聲光晶體2、電聲換能器3、第一準直器4和第二準直器5，沿光線傳播方向依次設(shè)有第一準直器4、聲光晶體2和第二準直器5，聲光晶體2設(shè)于外封裝置I的空腔內(nèi)，電聲換能器3貼附于聲光晶體2的非光線進出的端面上，電聲換能器3上設(shè)有射頻發(fā)生器10,第一準直器4和第二準直器5上設(shè)有透鏡9的一端均嵌于外封裝置I內(nèi)，第一準直器4和第二準直器5與水平面的夾角α均為4.6°，第一準直器4和第二準直器5上的光纖頭6的端頭均磨有10°的斜平面。第一準直器4和第二準直器5與外封裝置I的端面焊接在一起。聲光晶體2的進出光的端面上均鍍有增透膜7，聲光晶體2的出光端面的增透膜7上還鍍有增帶寬膜8。第一準直器4和第二準直器5上的透鏡9和光纖頭6的斜平面上均設(shè)有增透膜。聲光晶體的材料為二氧化碲，電聲轉(zhuǎn)換器的材料為鈮酸鋰。如圖2所示，第一準直器4和第二準直器5上的透鏡9為G型透鏡。
[0022]本實用新型的實施例3:—種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，包括外封裝置1、聲光晶體2、電聲換能器3、第一準直器4和第二準直器5，沿光線傳播方向依次設(shè)有第一準直器4、聲光晶體2和第二準直器5，聲光晶體2設(shè)于外封裝置I的空腔內(nèi)，電聲換能器3貼附于聲光晶體2的非光線進出的端面上，電聲換能器3上設(shè)有射頻發(fā)生器10,第一準直器4和第二準直器5上設(shè)有透鏡9的一端均嵌于外封裝置I內(nèi)，第一準直器4和第二準直器5與水平面的夾角α均為4.6°，第一準直器4和第二準直器5上的光纖頭6的端頭均磨有12°的斜平面。第一準直器4和第二準直器5與外封裝置I的端面焊接在一起。聲光晶體2的進出光的端面上均鍍有增透膜7，聲光晶體2的出光端面的增透膜7上還鍍有增帶寬膜8。第一準直器4和第二準直器5上的透鏡9和光纖頭6的斜平面上均設(shè)有增透膜。
[0023]本實用新型的工作原理:將該光纖耦合聲光Q開關(guān)插入到大功率脈沖光纖激光器中，當該大功率脈沖光纖激光器工作時，光線從第一準直器4的光纖頭6中進入光纖耦合聲光Q開關(guān)內(nèi)，電聲換能器3產(chǎn)生的超聲波使進入聲光晶體2的入射光發(fā)生布喇格衍射并得到所需的±1級衍射光，通過控制電聲換能器3的開閉來產(chǎn)生高功率的脈沖激光。其中在光纖耦合聲光Q開關(guān)的第一準直器4、第二準直器5和聲光晶體2上鍍的增透膜7減小了光纖耦合聲光Q開關(guān)的插入損耗，聲光晶體2上的增帶寬膜8起到增加了脈沖寬度的同時有效的抑制了光線中的非線性效應(yīng)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，其特征在于:包括外封裝置(I)、聲光晶體(2)、電聲換能器(3)、第一準直器(4)和第二準直器(5),沿光線傳播方向依次設(shè)有第一準直器(4)、聲光晶體(2)和第二準直器(5),聲光晶體(2)設(shè)于外封裝置(I)的空腔內(nèi)，電聲換能器(3)貼附于聲光晶體(2)的非光線進出的端面上，電聲換能器(3)上設(shè)有射頻發(fā)生器(10)，第一準直器(4)和第二準直器(5)上設(shè)有透鏡(9)的一端均嵌于外封裝置(I)內(nèi)，第一準直器(4)和第二準直器(5)與水平面的夾角α均為3.5°?5.5°，第一準直器(4)和第二準直器(5)上的光纖頭(6)的端頭均磨有9°?15°的斜平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，其特征在于:第一準直器(4)和第二準直器(5)與外封裝置(I)的端面焊接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，其特征在于:聲光晶體(2)的進出光的端面上均鍍有增透膜(7)，聲光晶體(2)的出光端面的增透膜(7)上還鍍有增帶寬膜(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，其特征在于:第一準直器(4)和第二準直器(5)上的透鏡(9)和光纖頭(6)的斜平面上均設(shè)有增透膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，其特征在于:第一準直器(4)和第二準直器(5)與水平面的夾角α為4.6° ;第一準直器(4)和第二準直器(5)上的光纖頭(6)的端頭均磨有11°的斜平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，其特征在于:第一準直器(4)和第二準直器(5)與水平面的夾角0為4.6° ;第一準直器(4)和第二準直器(5)上的光纖頭(6)的端頭均磨有10°的斜平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，其特征在于:第一準直器(4)和第二準直器(5)與水平面的夾角0為4.6° ;第一準直器(4)和第二準直器(5)上的光纖頭(6)的端頭均磨有12°的斜平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率脈沖光纖激光器的光纖耦合聲光Q開關(guān)，其特征在于:聲光晶體的材料為二氧化締，電聲轉(zhuǎn)換器的材料為銀酸鋰。
【文檔編號】H01S3/117GK203747231SQ201420049676
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】李剛, 胡小波 申請人:深圳市創(chuàng)鑫激光技術(shù)有限公司