专利名称：一种光纤端面耦合器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤端面耦合器，属于激光技术领域。
背景技术：
光纤激光器具有光束质量好、效率高、结构紧凑、体积小、散热性好、可靠性高等优点。近年来，随着泵浦技术和双包层光纤制作工艺的发展，光纤激光器的输出功率得到显著的提高，使其在国防、工业、科研、民用领域都得到了广泛的应用，特别是大功率全光纤激光器有着广泛的应用前景。目前，高功率光纤激光器实现的关键是如何使增益光纤获得高的泵浦功率，因此， 泵浦耦合方法的改进是一项关键技术。常用的泵浦耦合技术分为端面泵浦和侧面泵浦，其中，光纤侧面泵浦方法很多，具有代表性的主要有熔锥侧面泵浦技术、V型槽耦合泵浦技术、 内嵌反射镜耦合技术，这种技术可以获得高的泵浦效率，但对光纤的机械性能造成一定的影响，且加工难度大，系统较为复杂，熔锥侧面泵浦技术是为IPG公司掌握，国内仅有少数机构研究，仍未取得实质性进展。一些报道的kW级光纤激光器大多采用端面泵浦技术，这要求泵浦光形状和数值孔径与双包层光纤的内包层尺寸和数值孔径相匹配。这种技术最大的特点在于工艺简单，易于实现，还可以双端抽运。因此利用透镜系统的端泵技术在实验研究中被广泛采用。由分立器件构成的激光器在产品化过程中最大缺陷就是稳定性差，针对这一缺点，可以将光纤熔接耦合，这种激光器将尾纤输出的泵浦光直接熔接在光纤的端面进行泵浦，谐振腔内采用光纤光栅进行信号光的反馈。这样大大提高了系统的集成度和稳定性。但是，在大功率运转下，光纤中的非线性效应显著，特别是在高峰值功率情况下，振荡腔中的光就很容易从双包层光纤中泄露，这易导致正对着泵浦光纤端面的泵浦源上的烧毁，系统不能正常工作。
发明内容本实用新型的目的在于克服在大功率激光器端面泵浦时，半导体激光泵浦源容易被泄露光烧毁的缺点和不足，提出一种大功率双包层光纤激光器端面泵浦方法，在有效泵浦双包层的光纤的同时，又能防止信号光泄露对泵浦源的伤害，起到保护泵浦源的作用，提高泵浦源的使用寿命。本实用新型采用如下技术方案一种光纤端面耦合器，包括双包层光纤，泵浦光纤，半导体激光泵浦源；将半导体激光泵浦源的输出耦合进泵浦光纤的一端，同时，泵浦光纤的另一端与双包层光纤的一端完全光学接触，熔接在一起；泵浦光纤的这个端面与其垂轴平面所成角度为a θ ^ β, 其中θ为半导体激光泵浦源能耦合到泵浦光纤中的最大入射角度，β为能耦合进双包层光纤内包层的最大角度。所述的双包层光纤是非圆对称的，内包层结构可以是矩形结构、正方形结构、D型结构、正六边形结构、正八边形结构、偏心型等，这种非圆对称结构可打破螺旋光的平衡，促进泵浦光吸收，提高耦合效率。还可以是端面处理后的多根泵浦光纤与双包层光纤进行耦合熔接，其中泵浦光纤可以汇聚的方式与双包层光纤的内包层耦合；其中泵浦光纤也可以是以发散的方式与双包层光纤的内包层耦合；其中泵浦光纤还可以是沿双包层光纤端面圆周倾斜的耦合方式。本实用新型可以取得如下有益效果本实用新型所设计的耦合方法，能够解决背景技术中所述的方法存在的缺陷，即有效泵浦双包层的光纤，又可以起到保护泵浦源的作用。泄漏到泵浦光纤的光一部分会因为不满足全反射从泵浦光纤侧壁泄露掉，即使能传输到对着泵浦光纤端面的半导体激光泵浦源，也会因为泄露光发散角增大，泵浦源接收到的功率密度降低，对泵浦源起到保护的作用。
图1为本实用新型的端面泵浦耦合器示意图图2为泵浦光纤端面处理示意图图3为一般采用的光纤端面耦合器结构示意图图4为本实用新型的多泵浦光纤耦合的一种结构示意图图5为本实用新型的多泵浦光纤耦合的一种结构示意图图6为本实用新型的多泵浦光纤耦合的一种结构示意图图中1、双包层光纤，101、双包层光纤的纤芯，102、双包层光纤的内包层，103、双包层光纤的外包层，2、泵浦光纤，201、泵浦光纤的纤芯，202、泵浦光纤的包层，3、半导体激光泵浦源，A、泵浦光纤的处理端面。
具体实施方式
现结合附图说明对本实用新型的具体实施方式
进一步说明实施例本实施例结构，如图1所示，一种具有角度a的端面泵浦激光光纤耦合器，其特征按下面方法实现它包括一个双包层光纤1、泵浦光纤2和半导体激光泵浦源3。本实施例中的泵浦光纤2的光纤端面A与垂轴平面成角度a，如图2所示，处理好的端面A与双包层光纤1的一端光学接触并熔接在一起。其中，泵浦光纤端面A的角度a 需要满足θ +a < β，( θ为半导体激光泵浦源3能耦合到泵浦光纤2中的最大入射角度， β为能耦合进双包层光纤内包层102的最大角度，对于选定参数的泵浦光纤1和双包层光纤2，θ、β的值由波导层介质折射率决定)。角度a过大会导致耦合进光纤的能量因不能满足双包层光纤1中的全反射而损耗掉，角度a过小则与图3所示的一般采用的泵浦耦合器结构一样，会将泄露光传输至泵浦源3，导致泵浦源的失效。因此，a角度应该在允许范围内取最大值，既可以充分传输泵浦光，又可以很好的保护泵浦源。泵浦光纤2与双包层光纤1耦合后，泵浦光被约束在非对称的内包层内传输，最终光全部被纤芯的掺杂离子吸收，产生激光辐射在腔内产生振荡，在大功率运转下，光纤中的非线性效应显著，特别是在高峰值功率情况下，振荡腔中的激光很容易从双包层光纤中泄露，耦合进泵浦光纤2。因此，泵浦光纤2和双包层光纤1采用角度耦合后，双包层光纤纤芯101泄露的光在泵浦光纤2端面就会有很大的入射角，这就使部分光在传输的过程中就从侧壁泄露掉，即使传输到泵浦源3端面，光的出射截面也会较大，这都降低了半导体激光泵浦源3接收到回光的功率密度，起到保护泵浦源3的作用。双包层光纤的内包层202截面可以是偏心结构、矩形包层、D型包层、梅花形包层、 正六边形包层等非圆对称结构。泵浦光在光纤中的吸收效率不仅与双包层光纤的纤芯101 和内包层102面积比有关，而且与内包层102的几何形状和纤芯在包层中的位置有关。完全对称的圆形内包层，使得泵浦光在光纤中以螺旋形式传输而不经过纤芯，造成了泵浦光的泵浦效率低。特别是对于本实用新型提出的泵浦光纤2按角度a将泵浦光耦合进双包层光纤1的结构，比一般结构的端面耦合器，将产生更多的螺旋光。为了高的吸收效率，本实用新型中的双包层光纤需要采用非对称结构。该结构的耦合器也能实现端面的多光纤泵浦，包括下面的结构如图4所示多根泵浦光纤2端面处理后与双包层光纤1进行耦合熔接，其中这些泵浦光纤2的轴线方向从双包层光纤1端面向外发散的耦合方式；进一步包括下面的结构如图5所示多根泵浦光纤2端面处理后与双包层光纤1进行耦合熔接，其中泵浦光纤2的轴线方向从双包层光纤 1端面向内聚拢的耦合方式；进一步包括下面的结构结构如图6所示多根泵浦光纤2端面处理后与双包层光纤1进行耦合熔接，其中泵浦光纤2的轴线方向为沿双包层光纤1端面圆周向一侧倾斜的耦合方式。
权利要求1.一种光纤端面耦合器，其特征在于包括双包层光纤(1)，泵浦光纤O)，半导体激光泵浦源(3)；将半导体激光泵浦源(3)的输出耦合进泵浦光纤O)的一端，同时，泵浦光纤 (2)的另一端与双包层光纤(1)的一端完全光学接触，熔接在一起；泵浦光纤( 的这个端面与其垂轴平面所成角度为a :a+θ ^ β，其中θ为半导体激光泵浦源(3)能耦合到泵浦光纤中的最大入射角度，β为能耦合进双包层光纤(1)内包层的最大角度。
2.根据权利要求1所述的一种光纤端面耦合器，其特征在于双包层光纤的内包层 (102)是非圆对称的。
3.根据权利要求1所述的一种光纤端面耦合器，其特征在于还可以是端面处理后的多根泵浦光纤( 与双包层光纤(1)进行耦合熔接，其中泵浦光纤O)以汇聚的方式与双包层光纤(1)的内包层耦合；其中泵浦光纤O)也可以是以发散的方式与双包层光纤(1) 的内包层耦合；其中泵浦光纤( 还可以是沿双包层光纤(1)端面圆周倾斜的耦合方式。
专利摘要本实用新型涉及一种光纤端面耦合器，属于激光技术应用，包括双包层光纤，泵浦光纤，半导体激光泵浦源；将半导体激光泵浦源的输出耦合进泵浦光纤的一端，同时，泵浦光纤的另一端与双包层光纤的一端完全光学接触，熔接在一起；泵浦光纤的这个端面与其垂轴平面所成一定角度。本实用新型在有效泵浦双包层的光纤的同时，又能防止信号光泄露对泵浦源的伤害，起到保护泵浦源的作用，提高泵浦源的使用寿命。
文档编号G02B6/036GK202068084SQ201020598758
公开日2011年12月7日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者尧舜, 曹银花, 潘飞, 王智勇 申请人:山西飞虹激光科技有限公司