侧面泵浦合束器及其制作方法与流程

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种侧面泵浦合束器及其制作方法。

背景技术：

光纤泵浦合束器作为光纤激光器的核心器件，其性能参数直接影响光纤激光器的最终输出功率和光束质量。当前光纤泵浦合束器主要分为端面泵浦型和侧面泵浦型。侧面泵浦合束器的制作原理是将泵浦光纤的中部加工成的锥体段的侧面与信号光纤的侧面进行熔接，并在锥体段的锥腰处截断泵浦光纤的输出端，从而将泵浦光通过信号光纤的侧面射入以实现耦合。

然而由于侧面泵浦工艺的复杂性，在锥体段的锥腰处截断泵浦光纤的输出端以后，熔接至信号光纤的泵浦光纤的输出端通常会残余一些未熔接至信号光纤的侧面的锥体段，当向此时的泵浦光纤通泵浦光时，这些未熔接至信号光纤的侧面的锥体段将会引起形成的侧面泵浦合束器的泵浦光的泄漏，致使侧面泵浦合束器产生较多的热量，最终导致侧面泵浦合束器的承受功率的降低，无法满足高功率光纤激光器的使用需求。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种承受功率高的侧面泵浦合束器及其制作方法。

一种侧面泵浦合束器制作方法，包括以下步骤：

提供一根或多根泵浦光纤及一根信号光纤；

将所述泵浦光纤的中部加工成锥体段；

将所述锥体段的侧面与所述信号光纤的侧面进行熔接，并在所述锥体段的锥腰处截断所述泵浦光纤的输出端；及

去除所述泵浦光纤残余的所述锥体段，以使输入的泵浦光通过所述泵浦光纤熔接至所述信号光纤的侧面的所述锥体段完全射入至所述信号光纤的侧面；其中，所述泵浦光纤残余的所述锥体段为所述泵浦光纤未熔接至所述信号光纤的侧面的所述锥体段。

在其中一个实施例中，所述去除所述泵浦光纤残余的所述锥体段的步骤包括：

将所述泵浦光纤残余的所述锥体段的端面与所述信号光纤的侧面进行熔接。

在其中一个实施例中，所述将所述泵浦光纤残余的所述锥体段的端面与所述信号光纤的侧面进行熔接的步骤包括：

利用夹具将所述泵浦光纤残余的所述锥体段的端面定位贴合于所述信号光纤的侧面；及

对所述泵浦光纤残余的所述锥体段与所述信号光纤的贴合处进行加热，以使所述泵浦光纤残余的所述锥体段的端面熔接于所述信号光纤的侧面上。

在其中一个实施例中，所述去除所述泵浦光纤残余的所述锥体段的步骤包括：

对所述泵浦光纤残余的所述锥体段进行化学腐蚀处理。

在其中一个实施例中，所述将所述锥体段的侧面与所述信号光纤的侧面进行熔接，并在所述锥体段的锥腰处截断所述泵浦光纤的输出端的步骤包括：

利用夹具将所述锥体段的侧面定位贴合于所述信号光纤的侧面；及

对所述锥体段与所述信号光纤的贴合处进行加热，以使所述锥体段的侧面熔接于所述信号光纤的侧面上，并在所述锥体段的锥腰处截断所述泵浦光纤的输出端。

在其中一个实施例中，所述去除所述泵浦光纤残余的所述锥体段，以使输入的泵浦光通过所述泵浦光纤熔接至所述信号光纤的侧面的所述锥体段完全射入至所述信号光纤的侧面的步骤之前还包括：

确定所述泵浦光纤残余的所述锥体段的位置。

在其中一个实施例中，所述将所述泵浦光纤的中部加工成锥体段的步骤包括：

对所述泵浦光纤进行熔融拉锥处理。

在其中一个实施例中，在执行完所述将所述泵浦光纤的中部加工成锥体段的步骤以后，所述泵浦光纤包括所述锥体段和两个柱体段，两个所述柱体段连接于所述锥体段的两端，两个所述柱体段以所述锥体段的锥腰为中心对称分布。

在其中一个实施例中，在执行完所述将所述泵浦光纤的中部加工成锥体段的步骤以后，所述锥体段包括两个锥体单元，两个所述锥体单元对称连接设置。

一种侧面泵浦合束器，所述侧面泵浦合束器由上述侧面泵浦合束器制作方法制成。

上述侧面泵浦合束器及其制作方法，由于泵浦光纤残余的锥体段(泵浦光纤未熔接至信号光纤的侧面的锥体段)被去除，从而使得泵浦光纤的锥体段的侧面与端面均与信号光纤的侧面熔接在一起，因此输入的泵浦光能够通过泵浦光纤熔接至信号光纤的侧面的锥体段完全射入至信号光纤的侧面，从而可以避免侧面泵浦合束器因在泵浦光纤残余的锥体段出现泵浦光的泄漏引起的热量堆积，使得侧面泵浦合束器能够承受更高的功率，满足高功率光纤激光器的使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中的侧面泵浦合束器制作方法的流程框图；

图2为图1所示步骤s200反应在泵浦光纤上的状态示意图；

图3为图1所示步骤s300反应在泵浦光纤和信号光纤上的状态示意图；

图4为图1所示步骤s300反应在泵浦光纤和信号光纤上的另一状态示意图；

图5为图1所示步骤s400反应在泵浦光纤和信号光纤上的状态示意图；

图6为图1所示步骤s400反应在泵浦光纤和信号光纤上的另一状态示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1及图2，一实施例中的侧面泵浦合束器制作方法包括以下步骤：

s100，提供一根或多根泵浦光纤100及一根信号光纤200。

在本实施例中，泵浦光纤100为两根。可以理解的是，在其他实施例中，泵浦光纤100的数量可以为三根以上，具体设置方式可以根据实际情况进行合理选择。请参阅图3，进一步地，信号光纤200包括纤芯220和包层240，包层240包裹在纤芯220的侧面，包层240的外侧面构成信号光纤200的侧面。

在执行完步骤s100以后，则执行步骤s200，将泵浦光纤100的中部加工成锥体段120。具体的，步骤s200包括：s220，对泵浦光纤100进行熔融拉锥处理，从而以将泵浦光纤100的中部整形成锥体段120。

在本实施例中，通过拉锥机对两根泵浦光纤100分别进行熔融拉锥处理，以将两根泵浦光纤100的中部分别整形成锥体段120。需要注意的是，拉锥机的加热温度不得超过泵浦光纤100的熔融温度以免破坏泵浦光纤100的结构造成额外的损耗。

请参阅图2，在本实施例中，对步骤s100提供的泵浦光纤100执行完步骤s220以后，泵浦光纤100包括锥体段120和两个柱体段140，两个柱体段140连接于锥体段120的两端，两个柱体段140以锥体段120的锥腰为中心对称分布。锥体段120的截面面积从泵浦光纤100的输入端向锥体段120的锥腰处逐渐减小，并从锥体段120的锥腰处向泵浦光纤100的输出端逐渐增加。进一步地，锥体段120的最大截面面积等于柱体段140的截面面积。

请参阅图2，在一实施例中，进一步地，锥体段120包括两个锥体单元122，两个锥体单元122对称连接设置。两个柱体段140分别连接于两个锥体单元122相互背离的一端。锥体单元122的截面面积从锥体单元122连接柱体段140的一端向锥体单元122远离柱体段140的一端的方向逐渐减小。进一步地，锥体单元122的最大截面面积等于柱体段140的截面面积。

请参阅图3，在执行完步骤s200以后，则执行步骤s300，将锥体段120的侧面与信号光纤200的侧面进行熔接，并在锥体段120的锥腰处截断泵浦光纤100的输出端。

进一步地，步骤s300包括：s320，利用夹具将锥体段120的侧面定位贴合于信号光纤200的侧面。在本实施例中，分别将两根泵浦光纤100的锥体段120的侧面贴合于信号光纤200的相对两侧，并利用夹具箍紧两根泵浦光纤100的锥体段120与信号光纤200的贴合处，从而将两根泵浦光纤100的锥体段120的侧面分别定位贴合于信号光纤200的相对两侧，避免泵浦光纤100的锥体段120相对信号光纤200发生位置偏移。

s340，对锥体段120与信号光纤200的贴合处进行加热，以使锥体段120的侧面熔接于信号光纤200的侧面上，并在锥体段120的锥腰处截断泵浦光纤100的输出端。

具体的，分别对两根泵浦光纤100的锥体段120与信号光纤200的贴合处进行加热，使得两根泵浦光纤100的锥体段120的侧面分别熔接于信号光纤200的相对两侧，同时分别在两根泵浦光纤100的锥体段120的锥腰处截断对应的一根泵浦光纤100的输出端，从而将泵浦光通过信号光纤200的侧面射入以实现耦合。

请参阅图4，由于侧面泵浦工艺的复杂性，在执行完步骤s300以后，熔接至信号光纤200的泵浦光纤100的输出端通常会残余一些未熔接至信号光纤200的侧面的锥体段120，当向此时的泵浦光纤100通泵浦光时，这些未熔接至信号光纤200的侧面的锥体段120将会引起形成的侧面泵浦合束器的泵浦光的泄漏，致使侧面泵浦合束器产生较多的热量，最终导致侧面泵浦合束器的承受功率的降低，无法满足高功率光纤激光器的使用需求。

为了避免侧面泵浦合束器出现泵浦光的泄漏，在执行完步骤s300以后，继续执行步骤s400，去除泵浦光纤100残余的锥体段120，以使输入的泵浦光通过泵浦光纤100熔接至信号光纤200的侧面的锥体段120完全射入至信号光纤200的侧面；其中，泵浦光纤100残余的锥体段120为泵浦光纤100未熔接至信号光纤200的侧面的锥体段120。

由于泵浦光纤100残余的锥体段120(泵浦光纤100未熔接至信号光纤200的侧面的锥体段120)被去除，从而使得泵浦光纤100的锥体段120的侧面与端面均与信号光纤200的侧面熔接在一起，因此输入的泵浦光能够通过泵浦光纤100熔接至信号光纤200的侧面的锥体段120完全射入至信号光纤200的侧面，从而可以避免侧面泵浦合束器因在泵浦光纤100残余的锥体段120出现泵浦光的泄漏引起的热量堆积，使得侧面泵浦合束器能够承受更高的功率，满足高功率光纤激光器的使用需求。

在本实施例中，步骤s400包括：s420，将泵浦光纤100残余的锥体段120的端面与信号光纤200的侧面进行熔接。由于泵浦光纤100残余的锥体段120的端面与信号光纤200的侧面熔接在一起，从而使得泵浦光纤100残余的锥体段120被去除，此时泵浦光纤100的锥体段120的侧面与端面均与信号光纤200的侧面熔接在一起，泄漏的泵浦光能够通过此时泵浦光纤100的锥体段120的端面再次射入至信号光纤200的侧面，从而可以避免侧面泵浦合束器因在泵浦光纤100残余的锥体段120出现泵浦光的泄漏引起的热量堆积，使得侧面泵浦合束器能够承受更高的功率。

请参阅图5及图6，具体的，步骤s420包括：s422，利用夹具将泵浦光纤100残余的锥体段120的端面定位贴合于信号光纤200的侧面。在本实施例中，分别将两根泵浦光纤100残余的锥体段120的端面贴合于信号光纤200的相对两侧，并利用夹具箍紧两根泵浦光纤100残余的锥体段120与信号光纤200的贴合处，从而将两根泵浦光纤100残余的锥体段120的端面分别定位贴合于信号光纤200的相对两侧，避免泵浦光纤100残余的锥体段120相对信号光纤200发生位置偏移。

s424，对泵浦光纤100残余的锥体段120与信号光纤200的贴合处进行加热，以使泵浦光纤100残余的锥体段120的端面熔接于信号光纤200的侧面上。

具体的，分别对两根泵浦光纤100残余的锥体段120与信号光纤200的贴合处进行加热，使得两根泵浦光纤100残余的锥体段120的端面分别熔接于信号光纤200的相对两侧，此时两根泵浦光纤100的锥体段120的侧面与端面均与信号光纤200的相对两侧熔接在一起，从而使得泄漏的泵浦光能够通过此时两根泵浦光纤100各自的锥体段120的端面再次射入至信号光纤200的相对两侧。

可以理解，在另一实施例中，步骤s400包括：s440，对泵浦光纤100残余的锥体段120进行化学腐蚀处理。具体的，通过氢氟酸对两根泵浦光纤100残余的锥体段120进行化学腐蚀处理，从而实现对两根泵浦光纤100残余的锥体段120的去除，此时两根泵浦光纤100的锥体段120的侧面与端面均与信号光纤200的相对两侧熔接在一起，使得输入的泵浦光能够通过两根泵浦光纤100熔接至信号光纤200的侧面的锥体段120完全射入至信号光纤200的相对两侧，避免侧面泵浦合束器因在泵浦光纤100残余的锥体段120出现泵浦光的泄漏引起的热量堆积，使得侧面泵浦合束器能够承受更高的功率，满足高功率光纤激光器的使用需求。

需要指出的是，在本实施例中，去除泵浦光纤100残余的锥体段120，以使输入的泵浦光通过泵浦光纤100熔接至信号光纤200的侧面的锥体段120完全射入至信号光纤200的侧面的步骤s400的之前还包括：

步骤s360，确定泵浦光纤100残余的锥体段120的位置。具体的，可通过显微镜观察步骤s300中泵浦光纤100的锥体段120的侧面与信号光纤200的侧面的耦合情况，从而准确地确定泵浦光纤100残余的锥体段120的位置，避免在执行去除泵浦光纤100残余的锥体段120的步骤s400时，将泵浦光纤100熔接至信号光纤200的侧面的锥体段120去除。

需要指出的是，本发明一实施例中还提供了一种侧面泵浦合束器，该侧面泵浦合束器由上述侧面泵浦合束器制作方法制成。请同时参考图5及图6，该侧面泵浦合束器包括泵浦光纤100和信号光纤200。泵浦光纤100的输出端具有锥体段120。锥体段120的端面和侧面与信号光纤200的侧面熔接。在一实施例中，泵浦光纤100为多根。多根泵浦光纤100分别通过各自的锥体段120的端面和侧面与信号光纤200的侧面熔接。具体在本实施例中，泵浦光纤100为两根。两根泵浦光纤100分别通过各自的锥体段120的端面和侧面与信号光纤200的相对两侧熔接。可以理解的是，在其他实施例中，泵浦光纤100的数量可以为三根以上，具体设置方式可以根据实际情况进行合理选择。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。