中，用光功率计进行监测，微调两个泵浦光纤11的位移，使得光回损最小，泵浦光耦合效率最大，信号光插损最小。在达到最佳点后，逐渐让二氧化碳激光器的照射功率降低直至关闭，使得光纤熔接面逐渐冷却，之后重新涂覆信号光纤12的外包层。将固化后的合束器进行光学参数综合测试，包括:泵浦光耦合效率、泵浦光回返、信号光插入损耗、信号光回返、信号光串扰等参数。测试后进行封装:将熔接好的光纤放入基片槽中，加入高导热的填充材料，然后用胶进行固定。最后用金属材料作为器件的外壳，外壳上有固定孔，用于本器件和外部散热器或热沉的连接固定。
[0035][原理说明]众所周知，光纤激光器和光纤放大器将泵浦激光引入到掺杂双包层光纤的内包层，通过在内包层中的多次反射进入纤芯被掺杂杂质吸收，形成载流子反转，从而形成对信号产生增益。一般是多路泵浦激光同时汇入到双包层掺杂光纤中，所以在汇集点的泵浦激光功率密度非常大。在大的功率密度下，光纤材料和结构的微小瑕疵和不连续点都会引起大量的光吸收并导致发热。而在高的光功率下，一个很小比例的发热就会导致严重的不良后果，包括折射率改变、包层和纤芯波导中的光场分布改变、光散射、光反射、和光纤损伤。如果光功率密度大，对于光纤合束器工艺的要求会非常高；如果光功率密度适当降低，可以缓解对工艺上的要求。本实用新型就是将各个泵浦激光的汇入点进行空间分割，让他们的间隔增大，以近似分布式的方式进行汇入，而不是从很邻近的点上汇入，所以空间平均光功率密度会降低。本实用新型的光纤合束器34的空间平均光功率密度，相比较于其它结构的光纤合束器来说，大致可以降低50%至数倍。基于最大光功率密度的降低，我们就可以得到上述的各项益处。
[0036]我们可以在信号光纤12周围表面展开的基础上建立(Θ，ζ)坐标，形成(θ，ζ) 二维空间，也可以称之为(θ，ζ)平面，其纵轴Θ对应于信号光纤12的圆周上的圆周角度，横轴ζ对应于信号光纤12的轴向，参见附图7。光纤合束器的多个融合面(包括其中心)实际上是分布在该(θ，ζ)平面上的多个点。Θ的范围是[0-Φ]的区间，Φ的取值通常为180-360° YL的范围是[0-L]的区间，L通常为5_30mm。我们现在举例说明，对于传统的6+1:1拉锥结构的光纤合束器来说，它们的融合面分布在一个相同的L上，而Θ分布在0° ,60° , 120° , 180° ,240°，300°这几个位置上。而对于传统的树形结构的光纤合束器来说，它们的融合面分布在Θ =0°，180°，LF同的位置上。它们的弱点是，这些传统的结构都没有最大程度低将熔接点分散，这也是本实用新型要解决和完善的问题。本实用新型不拘泥于传统的同圆周融合的结构和简单树形结构，而是将融合面较均匀地分散分布于器件允许的整个(θ，ζ)平面区域上，使得融合面最大程度地分散排布，光功率和热量的空间密度最大程度地降低。
[0037]下面参照附图3，进行一个数值的举例说明。在图a)中的光纤合束器51，一根信号光纤12上接入了四根泵浦光纤11，4根泵浦光纤的融合面的中心在(θ，ζ)平面上的坐标分别为:(5mm，0° )、(5mm, 180° )、(20mm, 90。)、(20mm, 270° )这 4 个位置上。图 b)中的光纤合束器52，一根信号光纤12上接入了六根泵浦光纤11，6根泵浦光纤的融合面中心在(θ，ζ)平面上的坐标分别为:(5mm，0° )、(5mm，180° )、(11mm，90。)、(11mm，270° )、(17mm，0° )、(17mm，180° )这6个位置上。图c)中的光纤合束器53，一根信号光纤12上接入了八根泵浦光纤11，八根泵浦光纤的融合面中心在(θ，ζ)平面上的坐标分别为:(5mm, O ° )、(5mm, 180° )、(10mm，90° )、(10mm，270° )、(15mm, O ° )、(15mm, 180° )、(20mm, 90° )、(20mm, 270° )这8个位置上。实际中，泵浦光纤11的接入位置可根据需要设置，并不局限于上述数值所限定的情况。
[0038]本光纤合束器34创新地用准分布式的多熔合点接入方式，能够很有效地缓解光功率和发热的空间密度过大的弊病，具有较好的稳定性和长期可靠性，为大功率光纤激光器的开发提供了一种新的技术支持。
[0039]上述光纤合束器34可以应用于如附图5所示的系统中。该系统包括端面光功率吸收器31、前端光纤光栅32、光纤合束器34、多个泵浦激光器33、双包层掺杂光纤35、后端光纤光栅36、光隔离器和准直器37。其中，端面光功率吸收器31、前端光纤光栅32串联后设置于光纤合束器34中信号光纤12的前端，而双包层掺杂光纤35、后端光纤光栅36、光隔离器和准直器37相串联并设置于光纤合束器34中信号光纤12的后端，而泵浦激光器33一一对应地连接于光纤合束器34中泵浦光纤11的端部。
[0040]上述光纤合束器34还可以应用于如附图6所示的系统中。该系统包括小功率种子激光器41、光纤合束器34、多个泵浦激光器33、双包层掺杂光纤35、光隔离器和准直器37，小功率种子激光器41设置于光纤合束器34中信号光纤12的前端，双包层掺杂光纤35、光隔离器和准直器37相串联并设置于光纤合束器34中信号光纤12的后端，泵浦激光器33一一对应地连接于光纤合束器34中泵浦光纤11的端部。
[0041]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种准分布式光纤合束器，其包括一根信号光纤以及多根泵浦光纤，每根所述的泵浦光纤均熔接于所述的信号光纤上并在二者相熔接处形成熔合面，其特征在于:各个所述的熔合面的中心分散分布于所述的信号光纤的外表面展开所形成的(Θ，Z)平面上的[0-φ]Χ[0-?]区域内，所述的(θ，ζ)平面中，纵轴Θ对应于所述的信号光纤的圆周上的圆周角度，横轴Z对应于所述的信号光纤的轴向。
2.根据权利要求1所述的准分布式光纤合束器，其特征在于:所述的L的数值在5-30mm范围内。
3.根据权利要求1所述的准分布式光纤合束器，其特征在于:所述的Φ的数值在180-360。范围内。
4.根据权利要求1所述的准分布式光纤合束器，其特征在于:所述的信号光纤为纤芯直径20-30 μ m、内包层直径200-400 μ m的无掺杂无源双包层光纤。
5.根据权利要求1所述的准分布式光纤合束器，其特征在于:所述的泵浦光纤为纤芯直径为105 μ m、包层直径125 μ m的泵浦激光传输光纤。
6.根据权利要求1所述的准分布式光纤合束器，其特征在于:所述的准分布式光纤合束器还包括光纤的固定及封装结构件。
7.根据权利要求6所述的准分布式光纤合束器，其特征在于:所述的光纤的固定及封装结构件包括其中设置有所述的信号光纤和所述的泵浦光纤的金属外壳、填充于所述的金属外壳与所述的信号光纤和所述的泵浦光纤之间的高导热材料。
【专利摘要】本实用新型涉及一种准分布式光纤合束器，包括一根信号光纤及多根泵浦光纤，每根泵浦光纤均熔接于信号光纤上并在熔接处形成熔合面，各个熔合面的中心分散分布于信号光纤的外表面展开所形成的(θ，z)平面上的[0-φ]×[0-L]区域内。所有耦合连接点均封装在一个统一的散热封装壳体内，形成一个可以用于光纤激光器的光纤合束器器件。本实用新型的优点是通过空间分散分布的多个连接点进行准分布式地泵浦功率耦合，降低了光功率和发热的空间密度，缓解了传统的光合束器中耦合连接点发热空间密度过大的弱点，提高了工作稳定性，增加光纤合束器的长期可靠性和使用寿命，在大功率连续光纤激光器、准连续光纤激光器、脉冲光纤激光器等领域中有着广泛的应用空间。
【IPC分类】G02B6-255
【公开号】CN204405894
【申请号】CN201520132922
【发明人】周胜, 赵青春, 夏江帆
【申请人】广东高聚激光有限公司, 苏州华必大激光有限公司, 南京华尔达激光有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月9日