专利名称：有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大有效模场单模激光器，适用于光纤通信、工业切割。
背景技术：
激光器问世以来，其良好的光线特性得到了广泛的认同，随着技术的发展，激 光器的功率越来越大，大功率特殊模场的激光器在零件加工，光通信，以及国防等领域 的应用日益得到人们的重视，其广泛的应用领域使得人们对这种激光器的投入越来越 大。虽然激光器的功率已经有了一定的提升，但是单模激光器的输出功率还不能达到实 际需求。单模大功率激光器的制作存在困难，首先一个原因是激光器谐振腔单位体积内 能够承受的功率是有限制的，泵浦功率超过阀值则输出的激光功率难以继续增长，并且 可能会有所减小；另外一个是非线性效应的作用，当激光器的功率较高时，非线性效应 的作用将会非常明显，对输出激光的波形和功率均会产生较大影响。两种因素都会使激 光的光束质量急剧恶化。而如果要得到单模且光束质量较好的激光器，功率提高使结构 变得复杂，光束质量控制困难，效率低下。
发明内容
为了克服已有的激光器在单模和大功率不能兼得的问题，本发明提供一种有源 石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器。本发明的技术方案为一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器，该激光器包 括有源石英棒、光栅或镀膜、泵浦源。有源石英棒结构由内到外依次为曝光区域、有 源石英棒芯和外包层。曝光区域、有源石英棒芯和外包层，三层的折射率递减，曝光区 域位于有源石英棒的中心，在曝光区域的两端写入光栅或一端写入光栅，另一端面镀膜 或两端镀膜。所述的有源石英棒芯的半径为0.5毫米至500毫米，外包层的厚度62.5微米至10毫米。本发明和已有技术相比所具有的有益效果由于本发明采用半径为0.5毫米至500毫米的大横截面积的有源石英棒做谐振 腔主体结构，增大了谐振腔的截面积，从而减小了棒内的最大单位体积功率，降低了损 耗，在同等总输出功率的情况下，更不容易产生非线性效应，因而可以使输出的总功率 随有源石英棒截面积的增加而线性增加。由于曝光区域的设定，使整个有源石英棒在曝 光区域的作用下输出单模激光。真正实现了光束质量和功率的双增长。
图1为有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器，两端均写入 光栅的主视图。
图2为有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器，两端均写入 光栅的左视图。
图3为有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器，一端写入光 栅，另一端镀膜的主视图。
图4为有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器，两端镀膜的 主视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施方式一，一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器， 如图1、2，该激光器包括有源石英棒、光栅或镀膜、泵浦源。有源石英棒结构由内到 外依次为曝光区域1、有源石英棒芯2和外包层3。曝光区域1位于有源石英棒的中心， 曝光区域1、有源石英棒芯2和外包层3，三层的折射率递减。
在曝光区域1的一端写入光栅51、在曝光区域1的另一端写入光栅52，采用泵 浦源4进行端面泵浦。
曝光区域1的折射率为1.459，曝光区域1的半径为4微米。
有源石英棒芯2的折射率为1.455，有源石英棒芯2的半径为5毫米。外包层3 的折射率为1.452，外包层3的厚度为62.5微米。
实施方式二，一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器， 如图3，该激光器包括有源石英棒、光栅或镀膜、泵浦源。有源石英棒结构由内到外 依次为曝光区域1、有源石英棒芯2和外包层3。曝光区域1位于有源石英棒的中心，曝 光区域1、有源石英棒芯2和外包层3，三层的折射率递减。
在曝光区域1的一端写入光栅51，另一端镀膜52，采用泵浦源4进行侧面泵 浦。
曝光区域1的折射率为1.458，曝光区域1的半径为6微米。
有源石英棒芯2的折射率为1.454，有源石英棒芯2的半径为50毫米。外包层 3的折射率为1.451，外包层3的厚度为2毫米。
实施方式三，一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器， 如图4，该激光器包括有源石英棒、光栅或镀膜、泵浦源。有源石英棒结构由内到外 依次为曝光区域1、有源石英棒芯2和外包层3。曝光区域1位于有源石英棒的中心，曝 光区域1、有源石英棒芯2和外包层3，三层的折射率递减。
在曝光区域1的一端镀膜51、曝光区域1的另一端镀膜52，采用泵浦源4进行 端面泵浦。
曝光区域1的折射率为1.457，曝光区域1的半径为7微米。
有源石英棒芯2的折射率为1.453，有源石英棒芯2的半径为500毫米。外包层 3的折射率为1.450，外包层3的厚度为10毫米。
实施方式中所述的有源石英棒，在已申请专利中提及，其申请日是2010年11 月5日，申请号201010534431.8，发明名称用外曝光法改变折射率分布的石英棒结 构。
用外曝光法改变折射率分布的石英棒结构，包括曝光区域和有源石英棒；有源 石英棒的结构为有源石英棒芯和外包层，曝光区域在有源石英棒芯的内部。
从有源石英棒芯的端部对曝光区域外曝光，曝光光束使曝光区域的折射率改 变；曝光区域的折射率、有源石英棒芯的折射率、外包层的折射率依次递减；其中曝光 区域的折射率范围为1.455 1.459，有源石英棒的折射率范围为1.453 1.455，外包层 的折射率范围为1.450 1.452。
权利要求
1.一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器，该激光器包括， 有源光纤，在有源光纤的两端写入光栅或一端写入光栅，另一端面镀膜或两端镀膜，用 泵浦源端面或侧面泵浦；其特征在于采用有源石英棒代替有源光纤，有源石英棒由内到外依次为曝光区域 (1)、有源石英棒芯(2)和外包层(3)，三层的折射率递减，曝光区域(1)位于有源石英棒 的中心，在曝光区域(1)的两端写入光栅或一端写入光栅，另一端面镀膜或两端镀膜。
2.根据权利要求1所述的一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光 器，其特征在于所述的有源石英棒芯(2)的半径为5毫米至500毫米，外包层(3)的厚 度62.5微米至10毫米。
3.根据权利要求1所述的一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光 器，其特征在于曝光区域(1)半径为4微米至10微米。
全文摘要
本发明公开了一种有源石英棒内带有曝光区域的大有效模场面积单模激光器，属于单模激光器。克服了已有的激光器在单模和大功率不能兼得的问题。该激光器包括有源石英棒、光栅或镀膜、泵浦源。有源石英棒结构由内到外依次为曝光区域(1)、有源石英棒芯(2)和外包层(3)。曝光区域(1)位于有源石英棒的中心，曝光区域(1)、有源石英棒芯(2)和外包层(3)，三层的折射率递减。在有源光纤的两端写入光栅或一端写入光栅，另一端面镀膜或两端镀膜，用泵浦源端面或侧面泵浦。该激光器不容易产生非线性效应，使输出的总功率随有源石英棒截面积的增加而线性增加。真正实现了光束质量和功率的双增长。
文档编号H01S3/08GK102025098SQ20101055252
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者任文华, 周倩, 宁提纲, 延凤平, 李晶, 温晓东, 裴丽 申请人:北京交通大学