一种大功率光纤泵浦合束器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤技术领域，具体涉及一种适合于大功率光纤激光合束的光纤合束器。
【背景技术】
[0002]随着激光应用技术的发展，在激光武器、材料加工、空间光通讯、遥感、激光雷达和光电对抗等诸多领域都需要高功率、高质量和高亮度的激光束。在单根光纤不能达到要求时，就需要通过对单纤光纤激光器进行组束以获得高功率。全光纤组束采用光纤合束器将不同光纤激光的输出耦合到一根光纤输出。
[0003]图1为传统的(N+l) X I合束器的结构(N = 6，中间的光纤为信号传输光，周围的6路光纤连接泵浦源，6+1路光纤熔接在一点)。图1中，光纤合束器将N个半导体激光器输出的激光通过N路多模光纤合成到一根双包层光纤中，用来提高单模光纤激光器的泵浦功率。光纤合束器本身的热效应制约了功率的进一步提升。由于所有泵浦光功率全部集中在合束器熔接处，即使很小的损耗也会导致较大的功率损失，从而在体积相对较小的光纤上产生严重的热负荷。
[0004]因此降低合束器损耗和加强合束器的热管理对高功率光纤激光器的设计至关重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种改进的光纤合束器的结构，采用分布式的光纤熔接方式，同时结合中心散热，使得合束器能够承受更大的功率。
[0006]本发明提供一种适合于大功率光纤激光合束的光纤泵浦合束器，包括:
[0007]将信号光纤缠绕在中空的热沉上，形成螺旋状，依据光纤长度在热沉表面缠绕N圈，N为整数，在每圈的固定位置，从信号光纤的侧面耦合一路光纤，连接泵浦源。
[0008]其中所述热沉是导热能力强的金属或非金属，热沉中心通有流动的冷却液，冷却液导热能力强的液体。
[0009]其中最多熔接N路光纤，形成(N+l) X I合束器。
[0010]其中光纤每圈根据散热需要，间隔一定的距离。
[0011]本发明的合束器结构特征为:
[0012]1.信号光纤缠绕在中空的热沉上，热沉是导热能力强的金属或非金属，如金、铜、销等。
[0013]2.热沉中心通有流动的冷却液，冷却液是水、纳米流体等导热能力强的液体。
[0014]3.信号光纤在热沉外表面缠绕，形成螺旋状。依据光纤长度在热沉表面缠绕N圈，N为整数。光纤每圈根据散热需要，间隔一定的距离。
[0015]4.在每圈的固定位置，从信号光纤的侧面耦合一路光纤，连接泵浦源，可最多熔接N路光纤，形成(N+l) X I合束器。
[0016]本发明采用分布式多点耦合和中心冷却的方式，稳定可靠、散热性能好、集成度高，无需额外的热沉冷却装置。
【附图说明】
[0017]为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及丰田详细说明如后，其中:
[0018]图1是传统的(N+1)X1合束器的结构(N = 6，中间的光纤为信号传输光，周围的6路光纤连接泵浦源，6+1路光纤熔接在一点)；
[0019]图2是本发明的光纤合束器结构。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
[0021]图2所示(图中N = 6)为一种本发明的光纤合束器的结构，采用分布式的光纤熔接方式，同时结合中心散热，使得合束器能够承受更大的功率，结构特征为:
[0022]1.信号光纤缠绕在中空的热沉上，热沉是导热能力强的金属铜。
[0023]2.热沉中心通有流动的冷却液，冷却液是水。
[0024]3.信号光纤在热沉外表面缠绕，形成螺旋状。依据光纤长度在热沉表面缠绕6圈。光纤每圈根据散热需要，间隔一定的距离。
[0025]4.在每圈的固定位置，从信号光纤的侧面耦合一路光纤，连接泵浦源，每圈熔接I路光纤，共恪接6根光纤，形成(6+1) X I光纤合束器。
[0026]本发明采用分布式多点耦合和中心冷却的方式，稳定可靠、散热性能好、集成度高，无需额外的热沉冷却装置。
[0027]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种适合于大功率光纤激光合束的光纤泵浦合束器，包括: 将信号光纤缠绕在中空的热沉上，形成螺旋状，依据光纤长度在热沉表面缠绕N圈，N为整数，在每圈的固定位置，从信号光纤的侧面耦合一路光纤，连接泵浦源。2.如权利要求1所述的光纤泵浦合束器，其特征在于，所述热沉是导热能力强的金属或非金属，热沉中心通有流动的冷却液，冷却液导热能力强的液体。3.如权利要求1所述的光纤泵浦合束器，其特征在于，最多熔接N路光纤，形成(N+1)X1合束器。4.如权利要求1所述的光纤泵浦合束器，其特征在于，光纤每圈根据散热需要，间隔一定的距离。
【专利摘要】本发明提供了一种适合于大功率光纤激光合束的光纤泵浦合束器，将信号光纤缠绕在中空的热沉上，形成螺旋状，依据光纤长度在热沉表面缠绕N圈，N为整数，在每圈的固定位置，从信号光纤的侧面耦合一路光纤，连接泵浦源。该结构区别于传统的光纤合束器，采用分布式多点耦合和中心冷却的方式，稳定可靠、散热性能好、集成度高，无需额外的热沉冷却装置。
【IPC分类】H01S3/042, H01S3/091
【公开号】CN104917041
【申请号】CN201510348831
【发明人】杨盈莹, 林学春, 赵亚平, 汪楠, 王丽荣, 刘燕楠
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月23日