光纤激光器腔镜及使用该腔镜的光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光器腔镜及使用该腔镜的激光器，特别是一种光纤激光器腔镜及使用该腔镜的光纤激光器，可广泛应用于光纤激光器系统中。
【背景技术】
[0002]激光谐振腔镜是激光器中不可或缺的部件。目前，光纤激光器中采用的腔镜主要有两种，一种是将光学薄膜元件与光纤端面直接靠在一起作为腔镜，另一种是采用光纤光栅作为腔镜。其中，第一种腔镜结构简单且成本低，但可靠性低；第二中腔镜可靠性高，但成本也高。
[0003]光纤激光器是一种性能优异的固态激光器，在工业和军事领域有广泛的应用。但目前制造成本较高，限制了它的大规模应用。
[0004]本发明的目的是提供一种低成本、高可靠性的腔镜，并利用该腔镜降低光纤激光器的成本。
【发明内容】
[0005]本发明的技术方案概括如下:
[0006]一种光纤激光器腔镜，由光纤、液体和光学薄膜元件组成，其中:光纤端面和光学薄膜元件靠在一起或留有微缝，液体在光纤端面和光学薄膜元件间的缝隙中流动。
[0007]所述光纤端面与光纤轴线尽可能垂直。
[0008]所述光纤端面为一大曲率半径的圆弧面，且曲率中心在光纤轴线上。
[0009]所述光纤端面轴线与所述光学薄膜元件法线尽可能平行。
[0010]所述光纤或者为增益光纤，或者为普通光纤。
[0011]所述光学薄膜元件或者是反射镜，或者是二向色镜，或者是分光镜。
[0012]所述液体或者是水，或者是液态有机物。
[0013]一种采用上述光纤激光器腔镜的光纤激光器，由增益光纤、泵浦合束器、激光腔镜组成，其中:激光腔镜由光纤、液体和光学薄膜元件组成，光纤端面和光学薄膜元件靠在一起或留有微缝，液体在光纤端面和光学薄膜元件间的缝隙中流动。
[0014]本发明的效果在于:可以大幅降低光纤激光器腔镜的成本，并大幅提高可靠性。
【附图说明】
[0015]图1为本发明提出的光纤激光器腔镜的结构示意图。
[0016]图2为本发明提出的光纤激光器的一种可行的结构示意图。
[0017]图3为本发明提出的光纤激光器的第二种可行的结构示意图。
[0018]图4为本发明提出的光纤激光器的第三种可行的结构示意图。
[0019]其中:1为光纤,2为光学薄膜元件,3为液体,4为增益光纤,5F为前向泵浦合束器，5B为后向泵浦合束器，11F为前光纤激光腔镜，11B为后光纤激光腔镜。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例详细说明本发明提出的光纤激光器腔镜及采用该激光腔镜的光纤激光器。
[0021]图1为本发明提出的光纤激光器腔镜的结构示意图。其中:1为光纤，2为光学薄膜元件，3为液体。其工作原理是光纤输出的光通过流动的液体后被光学薄膜元件全反射或部分反射，又重新耦合进光纤，光学薄膜元件对光束的作用还可以有波长选择性。
[0022]这种结构的光纤激光器腔镜与传统的光纤薄膜元件型腔镜相比，带来两个好处:一是增加了耦合效率，二是将器件中的热量方便地携带了出来。所带来的直接效果是腔镜的耐受功率大幅提升，可靠性同时也大幅提升。
[0023]在该发明中，光纤1的一种处理方法是将端面加工成平面，且端面与光纤轴线要尽可能垂直。当它与光学薄膜元件2靠在一起时，由于两个平面不可能完全接触，中间总有缝隙，液体3就在缝隙间流动。在光纤激光器腔镜中，对信号光插损的关注要远高于对泵浦光的关注，为了保证信号光的耦合效果，一种方法是在两个元件中留有微缝，通过调整两者的相对位置和方位，使信号光达到最佳状态。
[0024]在该发明中，为了使信号光的效果最好，可以将光纤1的端部加工成球面，且尽可能使曲率中心位于光纤轴线上，这样可以使光纤芯部位于最高点，容易调整光纤1端部与光学薄膜元件2的相对位置关系，使信号光达到最佳状态。所加工球面的曲率半径在保证光纤芯位于端面最高点的条件下要尽可能大。
[0025]在该发明中，光纤腔镜采用的光纤可以与光纤激光器采用的光纤一样，即采用增益光纤，也可以采用常规光纤，该常规光纤除没掺杂外，结构参数与光纤参数与激光器采用的增益光纤相同。
[0026]在该发明中，根据腔镜在激光器中的位置和对腔镜的不同要求，对光学薄膜元件2的要求可以是反射镜，也可以是二向色镜，还可以是分光镜。比如说:如果作为前腔镜用，且前腔镜位于前泵浦合束器的外侧，光学薄膜元件2就是全反射镜，它将信号光和泵浦光全部反射回光纤；如果作为前腔镜用，且前腔镜位于前泵浦合束器的内侧，光学薄膜元件2就是二向色镜，它将信号光全部反射回光纤，而将泵浦光全部透过；如果作为前后腔镜用，要求就更复杂，根据使用情况，光学薄膜元件2可以是分光镜，也可以是二向色镜。
[0027]在该发明中，通常使光纤1的轴线与光学薄膜元件2的表面法线尽可能平行，以增加光的耦合效率。在制造腔镜过程中，通过位置调整来达到最佳效果。
[0028]在该发明中，所用的流动液体可以是水，也可以是液态有机物。常用的液态有机物有甘油，它的折射率与石英光纤很接近，除了有很好的耦合效果，还可以抑制光纤端面的回向反射。
[0029]本发明所提出的光纤激光器是一种采用了本发明前面提出的光纤激光器腔镜的光纤激光器。尽管光纤激光器的结构多种多样，但都离不开增益光纤、泵浦合束器和激光腔镜。与传统光纤激光器不同的是，本发明所提出的光纤激光器采用的激光腔镜由光纤、液体和光学薄膜元件组成。其中，光纤端面和光学薄膜元件靠在一起或留有微缝，液体在光纤端面和光学薄膜元件间的缝隙中流动。这种激光器在降低成本的同时，可以增加激光器可运行的最大功率和可靠性。
[0030]图2为本发明提出的光纤激光器的一种可行的结构示意图。这是一种后向泵浦的光纤激光器。其中，4为增益光纤,5B为后向泵浦合束器,11F为前光纤激光腔镜，11B为后光纤激光腔镜。前激光腔镜11F采用图1所示结构，光学薄膜元件为一全反射镜，将信号光和泵浦光同时反射回增益光纤。后激光腔镜11B采用图1所示结构，光学薄膜元件2为一分光镜，将一小部分信号光和泵浦光反射回光纤。液体3可以是水，也可以是液体有机物，如甘油。这种激光器可以大幅减少增益光纤的使用量，进一步降低激光器的成本。
[0031]图3为本发明提出的光纤激光器的第二种可行的结构示意图。这是一种前向泵浦的光纤激光器。其中，4为增益光纤，5F为前向泵浦合束器，11F为前光纤激光腔镜，11B为后光纤激光腔镜。前光纤激光腔镜11F采用图1所示结构，光学薄膜元件2为一二向色镜，它将信号光全反射，而将泵浦光全部透射。后激光腔镜11B采用图1所示结构，光学薄膜元件2为一二向色镜，它将一小部分信号光反射回光纤，并将泵浦光全部反射回光纤。液体3可以是水，也可以是液体有机物，如甘油。这种激光器可以大幅减少增益光纤的使用量，进一步降低激光器的成本。
[0032]图4为本发明提出的光纤激光器的第三种可行的结构示意图。这是一种双向泵浦的光纤激光器。其中，4为增益光纤,5F为前向泵浦合束器,5B为后向泵浦合束器，11F为前光纤激光腔镜，11B为后光纤激光腔镜。前激光腔镜11F采用图1所示结构，光学薄膜元件为一全反射镜，将信号光反射回增益光纤。后激光腔镜11B采用图1所示结构，光学薄膜元件2为一分光镜，将一小部分信号光反射回光纤。液体3可以是水，也可以是液体有机物，如甘油。
[0033]本发明提出的光纤激光器腔镜可以做到成本低、可靠性高、耐受功率高。本发明提出的采用这种特殊腔镜的激光器具有较大的价格优势。
【主权项】
1.一种光纤激光器腔镜，由光纤、液体和光学薄膜元件组成，其特征是:光纤端面和光学薄膜元件靠在一起或留有微缝，液体在光纤端面和光学薄膜元件间的缝隙中流动。2.根据权利要求1所述的光纤激光器腔镜，其特征是:所述光纤端面与光纤轴线尽可能垂直。3.根据权利要求1所述的光纤激光器腔镜，其特征是:所述光纤端面为一大曲率半径的圆弧面，且曲率中心在光纤轴线上。4.根据权利要求1所述的光纤激光器腔镜，其特征是:所述光纤端面轴线与所述光学薄膜元件法线尽可能平行。5.根据权利要求1所述的光纤激光器腔镜，其特征是:所述光纤或者为增益光纤，或者为普通光纤。6.根据权利要求1所述的光纤激光器腔镜，其特征是:所述光学薄膜元件或者是反射镜，或者是二向色镜，或者是分光镜。7.根据权利要求1所述的光纤激光器腔镜，其特征是:所述液体或者是水，或者是液态有机物。8.一种采用权利要求1所述的光纤激光器腔镜的光纤激光器，由增益光纤、泵浦合束器、激光腔镜组成，其特征是:所述激光腔镜由光纤、液体和光学薄膜元件组成，光纤端面和光学薄膜元件靠在一起或留有微缝，液体在光纤端面和光学薄膜元件间的缝隙中流动。
【专利摘要】本发明涉及一种激光器腔镜及使用该腔镜的激光器，特别是一种光纤激光器腔镜及使用该腔镜的光纤激光器，可广泛应用于光纤激光器系统中。该光纤激光器腔镜由光纤、液体和光学薄膜元件组成，其中：光纤端面和光学薄膜元件靠在一起或留有微缝，液体在光纤端面和光学薄膜元件间的缝隙中流动。本发明的效果在于：可以大幅降低光纤激光器腔镜的成本，并大幅提高可靠性。
【IPC分类】H01S3/08, H01S3/067
【公开号】CN105337150
【申请号】CN201410393396
【发明人】方强, 方笑尘
【申请人】方强
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2014年8月7日