专利名称：侧向泵浦光纤结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及光纤激光器和光纤放大器，具体地指一种用于光纤激光器和光纤放大器的侧向泵浦光纤结构及其制造方法。
背景技术：
随着高功率光纤耦合技术和泵浦技术的迅猛发展，高功率光纤激光器和高功率光纤放大器在激光材料加工、国防军事、激光医疗以及科学研究等领域取得了长足的进步，并展现了广泛的应用前景，成为二十一世纪以来的研究热点。目前单根光纤的输出功率已经在千瓦量级，此项技术包含了泵浦光源技术、电源技术、热管理技术、光纤技术，以及非常关键的泵浦技术。其中除了泵浦光源技术外，泵浦技术是实现高性能光纤激光器和光纤放大器的关键和瓶颈。泵浦技术一般来说，指的是如何将泵浦光源的能量有效地耦合进入有源光纤、并被有源光纤纤芯有源掺杂介质离子吸收的方法或技术。因此泵浦技术一般也可称为耦合方法或耦合技术。大功率光纤激光器或光纤放大器泵浦的耦合方式一般有两种端面泵浦和侧向 (侧面)泵浦。端面泵浦方式转换效率高，但激光的输出功率受端面损伤阈值的限制，降低了泵浦光的耦合效率，也不利于散热控制，从而限制了泵浦光的最大入纤功率和输出激光的光束质量，不适合做大功率激光器；更为严重的问题是，端面泵浦方式将会用到较多的光学耦合器件，这对光学耦合系统的精密程度要求较高，不利于系统的集成，而且光学耦合器件的使用将使得整个系统的稳定性、抗震动性能变差，这使得其系统的使用环境和条件变得苛刻、系统维护成本很高。针对端面泵浦方式的弱点，人们又进一步发展了光纤耦合的侧向泵浦方式。该方式使泵浦光从双包层光纤的侧面耦合进内包层中，不再受制于端面面积，而且侧向泵浦技术的灵活性也为光纤激光应用带来了新思路和方法，侧向泵浦技术主要有V型槽侧面泵浦耦合、嵌入反射镜式泵浦耦合、角度磨抛侧面泵浦耦合、熔锥侧面泵浦耦合(应用光学， Vol. 32No. 3)。Grudinin. Α. B.等人(国际专利 WO 00/67350，美国专利 US7660034、US7221822) 发明了两类光纤——泵浦光纤和有源光纤之间互相接触的边耦合方法，其原理如说明书附图部分的图1所示，其优点是无端面耦合或者熔接而产生的热量集聚点，这一点十分有利于高功率激光系统；而且是将泵浦光均勻连续地导向有源光纤芯区，这样相比于一般的侧向泵浦方法而言，较大地拓展了耦合长度。但是，其缺点也很明显首先是对设备要求很高、 成本高；而且工艺灵活性差，再者由于两种圆形光纤波导的玻璃包层之间，在横截面上理论上实现光学接触的只是一个点，沿光纤纵向看就是一条线，因此这种技术对于更大功率的光纤激光器应用来说是不可行的；再者，这些文献对两类光纤波导本身并未详细的设计，这对泵浦效率的提高是很大的制约；最后，由于泵浦吸收效率较低，因此所需光纤长度较长， 这对于光纤激光器或光纤放大器在高功率工作条件下的非线性抑制，是十分不利的。授权公告号为CN 1284013的中国专利《外包层为泵浦光波导的双包层光纤的光源侧边耦合方法》描述的侧边耦合方式为其双包层光纤往复缠绕，使其在某一区域紧密排列成一列，并把这一区域用与外包层相同的材料涂成一完整表面，再将泵浦光耦合棱镜与该表面完全光学接触。这种做法的缺点是用到了耦合棱镜之类的光学器件，这不利于光纤激光器或光纤放大器的高稳定性集成，而且效率很低。授权公告号为CN 101038353的中国专利《一种高功率包层泵浦单模输出多芯光纤及其制作方法》中介绍了一种高功率包层泵浦单模输出多芯光纤的制作方法，其特征是多芯光纤的包层内存在多个相互平行的结构一致的增益介质纤芯。这种技术对解决稀土预制棒纤芯区域很难做大有些益处，因为多个小的纤芯可同时起到增益的作用。但这样做，实际上对多芯光纤的设计提出了更大的挑战，因为极小的不恰当设计也会导致激光输出光束质量的劣化。授权公告号为CN210590的中国专利《泵浦光源的侧边耦合方法》也描述了一种侧边耦合方法，其使用多模光纤作为泵浦输入光纤，和双包层光纤进行侧边耦合，其方法是将二者其中一段光纤长度上剥除涂层，然后将二者绕制成圈并保持光学接触，光学接触指的是相互熔融或者互相紧靠在一起。但是此方法并不具备好的实际操作性，而且更重要的问题是，因为只能使用拉锥机等设备对多根光纤进行熔融拉锥或者拉细，使得这种方法仅能使很短长度段的光纤实现光学接触，这事实上会限制泵浦吸收。因此该方法本质上和常见的融锥侧面耦合方法一样，也无法实现很高的耦合效率，从而难以支持高功率激光工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种侧向泵浦光纤结构及其制造方法，其光纤结构的泵浦效率高，而制造工艺和耦合设备简单、成本低，尤其适合于高功率光纤激光器和光纤放大器。为解决上述技术问题，本发明提供的一种侧向泵浦光纤结构，包括至少一根有源光纤，用于产生激光或者对激光进行放大；以及至少一根无源光纤，用于连接泵浦源；所述有源光纤和无源光纤之间沿径向光学接触。上述技术方案中，所述有源光纤包括纤芯和包层；所述纤芯为稀土元素掺杂的石英玻璃，所述稀土元素为镱、铒、铥、钬、镨、铷中的至少一种。上述技术方案中，所述有源光纤的纤芯直径为10 40μπι。进一步地，所述有源光纤的纤芯直径为10μπι、15μπι、20μπι、25μπι、30μπι、35μπι 中的一种。上述技术方案中，所述有源光纤的纤芯折射率均勻分布；或者纤芯中心的折射率均勻，纤芯边缘较纤芯中心的折射率高，且纤芯边缘与纤芯中心的折射率差值Δ满足Δ < 0.001。这是为了保证有源光纤支持高功率激光器在大模场条件下很好地单模工作所采取的设计。纤芯折射率凸起是相于对其中心均勻折射率部分而言。该折射率剖面的设计， 可以使得在高功率工作情况下，光纤纤芯的能量向纤芯的边沿有所拓展，从而使得激光能量更加均勻的分布在纤芯，避免纤芯中心能量密度过高。上述技术方案中，所述有源光纤可以为偏振保持光纤。上述技术方案中，所述有源光纤的包层为一层且为玻璃材质，包层较纤芯的折射率低，且包层相对纤芯的数值孔径小于0. 2。
进一步地，所述包层相对纤芯的数值孔径为0. 18,0. 12、0. 08、0. 07、0. 06、0. 05、 0. 04,0. 03 中的一个。上述技术方案中，所述有源光纤的包层包括内包层和外包层；所述内包层为掺杂玻璃材质，内包层较纤芯的折射率低，且内包层相对纤芯的数值孔径小于0.1 ；外包层为玻璃材质，外包层较内包层的折射率低，且外包层相对内包层的数值孔径小于0. 2。进一步地，所述内包层相对纤芯的数值孔径为0. 08,0. 07,0. 06,0. 05,0. 04,0. 03、 0. 02中的一个；所述外包层相对内包层的数值孔径为0. 18,0. 12,0. 08,0. 07,0. 06,0. 05、 0. 04,0. 03 中的一个。此外，有源光纤的折射率剖面设计还满足大模场单模工作条件，因此其归一化常数V =2^Hh于2. 405或者略大于2. 405，但一般不超过5。其中a为纤芯半径，λ
为工作波长。H1和η2分别代表紧邻纤芯中心区域的包层折射率和纤芯中心区域的折射率。上述技术方案中，所述无源光纤为石英玻璃材质和/或氟元素掺杂的石英玻璃材质。进一步地，所述无源光纤的直径为50 600 μ m。更进一步地，所述无源光纤的直径为50 μ m、62. 5 μ m、100 μ m、125 μ m、200 μ m、 250μπι、300μπι、400μπι、600μπι 中的一种。上述技术方案中，所述无源光纤的折射率小于或者等于有源光纤最外层的折射率。上述技术方案中，所述有源光纤和无源光纤的横截面为圆形或者边数不超过二十的正多边形。进一步地，所述有源光纤和无源光纤的横截面为正八边形或者正十二边形。本发明提供的一种侧向泵浦光纤结构的制造方法，它包括如下步骤1)分别制备有源光纤预制棒和无源光纤预制棒；2)将制备好的有源光纤预制棒和无源光纤预制棒分别拉丝，并制成有源光纤和无源光纤；3)将至少一根有源光纤和至少一根无源光纤进行耦合，使有源光纤和无源光纤之间沿径向光学接触。上述技术方案的所述步骤1)中，有源光纤预制棒和无源光纤预制棒的横截面为边数不超过二十的正多边形。进一步地，所述步骤幻中，有源光纤预制棒和无源光纤预制棒的拉丝温度为 1800 1900°C，拉丝速度为 50 100m/min。上述技术方案的所述步骤幻的具体工艺过程为3. 1)剥除涂覆层分别剥除有源光纤和无源光纤的涂覆层；3. 2)清洁；3. 3)干燥；3. 4)合束将有源光纤和无源光纤进行合束处理，使有源光纤和无源光纤沿径向光学接触；3. 5)扭转将有源光纤和无源光纤进行扭转，使其充分接触；
3. 6)涂覆在合束且扭转后的光纤外部均勻涂覆低折射率的涂覆材料；低折射率是相对于纯石英材料的折射率而言的，本发明中所述低折射率材料的折射率为1. 37 1. 40。3. 7)固化对涂覆后的光纤进行紫外光照射使涂覆材料固化。上述技术方案的所述步骤幻可以是在本发明公开的一种设备中进行，该设备包括依次设置的至少两个光纤盘，用于盘绕拉制好的至少一根有源光纤和至少一根无源光纤；剥光纤器；清洁池；干燥炉；光纤合束装置；扭转器；涂覆器；以及固化炉。应用该设备的步骤3)具体为3. 1)用剥光纤器剥除涂覆层分别剥除有源光纤和无源光纤的涂覆层；3. 2)将剥除涂覆层后的有源光纤和无源光纤放入清洁池清洁；3. 3)将清洁后的光纤置于干燥炉中干燥；3. 4)合束将有源光纤和无源光纤在光纤合束装置中进行合束处理，使有源光纤和无源光纤沿径向光学接触；3. 5)扭转将有源光纤和无源光纤用扭转器进行扭转，使其充分接触；3. 6)涂覆用涂覆器在合束且扭转后的光纤外部均勻涂覆低折射率的涂覆材料；3. 7)固化在固化炉中对涂覆后的光纤进行紫外光照射使涂覆材料固化。与背景技术部分提及的现有侧向泵浦光纤相比，本发明能够针对具体的光纤激光器或光纤放大器的要求，设计特定折射率结构的两类光纤，然后再进行侧向泵浦光纤结构的制作，具有更好的实际操作性，且由于从无源光纤到有源光纤的包层、纤芯，折射率是逐步增加的，所以在泵浦光能量从无源光纤一侧导向有源光纤一侧的过程中，经过的折射率是也是一步一步增加的，这使得泵浦光能量从无源光纤向有源光纤纤芯的转移是逐渐、连续的，且无热量集中点，所以是严格的单向传输，即泵浦光能量将很难再传导回无源光纤， 其泵浦效率很高；当有源光纤和无源光纤采用正多边形横截面形状时，两类光纤耦合后存在很大的光学接触面积，能够极大地提高泵浦效率。除了侧向泵浦光纤结构产品本身，与Grudinin. A. B.等人公开的制造工艺相比， 本发明的方法将光纤制造与耦合分步进行，使得本发明相比Gudinin. A. B.等人的制造方法更加具备灵活性。具体来说，本发明按照事先设计的参数制作出两类光纤，可根据实际需要对其进行更加自由的设计并实现光学接触，且该方法也使得光纤预制棒的设计更加自由，而不必受到光纤拉丝的制约，因为如果按照Gudinin. A. B.等人的方案，拉丝过程中被合束的两类光纤的拉丝速度必须相同，这势必会影响预制棒光学参数和几何参数的设计， 不仅增加了设计难度，而且极大地限制了制作侧向泵浦光纤结构的自由度。另一方面，本发明的技术方案相比Gudinin. A. B.等人的方案还拥有低成本的优势，这是因为两类光纤能够依次制备，所使用的拉丝塔设备只需一套即可，也不必在同一拉丝炉里拉制两根甚至多根预制棒，这使得其工艺简单、成本较低、可靠性高。
图1为美国专利US7221822中光纤侧向耦合的原理图；图加为本发明的侧向泵浦光纤结构实施例1中有源光纤的折射率分布图，图2b 为本发明实施例1中一种无源光纤的折射率分布图，图2c为本发明实施例1中另一种无源
7光纤的折射率分布图；图3a为本发明的侧向泵浦光纤结构实施例2中有源光纤的折射率分布图，图北为本发明实施例2中一种无源光纤的折射率分布图，图3c为本发明实施例2中另一种无源光纤的折射率分布图；图如为本发明的侧向泵浦光纤结构实施例3中有源光纤的折射率分布图，图4b 为本发明实施例3中一种无源光纤的折射率分布图，图如为本发明实施例3中另一种无源光纤的折射率分布图；图fe为本发明的侧向泵浦光纤结构实施例4中有源光纤的折射率分布图，图恥为本发明实施例4中一种无源光纤的折射率分布图，图5c为本发明实施例4中另一种无源光纤的折射率分布图；图6a为本发明的侧向泵浦光纤结构实施例5中有源光纤的折射率分布图，图6b 为本发明实施例5中一种无源光纤的折射率分布图，图6c为本发明实施例5中另一种无源光纤的折射率分布图；图7为本发明使用的一种光纤制造设备的结构示意图；图8为本发明使用的另一种光纤制造设备的结构示意图；图9a和图9b分别为图7设备制成的两种侧向泵浦光纤结构的截面图；图10为图8设备制成的侧向泵浦光纤结构的截面图；图11为图7设备制成的侧向泵浦光纤结构应用于光纤放大器的原理图；图12为图8设备制成的侧向泵浦光纤结构应用于光纤放大器的原理图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述图1为一种现有侧向泵浦光纤结构的原理图，因在背景技术部分已作了详细描述，于此不再赘述。实施例1 如图2(a) 图2(c)所示，该实施例的有源光纤折射率分布如图2 (a)所示，分为三层，纤芯21为掺镱石英玻璃，其折射率最高。围绕纤芯21的是一个环形的、掺杂铝元素的石英玻璃材质的内包层22，内包层22比纤芯21的折射率低，二者的折射率差为0. 0007。最外边的外包层23为高纯石英玻璃材质，其折射率比内包层22的折射率低，二者折射率差值为0.004。无源光纤对可以是单一的高纯石英玻璃材质，其折射率为1.4575，如图2(b)所示；也可以是带有少量氟元素掺杂25的高纯石英玻璃材质，其折射率为1.4572，如图2(c) 所示。设计好折射率分布后，即可制备相应有源光纤和无源光纤的预制棒，光纤预制棒的横截面可以是圆形，也可以是正多边形，如正八边形、正十二边形，一般不超过正二十边形。然后，将有源光纤预制棒和无源光纤预制棒分别拉丝，制成有源光纤和无源光纤， 其直径根据具体需要确定，本实施例中有源光纤和无源光纤的直径均为125 μ m。其中，有源光纤的纤芯21直径为10 μ m,内包层22相对纤芯21的数值孔径为0. 08，外包层23相对内包层22的数值孔径为0.12。
接下来，将有源光纤和无源光纤各一根放入图7所示设备进行侧向泵浦光纤结构的制作，其工艺流程如下将有源光纤和无源光纤分别绕在光纤盘71、72上；将两类光纤拉出并同时用剥光纤器73剥除涂覆层，剥光纤器73使用的是二氧化碳激光器，其功率为10W，工作波长为10. 6 μ m ；进入清洁池74清洁；进入干燥炉75干燥；两根光纤在光纤合束装置76中进行合束处理，合束之后这两根光纤沿径向充分接触，该接触状态沿光纤纵向一直延伸；合束后的光纤进入扭转器77进行扭转，使两根光纤更加充分地保持光学接触，同时，可有效抵御之后使用过程中外界应力对光学接触状态的破坏；进入涂覆器78，涂覆低折射率材料。本实施例中其折射率为1. 38 ；进入固化炉79，对涂覆后的光纤进行紫外光照射使涂覆材料固化；最后，对制作好的侧向泵浦光纤结构进行盘绕、包装待用。制作好的侧向泵浦光纤结构的横截面如图9(a)或图9(b)所示，图9 (a)中，两根光纤的横截面均为正八边形；图9(b)中，两根光纤的横截面均为正十二边形。正多边形的横截面，较普通圆形横截面，两光纤的光学接触面积更大，泵浦光向有源光纤的能量传递会更好。制作好的该侧向泵浦光纤结构在光纤放大器中的应用如图11所示，信号光111进入有源光纤，泵浦光112及115从无源光纤两端分别进入，实现双向泵浦。信号光通过按照上述工艺流程制成的侧向泵浦光纤结构的合束光纤113后得到放大的信号光114。实施例2:如图3(a) 图3(c)所示，本实施例的其它结构与实施例1相同，区别仅在于其有源光纤的折射率分布和尺寸参数不同。如图3(a)所示，该有源光纤也分为纤芯31、内包层 32和外包层33三层，纤芯31中心的折射率均勻，纤芯31边缘较纤芯31中心的折射率略高，且二者的折射率差值Δ为0.0002。这种设计可以使得在高功率工作情况下，光纤纤芯 31的高斯型的能量分布向纤芯31边缘有所拓展，从而使得激光能量相对均勻地分布在纤芯31区域，避免纤芯31区域中心能量密度过高。如图3(b)和3(c)所示，其无源光纤的折射率分布与实施例1相同。本实施例中，有源光纤和无源光纤的直径均为250μπι。其中，有源光纤的纤芯31直径为30 μ m,内包层32相对纤芯31的数值孔径为0. 04，外包层33相对内包层32的数值孔径为0. 06。本实施例的制备方法也与实施例1相同，只是在制备光纤预制棒时，其折射率分布有所不同。实施例3 如图4(a) 图4(c)所示，本实施例中，有源光纤的折射率分布与实施例2中的有源光纤相同。区别仅在于其无源光纤44。该无源光纤44的折射率为1.4570，略低于有源光纤外包层43的玻璃材质的折射率，该无源光纤中心也可是氟元素掺杂45更多的玻璃材料，其折射率略为1.4565。本实施例中，有源光纤和无源光纤的直径均为250μπι。其中，有源光纤的纤芯41直径为25 μ m,内包层42相对纤芯41的数值孔径为0. 02，外包层43相对内包层42的数值孔径为0. 04。本实施例的制备方法也与实施例1相同，只是在制备光纤预制棒时，其折射率分布有所不同。实施例4 如图5(a) 图5(c)所示，本实施例的有源光纤为纤芯51和包层52两层，纤芯51 的折射率最高；无源光纤33与实施例1相同。本实施例中，有源光纤和无源光纤的直径均为400 μ m。其中，有源光纤的纤芯51的直径为25 μ m，包层52相对于纤芯51的数值孔径为 0. 18。本实施例的制备方法也与实施例1相同，只是在制备光纤预制棒时，其折射率分布有所不同。实施例5 如图6(a) 图6(c)所示，本实施例中，有源光纤的折射率分布与实施例4相同， 无源光纤63的折射率与实施例3中的无源光纤44相同。本实施例中，有源光纤和无源光纤的直径均为400 μ m。其中，有源光纤的纤芯61的直径为20 μ m,包层62相对于纤芯61 的数值孔径为0. 06。本实施例的制备方法也与实施例1相同，只是在制备光纤预制棒时，其折射率分布有所不同。实施例6 上述实施例中的有源光纤和无源光纤均适用于本实施例，其区别仅在于本实施有两根无源光纤，如图10所示，且两根无源光纤分别与有源光纤光学接触。本实施例的制备方法与上述实施例类似，只是处理的光纤数目为三根，具体来说 制备好一根有源光纤预制棒和两根无源光纤预制棒后，分别拉丝，制成一根有源光纤和两根无源光纤；将三根光纤分别绕在光纤盘801、802、803上；将三根光纤拉出并同时用剥光纤器804剥除涂覆层，剥光纤器804使用的是二氧化碳激光器，其功率为10W，工作波长为10. 6 μ m ；进入清洁池805，除去表面残渣；进入干燥炉806干燥；三根光纤在光纤合束装置807中进行合束处理；合束后的光纤进入扭转器808进行扭转，使三根光纤充分的光学接触；进入涂覆器809，涂覆低折射率材料；进入固化炉810，对涂覆后的光纤进行紫外光照射使涂覆材料固化；最后，对制作好的侧向泵浦光纤结构进行盘绕、包装待用。制作好的该侧向泵浦光纤结构在光纤放大器中的应用如图12所示，信号光122进入有源光纤，泵浦光121、123、125、127分别进入无源光纤。信号光通过按照上述工艺流程制成的侧向泵浦光纤结构的合束光纤1 后得到放大的信号光126。本发明的核心在于根据需要精确设计有源光纤和无源光纤的折射率分布，实现侧向泵浦效率的优化，且光纤的拉制和该侧向泵浦光纤结构的制作分别进行，简化了工艺、降低了成本，所以其保护范围并不限于上述实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神，例如有源光纤和无源光纤都不限于一根，其排布也不限于图9(a)、图9(b)和图10所示；有源光纤和无源光纤的折射率分布也不仅是图2至图6的几种组合方式等。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
权利要求
1.一种侧向泵浦光纤结构，其特征在于它包括至少一根有源光纤，用于产生激光或者对激光进行放大；以及至少一根无源光纤，用于连接泵浦源；所述有源光纤和无源光纤之间沿径向光学接触。
2.根据权利要求1所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述有源光纤包括纤芯和包层；所述纤芯为稀土元素掺杂的石英玻璃，所述稀土元素为镱、铒、铥、钬、镨、铷中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述有源光纤的纤芯直径为 10 40 μ m。
4.根据权利要求3所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述有源光纤的纤芯直径为 10 μ m、15 μ m、20 μ m、25 μ m、30 μ m、35 μ m 中的一种。
5.根据权利要求2所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述有源光纤的纤芯折射率均勻分布；或者纤芯中心的折射率均勻，纤芯边缘较纤芯中心的折射率高，且纤芯边缘与纤芯中心的折射率差值Δ满足Δ <0.001。
6.根据权利要求2所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述有源光纤为偏振保持光纤。
7.根据权利要求2所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述有源光纤的包层为一层且为玻璃材质，包层较纤芯的折射率低，且包层相对纤芯的数值孔径小于0. 2。
8.根据权利要求7所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述包层相对纤芯的数值孔径为 0. 18,0. 12,0. 08,0. 07,0. 06,0. 05,0. 04,0. 03 中的一个。
9.根据权利要求2所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述有源光纤的包层包括内包层和外包层；所述内包层为掺杂玻璃材质，内包层较纤芯的折射率低，且内包层相对纤芯的数值孔径小于0. 1 ；外包层为玻璃材质，外包层较内包层的折射率低，且外包层相对内包层的数值孔径小于0.2。
10.根据权利要求9所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述内包层相对纤芯的数值孔径为 0. 08,0. 07,0. 06,0. 05,0. 04,0. 03,0. 02 中的一个。
11.根据权利要求9所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述外包层相对内包层的数值孔径为 0. 18,0. 12,0. 08,0. 07,0. 06,0. 05,0. 04,0. 03 中的一个。
12.根据权利要求1所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述无源光纤为石英玻璃材质和/或氟元素掺杂的石英玻璃材质。
13.根据权利要求12所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述无源光纤的直径为 50 600 μ m0
14.根据权利要求13所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述无源光纤的直径为 50 μ m、62. 5 μ m、100 μ m、125 μ m、200 μ m、250 μ m、300 μ m、400 μ m、600 μ m 中的一种。
15.根据权利要求12所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述无源光纤的折射率小于或者等于有源光纤最外层的折射率。
16.根据权利要求1至15中任一权利要求所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述有源光纤和无源光纤的横截面为圆形或者边数不超过二十的正多边形。
17.根据权利要求16所述的侧向泵浦光纤结构，其特征在于所述有源光纤和无源光纤的横截面为正八边形或者正十二边形。
18.—种权利要求1所述侧向泵浦光纤结构的制造方法，其特征在于，它包括如下步骤1)分别制备有源光纤预制棒和无源光纤预制棒；2)将制备好的有源光纤预制棒和无源光纤预制棒分别拉丝，并制成有源光纤和无源光纤；3)将至少一根有源光纤和至少一根无源光纤进行耦合，使有源光纤和无源光纤之间沿径向光学接触。
19.根据权利要求18所述的侧向泵浦光纤结构的制造方法，其特征在于，所述步骤1) 中，有源光纤预制棒和无源光纤预制棒的横截面为边数不超过二十的正多边形。
20.根据权利要求19所述的侧向泵浦光纤结构的制造方法，其特征在于所述步骤 2)中，有源光纤预制棒和无源光纤预制棒的拉丝温度为1800 1900°C，拉丝速度为50 100m/min。
21.根据权利要求18所述的侧向泵浦光纤结构的制造方法，其特征在于，所述步骤3) 的具体工艺过程为·3. 1)剥除涂覆层分别剥除有源光纤和无源光纤的涂覆层； 3. 2)清洁； 3. 3)干燥；·3. 4)合束将有源光纤和无源光纤进行合束处理，使有源光纤和无源光纤沿径向光学接触；·3. 5)扭转将有源光纤和无源光纤进行扭转，使其充分接触；·3. 6)涂覆在合束且扭转后的光纤外部均勻涂覆低折射率的涂覆材料；·3. 7)固化对涂覆后的光纤进行紫外光照射使涂覆材料固化。
22.根据权利要求21所述的侧向泵浦光纤结构的制造方法，其特征在于，所述步骤3) 的具体工艺过程为·3. 1)用剥光纤器剥除涂覆层分别剥除有源光纤和无源光纤的涂覆层； 3. 2)将剥除涂覆层后的有源光纤和无源光纤放入清洁池清洁； 3. 3)将清洁后的光纤置于干燥炉中干燥；·3. 4)合束将有源光纤和无源光纤在光纤合束装置中进行合束处理，使有源光纤和无源光纤沿径向光学接触；·3. 5)扭转将有源光纤和无源光纤用扭转器进行扭转，使其充分接触；·3. 6)涂覆用涂覆器在合束且扭转后的光纤外部均勻涂覆低折射率的涂覆材料；·3. 7)固化在固化炉中对涂覆后的光纤进行紫外光照射使涂覆材料固化。
全文摘要
一种侧向泵浦光纤结构，它包括至少一根有源光纤，用于产生激光或者对激光进行放大；以及至少一根无源光纤，用于连接泵浦源；所述有源光纤和无源光纤之间沿径向光学接触。一种上述侧向泵浦光纤结构的制造方法，包括如下步骤1)分别制备有源光纤预制棒和无源光纤预制棒；2)将制备好的有源光纤预制棒和无源光纤预制棒分别拉丝，并制成有源光纤和无源光纤；3)将至少一根有源光纤和至少一根无源光纤进行耦合，使有源光纤和无源光纤之间沿径向光学接触。本发明的光纤结构的泵浦效率高，而制造工艺和耦合设备简单、成本低，尤其适合于高功率光纤激光器和光纤放大器。
文档编号G02B6/036GK102298173SQ20111025059
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者陈抗抗, 韦会峰 申请人:武汉安扬激光技术有限责任公司