一种环形稀土掺杂光纤及采用其的光纤激光治疗装置的制作方法

本发明涉及光纤制备领域，具体涉及一种环形稀土掺杂光纤及采用其的光纤激光治疗装置。

背景技术：

掺铥光纤激光作为一种新型的高功率激光，它利用掺铥石英光纤作为增益介质，工作波长在2μm，处于人眼安全波长范围。随着光纤设计和制备工艺的改进以及半导体激光泵浦技术的发展，2μm波段掺铥光纤激光器得到了快速发展。掺铥光纤激光器由于可提供波长在2μm左右的长波激光振荡，与水的吸收峰相接近，有极好的对人体组织切割和凝血效果，可以用普通光纤传输，是理想的手术激光光源。同时掺铥光纤激光器作为产生3～5μm中红外激光的高效泵浦源也引起了人们的广泛关注。

高光强会引起光纤中的个别原子和分子的电离从而导致光学击穿。光损伤容易发生在输出端处，端面处的损伤阈值较纤芯损伤值低一个量级。ipg公司的多模融锥侧面耦合方案不同于合束器端面泵浦耦合方案，该合束器是将泵浦光纤熔融后“粘贴”在增益光纤去掉涂覆层的区域，形成一段渐变的锥区。整个过渡区由石英光纤拉伸而成，没有熔接点，泵浦光进入锥区后经多次全反射穿越纤芯，逐渐被吸收。因此可承受更高功率，且该方案可实现多点泵浦降低光纤端面的压力。

激光级联泵浦激光级联泵浦首先将亮度较低的半导体激光转换为亮度较高的光纤激光，再以产生的光纤激光为泵浦源来泵浦另一台光纤激光器。由于泵浦光亮度的提高增加了可注入双包层光纤的泵浦光功率。与此同时，采用中间波长进行二次泵浦减小了量子亏损，从而可有效降低增益光纤内的热负荷。因此，激光级联泵浦方案被认为是进一步提升光纤激光器单纤输出功率的有效途径。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种环形稀土掺杂光纤及采用其的光纤激光治疗装置，环形增益光纤的设置可以使泵浦光源在光纤内循环传播，在增益光纤内充分反应，达到最大泵浦效能，多个输入路径可以减小泵浦源的功率。通过融锥侧面耦合方案，降低光纤端面的压力，可以有效减少光学击穿。环形光纤使得泵浦光源在光纤内循环传播，可以达到级联泵浦的效应。

本发明的具体技术方案如下：

一种环形稀土掺杂光纤，所述光纤包括稀土掺杂纤芯和套设于纤芯表面的包层，所述包层包括内包层和外包层，所述光纤呈环形，环形光纤周边锥侧面耦合有多根泵浦光传入光纤以及多根激光出射光纤。

锥侧面耦合是指将泵浦光纤熔融后“粘贴”在增益光纤去掉涂覆层的区域，形成一段渐变的锥区，整个过渡区由石英光纤拉伸而成，没有熔接点，泵浦光进入锥区后经多次全反射穿越纤芯，逐渐被吸收。通过这种设计光纤可承受更高功率，且该方案可实现多点泵浦降低光纤端面的压力，可以有效减少光学击穿。环形光纤使得泵浦光源在光纤内循环传播，可以达到级联泵浦的效应。

优选，泵浦光入射光纤数量可以为2～10根，激光出射光纤为2～10根。

优选，泵浦光入射光纤跟激光出射光纤沿环形光纤圆周均匀分布。

优选，泵浦光入射光纤可以分为多组，每一组泵浦光入射光纤在环形光纤特定位置处环绕光纤而设。

优选，激光出射光纤可以分为多组，每一组激光出射光纤在环形光纤特定位置处环绕光纤而设。

优选，所述包层包括内包层和外包层，所述内包层中掺杂氧化铝或氧化锗，提高内包层的折射率，减小纤芯的数值孔径，套设在所述内包层表面的外包层包括二氧化硅。

优选，所述稀土离子为铥离子或钬离子。

优选，所述纤芯中包括二氧化硅、氧化铥、氧化铝和五氧化二磷，氧化铥、氧化铝和五氧化二磷的摩尔比为1～2:9～12:3～5；所述纤芯的直径d1为10～30μm。

优选，套设在所述纤芯表面的内包层，所述内包层中包括掺杂剂和二氧化硅；所述内包层的直径为d2，d1:d2＝1:2.8～3.9；所述内包层中的掺杂剂包括氧化锗或氧化铝；套设在所述内包层表面的外包层，所述外包层中包括二氧化硅。

所述泵浦源为ld790nm泵浦源。

本发明进一步提供一种光纤激光治疗装置，所述装置包括激光光源，所述光源包括泵浦源、谐振腔以及合束器，谐振腔采用上述掺杂增益光纤，泵浦光纤前端设置有透射泵浦光、反射增益光纤产生的信号光的第一腔镜，激光出射端设置有透射增益光纤产生的信号光、反射泵浦光的第二腔镜，合束器用于将谐振腔输出的激光合成为单束光。

与现有技术对比，本发明存在以下有益效果：

1、通过多泵浦接入，多个输入路径可以减小泵浦源的功率，光纤接收更高功率的泵浦光。

2、通过融锥侧面耦合方案，降低光纤端面的压力，可以有效减少光学击穿。

3、环形光纤使得泵浦光源在光纤内循环传播，可以达到级联泵浦的效应。

附图说明

图1为环形光纤结构示意图。

图2为实施例2泵浦光输入光纤围绕环形光纤设置示意图。

图3为光纤激光光源结构示意图。

附图说明：1-环形光纤，2-泵浦光输入光纤，3-激光输出光纤。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明，实施例的具体参数设置等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。

实施例1

如图1所示，一种环形稀土掺杂光纤，所述光纤包括稀土掺杂纤芯和套设于纤芯表面的包层，所述包层包括内包层和外包层，所述光纤呈环形，所述环形光纤1周边锥侧面耦合有多根泵浦光输入光纤2以及多根激光出射光纤3。

锥侧面耦合是指将泵浦光纤熔融后“粘贴”在增益光纤去掉涂覆层的区域，形成一段渐变的锥区，整个过渡区由石英光纤拉伸而成，没有熔接点，泵浦光进入锥区后经多次全反射穿越纤芯，逐渐被吸收。通过这种设计光纤可承受更高功率，且该方案可实现多点泵浦降低光纤端面的压力，可以有效减少光学击穿。环形光纤使得泵浦光源在光纤内循环传播，可以达到级联泵浦的效应。

泵浦光输入光纤2数量为10根，激光出射光纤为10根。

泵浦光输入光纤2跟激光出射光纤3沿环形光纤1圆周均匀分布。

所述内包层中掺杂氧化铝或氧化锗，提高内包层的折射率，减小纤芯的数值孔径，套设在所述内包层表面的外包层包括二氧化硅。

所述稀土离子为铥离子或钬离子。

所述纤芯中包括二氧化硅、氧化铥、氧化铝和五氧化二磷，氧化铥、氧化铝和五氧化二磷的摩尔比为1～2:9～12:3～5；所述纤芯的直径d1为10～30μm。

套设在所述纤芯表面的内包层，所述内包层中包括掺杂剂和二氧化硅；所述内包层的直径为d2，d1:d2＝1:2.8～3.9；所述内包层中的掺杂剂包括氧化锗或氧化铝；套设在所述内包层表面的外包层，所述外包层中包括二氧化硅。

所述泵浦源为ld790nm泵浦源。

实施例2

如图2所示，一种环形稀土掺杂光纤，所述光纤包括稀土掺杂纤芯和套设于纤芯表面的包层，所述包层包括内包层和外包层，所述光纤呈环形，所述环形光纤1周边锥侧面耦合有多根泵浦光输入光纤2以及多根激光出射光纤3。

锥侧面耦合是指将泵浦光纤熔融后“粘贴”在增益光纤去掉涂覆层的区域，形成一段渐变的锥区，整个过渡区由石英光纤拉伸而成，没有熔接点，泵浦光进入锥区后经多次全反射穿越纤芯，逐渐被吸收。通过这种设计光纤可承受更高功率，且该方案可实现多点泵浦降低光纤端面的压力，可以有效减少光学击穿。环形光纤使得泵浦光源在光纤内循环传播，可以达到级联泵浦的效应。

泵浦光输入光纤2数量为10根，激光出射光纤为10根。

泵浦光入射光纤可以分为2组，每一组泵浦光入射光纤在环形光纤特定位置处环绕光纤而设。

激光出射光纤可以分为2组，每一组激光出射光纤在环形光纤特定位置处环绕光纤而设。

所述内包层中掺杂氧化铝或氧化锗，提高内包层的折射率，减小纤芯的数值孔径，套设在所述内包层表面的外包层包括二氧化硅。

所述稀土离子为铥离子或钬离子。

所述纤芯中包括二氧化硅、氧化铥、氧化铝和五氧化二磷，氧化铥、氧化铝和五氧化二磷的摩尔比为1～2:9～12:3～5；所述纤芯的直径d1为10～30μm。

套设在所述纤芯表面的内包层，所述内包层中包括掺杂剂和二氧化硅；所述内包层的直径为d2，d1:d2＝1:2.8～3.9；所述内包层中的掺杂剂包括氧化锗或氧化铝；套设在所述内包层表面的外包层，所述外包层中包括二氧化硅。

如图3所示，本发明进一步提供一种光纤激光治疗装置，所述装置包括激光光源，所述光源包括泵浦源4、谐振腔以及合束器7，谐振腔采用上述掺杂增益光纤1，泵浦光输入光纤2前端设置有透射泵浦光、反射增益光纤产生的信号光的第一腔镜5，激光出射端设置有透射增益光纤1产生的信号光、反射泵浦光的第二腔镜6，合束器7能够用于将谐振腔输出的激光合成为单束光。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。