专利名称：外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光器，特别涉及一种外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤激光器。
背景技术：
在光纤激光器和光纤放大器中，其中一个关键技术就是如何高效地把泵浦光耦合进光纤中。双包层光纤泵浦方式分为两大类，一是光纤端面泵浦，即是利用光学元件或光纤将泵浦光源从双包层光纤端面直接耦合进去，传统的双包层光纤主要是用于端面泵浦，其侧边高功率泵浦时，要达到高效泵浦，技术上实现的难度变大。
二是双包层光纤侧边泵浦，即是将泵浦光源从双包层光纤侧边直接耦合进去。双包层光纤侧边耦合技术具有如下优点1、空出光纤两端面供其它用途；2、可进行分段泵浦，使泵浦更均匀。目前，双包层光纤侧边耦合方法采用的主要是，先把泵浦光源耦合进多模光纤中，然后再从双包层光纤侧边耦合，参见在先技术[中国专利03128067.6泵浦光源的光纤侧边耦合方法]。此法的不足是需先把泵浦光源耦合进多模光纤中这一中间环节，存在这一中间损耗，并且廉价的LD阵列发出的光很难高效汇聚到多模光纤中。
或是将圆柱形排布的双包层光纤沿某一切线将保护层去除作为泵浦窗口，从双包层光纤侧边直接耦合进去，参见在先技术[中国专利02136855.4圆形排布的双包层光纤激光器]，虽然其紧密排布，但是由于光纤保护层的存在，作为泵浦光波导的内包层还是间隔排布，因此很难实现高效耦合。
发明内容本实用新型解决普通双包层光纤侧边直接耦合时，存在耦合效率低和实现成本高的问题，提供一外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤激光器。
本实用新型提供的圆柱形缠绕的外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤激光器，是将外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤缠绕成圆柱形，其表面的一段光纤在5mm～20mm的区域沿圆柱形轴线方向紧密排成一列，该处外表面或内表面用与外包层相同的材料涂成一光滑表面，在该光滑表面上设置有一个泵浦光耦合棱镜或柱面耦合镜，且该光滑表面与泵浦光耦合棱镜或柱面耦合镜完全光学接触，光纤的其他地方互相之间不接触，且其外面充满折射率比外包层的折射率低的空气或水第四介质，在圆柱形光纤外与泵浦光耦合棱镜或柱面耦合镜相对位置设置有LD阵列泵浦光源，泵浦光耦合棱镜或柱面耦合镜与有LD阵列泵浦光源之间可以设置有一个柱面透镜，也可以没有柱面透镜。
外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤，仅由光纤芯、内包层、外包层构成，外包层兼做光纤保护层的部分作用；外包层的截面是矩形。
耦合棱镜的材料折射率不小于双包层光纤的外包层材料的折射率。
本实用新型的优点和积极效果外包层为泵浦光波导的双包层光纤在紧密排列时，可得到一个无间隙的波导阵列，所以很容易把所有泵浦光都输入到光纤的包层中，因此本实用新型可以简单的采用LD阵列直接侧面泵浦，电光转换效率高，能将更高功率光源耦合到双包层光纤中。该光纤激光器结构简单、制作容易、造价低。
图1，是本实用新型实施例1光纤在圆柱镜面上缠绕的结构示意图；图2，是本实用新型实施例2空心缠绕的结构示意图；图3和图4，分别是本实用新型实施例1和2的局部放大示意图。
具体实施方式实施例1如图1所示，把一颗连续的外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤1，在一镀金属膜的光滑圆柱面22上重复缠绕，在5mm～20mm的区域紧密排成一列，该处外表面用与外包层相同的材料涂成一光滑表面，然后该表面与泵浦光耦合棱镜24完全光学接触；光纤的其他地方，互相之间不接触，并且其外面充满折射率比外包层的折射率低的第四介质空气，从而保证双包层光纤的外包层的外表面为泵浦光通道的全反射界面(包括金属反射面和空气的全反射界面)。LD阵列泵浦光源28发出的光被柱面透镜26汇聚后，射向耦合棱镜24，从而耦合进双包层光纤的外包层，之后泵浦光就被约束在外包层内传播，最终全部被光纤芯材料吸收，产生激光辐射，而激光辐射光被约束在光纤芯内传播，由光纤两端的光学谐振腔提供正反馈，即可产生1.06微米的激光辐射。其中LD阵列泵浦光源28的波长为0.8微米，耦合棱镜的材料折射率不小于双包层光纤的外包层材料的折射率。
上述外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤，仅包括光纤芯、内包层、外包层。光纤芯由磷酸盐玻璃材料掺杂激光激活物质Nd+3构成，其折射率最大，为圆形截面，直径为6-90微米。内包层是由与纤芯基体材料可匹配熔接的无机材料构成，为圆形截面，直径为60-600微米，内包层的折射率等于或稍微大于外包层的折射率。外包层截面是矩形。外包层和内包层同为泵浦光通道，外包层采用聚合物光学材料，外包层也是双包层光纤的最外层，对内包层玻璃等材料有保护裂纹产生的作用。
实施例2如图2所示，为空心缠绕的结构示意图。与实施例1不同的是，耦合棱镜与光纤阵列的内表面完全光学接触；LD阵列泵浦光源28发出的光被柱面透镜26汇聚后，从光纤阵列外射向耦合棱镜24，从而耦合进双包层光纤的外包层。其余结构与实施例1同。
权利要求1.一种外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤激光器，包括双包层光纤，耦合镜和LD阵列泵浦光源，其特征是外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤缠绕成圆柱形，其表面的一段光纤在5mm～20mm的区域沿圆柱形轴线方向紧密排成一列，该处外表面或内表面用与外包层相同的材料涂成一光滑表面，在该光滑表面上设置有一个泵浦光耦合棱镜或柱面耦合镜，且该光滑表面与泵浦光耦合棱镜或柱面耦合镜完全光学接触，光纤的其他地方互相之间不接触，且其外面充满折射率比外包层的折射率低的空气或水第四介质，在与泵浦光耦合棱镜或柱面耦合镜相对位置设置有LD阵列泵浦光源。
2.根据权利要求1所述的外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤激光器，其特征是所述的外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤，仅由光纤芯、内包层、外包层构成，外包层兼做光纤保护层的部分功能；外包层的截面是矩形。
3.根据权利要求1或2所述的外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤激光器，其特征是泵浦光耦合棱镜或柱面耦合镜与有LD阵列泵浦光源之间可以设置有一个柱面透镜，也可以没有柱面透镜。
4.根据权利要求1或2所述的外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤激光器，其特征是耦合棱镜的材料折射率不小于双包层光纤的外包层材料的折射率。
专利摘要一种光纤激光器，特别涉及一种圆柱形缠绕的外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤激光器。将外包层为泵浦光波导的矩形双包层光纤缠绕成圆柱形，在5mm～20mm的区域沿圆柱形轴线方向紧密排成一列，该处外表面或内表面用与外包层相同的材料涂成一光滑表面，在该光滑表面上设置有一个泵浦光耦合棱镜或柱面耦合镜，且与该光滑表面完全光学接触，光纤的其他地方互相之间不接触，在耦合棱镜或柱面耦合镜相对位置设置有LD阵列泵浦光源。本实用新型可以简单的采用LD阵列直接侧面泵浦，电光转换效率高。能将更高功率光源耦合到双包层光纤中。
文档编号H01S3/06GK2686164SQ20042002854
公开日2005年3月16日 申请日期2004年3月17日 优先权日2004年3月17日
发明者张帆, 姚建铨 申请人:天津大学, 天津市三博科技有限公司