专利名称：激光模式净化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤激光模式净化技术，特别涉及一种激光模式净化装置。
背景技术：
目前随着科学技术以及现代工业、通信的发展，所需要的光纤激光输出功率已经 变得越来越大，为了满足这种需要，人们已经提出了高效的双包层光纤的概念。一典型的双 包层光纤的结构由内至外依次为纤芯、内包层、外包层以及最外面的保护层，并且纤芯、内 包层以及外包层的折射率依次减小。利用双包层光纤可以形成高功率的光纤放大器以及光 纤激光器等等。图1所示便为一高功率的光纤放大器的结构示意图。该光纤放大器主要包括种子 源1’、预放大模块2’以及功率放大模块这三个部分，其中该功率放大模块则包括多个抽运 激光器31’、合束器32’以及有源的双包层光纤33’，该有源双包层光纤33’的纤芯中掺杂 有稀土离子，例如掺镱、铒镱共掺、掺铥、掺钕等等。该预防大模块2’采用的是单模单包层 的光纤，以芯泵方式实现预放大，到达预防大级时的功率仅为百毫瓦量级。在该双包层光纤 33’中，信号光在纤芯中传输，而抽运光则在内包层中螺旋式前进，当抽运光穿越纤芯时便 会被纤芯中的稀土离子吸收，从而将稀土离子从基态激射至激发态，当激发态的粒子数目 超过基态的粒子数目(粒子数反转)时，激发态的粒子将会发生雪崩现象，回落到基态，同 时激射出相应波段的激光，以实现信号光的进一步放大。被激射放大的信号光除了基态模 式的激光以外，还包含有一部分低阶模式的激光；若纤芯进一步加粗时，则还会有一部分高 阶模式的激光被激射出来；另外，为了充分抽运，还必须保持剩余有足够的抽运光。在这样的有源双包层光纤的输出端处，由于外包层已经剥除，而空气的折射率小 于内包层，这便会造成内包层中能量的堆积，如果不能对此进行有效的处理，则将会导致在 该输出端处发生过热燃烧等现象。因此，在高功率光纤放大器以及高功率光纤激光器等系 统中，例如在图1中的该有源双包层光纤33’的输出端处，一方面为了保证后面的隔离器5’ 的安全，另一方面为了保证输出激光模式的纯净，即使得输出激光模式能够尽可能地接近 衍射极限，有必要设置一激光模式净化装置4’，以对非基模激光以及抽运光进行滤除。对于该激光模式净化装置4’的功能而言，目前一般采用的实现方式有1)高功率的滤波器但滤波器只能够滤除相应的抽运光，却很难滤除掉非基态模式的激光，尤其是低 阶模式的激光；同时高功率滤波器的价格昂贵，还会引起插入损耗。2)空间结构的二相色镜，以及WDM(波分复用)反用这两种方法的缺陷与滤波器的情况相似，尤其是空间结构的二相色镜，无法实现 全光纤化，而高功率的WDM则价格昂贵。3)在有源双包层光纤的输出端处涂敷单一的高折射率的胶层，即泵浦泄放装置此种方案比上述的其它器件均有效，而且价格便宜。然而，单一的高折射率的胶层 仍然难以滤除所有的剩余抽运光以及非基模激光，尤其是低阶模式的激光。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术无法有效地实现激光模式净化的缺陷，提供一种能够非常高效地实现激光模式净化的激光模式净化装置。本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种激光模式净化装 置，其特点在于，其包括一金属座以及一穿设固定于该金属座中的双包层光纤，该双包层光 纤由内至外包括折射率依次减小的无掺杂纤芯、内包层和外包层，该双包层光纤具有位于 该金属座中并相互邻接的至少两个泄放段，每个泄放段均剥除了外包层、并在内包层上涂 有胶层，各个泄放段的胶层的折射率依次增大或依次减小、但均大于内包层的折射率。较佳地，所述泄放段的数量为三个。较佳地，每个泄放段的长度相同。较佳地，每个泄放段的胶层均为紫外固化胶材质。较佳地，该金属座包括相互固定的一盖板和一底板，该底板上设有用于搁置该双 包层光纤的凹槽。较佳地，该凹槽的横截面形状为半圆形。较佳地，该底板设有多个固定耳。较佳地，该金属座为铝制。本实用新型的积极进步效果在于1、将用于对抽运光以及非基模激光进行滤除的泄放段形成在与实际应用的有源 光纤相匹配的一段无源光纤上，由此保证放大器与激光器等增益介质的完整性。2、该无源光纤的内包层与纤芯都没有受到破坏，因此当该无源光纤与实际应用的 有源光纤熔接后，可以保证信号光的传输及其信号的大小、强度等均不受影响。3、在该无源光纤上设计了多个相邻的泄放段，各个泄放段分别涂敷有折射率依次 增大或依次减小的高折射率胶层，由此一方面能够将剩余的抽运光逐步泄放，而不是在剥 起点(剥除外包层的起点，该点处是抽运光泄露最强的位置)处一次性地将大部分的抽运 光滤除，由此能够较好地避免引发着火等意外，从而确保该激光模式净化装置的安全性；另 一方面能够将高阶模式的激光以及围绕在纤芯中的低阶模式的激光几乎彻底滤除，从而使 得最终输出的激光模式纯净，接近于衍射极限。4、该无源光纤穿设固定于金属座中，保证了能够将泄放出来的非基模激光以及抽 运光的能量高效地转化为热能，并由该金属座高效地传导到外部。5、该金属座可以固定在相关设备或器件上，稳固可靠，抗震性强。6、材料成本低廉，制作及安装方便，并且可以批量生产。
图1为现有的一光纤放大器的结构示意图。图2为本实用新型中的无源双包层光纤的示意图。图3为本实用新型中的无源双包层光纤的透视图。图4为本实用新型中的金属座的底板的结构示意图。图5为本实用新型中的金属座的底板搁置有无源光纤时的示意图。[0033]图6为本实用新型的该激光模式净化装置的示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。如图6所示，本实用新型的该激光模式净化装置包括一金属座1以及一穿设固定于该金属座1中的无源双包层光纤2。如图3所示，该无源双包层光纤2被划分为三个部 分，其首尾两部分均保持为普通的双包层光纤结构，即由内至外依次为无掺杂的纤芯21、内 包层22、外包层23以及最外面的保护层，设纤芯的折射率为n1、内包层的折射率为n2、外包 层的折射率为n3，则满足n1 > n2 > n3,即内包层22与纤芯21以及外包层23与内包层22 均形成光波导，从而保证当该无源光纤与实际应用的有源光纤熔接之后，信号光S1将在纤 芯内传输，而抽运光S2则将在内包层中传输。特别地，该双包层光纤2的中间部分设计有至少两个泄放段，该些泄放段相互邻 接、并均位于该金属座1中。如图2所示并参考图3和图5，较佳地在该双包层光纤2上设 计有三个泄放段A、B和C，每个泄放段均是在上述的普通无源双包层光纤的结构基础上通 过剥除外包层23 (当然也剥除了外包层外面的保护层)、然后再在暴露出来的内包层22上 涂敷胶层实现的。设泄放段A的胶层A1的折射率为nI、泄放段B的胶层B1的折射率为nII、 泄放段C的胶层C1的折射率为nIII,则它们应当满足nI < nII < nIII或nI > nII > nIII,且 nI, nII、nIIΙ的数值均大于内包层22的折射率n2。在将本实用新型的该激光模式净化装置 接入系统使用时，应当选择将该无源双包层光纤2的距离胶层折射率最小的泄放段较近的 一端与实际应用的有源光纤进行熔接，从而使得沿着信号光的传输方向观察时，邻接的多 个泄放段的胶层折射率是依次增大的。较佳地，每个泄放段所涂敷的折射率不同的胶层均 可以采用紫外固化胶，所需的各种折射率的紫外固化胶均市售可得，而且该种胶的涂敷以 及固化操作均十分便捷。如图3所示，在该无源双包层光纤2的中间部分的该些泄放段处， 剩余的抽运光S2将被逐步泄放，同时非基模激光也将被几乎彻底滤除。该金属座1可以采用各种结构，如图4-6所示，例如其可以包括一盖板11以及一 底板12，它们之间可以通过例如螺丝和螺丝孔121实现盖合固定。该底板12上设有用于搁 置该无源双包层光纤2的凹槽13，并且该凹槽13的横截面较佳地为半圆形，而该双包层光 纤2则被点胶固定在该凹槽13中。该金属座1的材质较佳地可以选用铝，以在考虑成本的 基础上实现高效导热。另外，仍如图4-6所示，该底板12上还可以设计多个固定耳14，以便 于将该金属座1与其它的相关设备或器件进行固定。实施例该激光模式净化装置可以设于高功率光纤放大器或高功率光纤激光器等系统中 的任何位置处，例如在图1所示的高功率光纤放大器系统中，便可以采用本实用新型的该 激光模式净化装置来取代原先的效果不佳的激光模式净化装置4’。本实用新型的该激光模式净化装置的制作方法以及使用方法如下1)选取一段长度约为50cm的、并且与图1中的该有源双包层光纤33’相匹配的无 源双包层光纤，将该无源光纤的中间部分长度为L的一段的外包层剥除。2)在剥除了外包层的该段上，沿着该无源光纤的延伸方向依次涂敷三种折射率 依次增大的紫外固化胶，并且该三种紫外固化胶的折射率均大于该无源光纤的内包层折射率，每段紫外固化胶的涂敷长度均为例如约L/3，从而形成三个泄放段。3)如图5所示，将该无源光纤点胶固定于该底板12上的凹槽13中，并且确保涂敷 有紫外固化胶的泄放段均位于该凹槽13中；然后如图6所示，合上盖板11，并将该盖板11 与该底板12相互固定。4)制造完成的该激光模式净化装置的两端均为伸出该金属座1的裸纤，利用光纤 熔接机将一端的裸纤与前面的有源双包层光纤33’熔接，并将另一端的裸纤与后面的例如 隔离器等器件熔接，并且保证涂敷的三种紫外固化胶的折射率的增大方向与信号光的传输 方向相同。而熔接点处则可以另外采用一同样市售可得的折射率较低的紫外固化胶进行涂 敷保护。上文中以设置三个泄放段的情况为例对本实用新型进行了说明，但是本领域技术 人员应当理解，这仅仅为考虑了制作复杂度以及对非基模激光和抽运光的滤除效率之后的 一种优选，根据公知的耦合原理，只要各个泄放段的胶层折射率均大于内包层折射率、并且 各个泄放段的胶层折射率依次增大则均能够实现本实用新型的基本目的，因此选择设计两 个或三个以上的泄放段显然也是可行的，在此不做赘述。 综上所述，本实用新型的该激光模式净化装置能够高效地滤除非基模激光以及抽 运光，并将泄放出来的能量高效地转换为热能，然后轻松地传导到光纤放大器或光纤激光 器等系统的热沉上面，从而保证了该激光模式净化装置的安全性以及工作稳定性。 虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解， 这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术 人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修 改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
权利要求一种激光模式净化装置，其特征在于，其包括一金属座以及一穿设固定于该金属座中的双包层光纤，该双包层光纤由内至外包括折射率依次减小的无掺杂纤芯、内包层和外包层，该双包层光纤具有位于该金属座中并相互邻接的至少两个泄放段，每个泄放段均剥除了外包层、并在内包层上涂有胶层，各个泄放段的胶层的折射率依次增大或依次减小、但均大于内包层的折射率。
2.如权利要求1所述的激光模式净化装置，其特征在于，所述泄放段的数量为三个。
3.如权利要求1所述的激光模式净化装置，其特征在于，每个泄放段的长度相同。
4.如权利要求1所述的激光模式净化装置，其特征在于，每个泄放段的胶层均为紫外 固化胶材质。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的激光模式净化装置，其特征在于，该金属座包括 相互固定的一盖板和一底板，该底板上设有用于搁置该双包层光纤的凹槽。
6.如权利要求5所述的激光模式净化装置，其特征在于，该凹槽的横截面形状为半圆形。
7.如权利要求5所述的激光模式净化装置，其特征在于，该底板设有多个固定耳。
8.如权利要求1-4中任意一项所述的激光模式净化装置，其特征在于，该金属座为铝制。
专利摘要本实用新型公开了一种激光模式净化装置，其包括一金属座以及一穿设固定于该金属座中的双包层光纤，该双包层光纤由内至外包括折射率依次减小的无掺杂纤芯、内包层和外包层，该双包层光纤具有位于该金属座中并相互邻接的至少两个泄放段，每个泄放段均剥除了外包层、并在内包层上涂有胶层，各个泄放段的胶层的折射率依次增大或依次减小、但均大于内包层的折射率。本实用新型能够非常高效地实现对激光模式的净化。
文档编号H01S5/065GK201774137SQ20102029364
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者贾秀杰 申请人:上海瀚宇光纤通信技术有限公司