專利名稱：集中泵浦光纖激光器和光纖放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光器和激光放大器，特別是一種集中泵浦光纖激光器和光纖放大器。
背景技術(shù)：
讓更多的泵浦光泵浦雙包層光纖的摻雜纖芯，是提高光纖激光器和光纖放大器輸出功率的重要前提?，F(xiàn)有技術(shù)中，光纖激光器和光纖放大器的激光介質(zhì)通常采用雙包層光纖的結(jié)構(gòu)，泵浦方法一般采用端面泵浦，即從雙包層光纖的端面輸入泵浦光，參見武自錄等人發(fā)表的“摻Y(jié)b3+雙包層光纖激光器的數(shù)值分析”，《光學(xué)學(xué)報(bào)》第31卷，第3期，2002.3。這種雙包層光纖激光器雖然能比較有效地把半導(dǎo)體泵浦激光從端面耦合進(jìn)入其雙包層光纖的內(nèi)包層，但需要用較大孔徑的透鏡聚焦才能把大功率半導(dǎo)體泵浦激光從端面耦合進(jìn)入該內(nèi)包層，整個(gè)系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，限制了光纖激光器和光纖放大器的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種集中泵浦光纖激光器和光纖放大器，以提高該系統(tǒng)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的緊湊性，提高其輸出功率。
本發(fā)明技術(shù)解決方案的原理是
本發(fā)明突破了原來雙包層光纖激光器的概念，把祛除了外包層的雙包層光纖用k6冕牌玻璃澆鑄在一個(gè)環(huán)形柱體波導(dǎo)內(nèi)，并在波導(dǎo)的外表面鍍上對(duì)泵浦光高反的多層反射膜，半導(dǎo)體激光器發(fā)出的泵浦激光從環(huán)形柱體波導(dǎo)的側(cè)面進(jìn)入其內(nèi)，由于波導(dǎo)外表面對(duì)泵浦光的高反作用，使進(jìn)入波導(dǎo)內(nèi)的泵浦光可在其中傳輸，在傳輸?shù)倪^程中不斷穿越被剝?nèi)ネ獍鼘拥碾p包層光纖的有源纖芯，而被其中的摻雜離子吸收，從而實(shí)現(xiàn)泵浦作用。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種集中泵浦光纖激光器和光纖放大器，其特征在于它的結(jié)構(gòu)是一環(huán)形柱面波導(dǎo)，該環(huán)形柱面波導(dǎo)是在環(huán)形方槽中內(nèi)一雙包層光纖的僅有摻雜纖芯和純石英內(nèi)包層的裸光纖段卷繞疊放并由玻璃填料填注，外表面鍍有對(duì)泵浦光高反的高反射層而成，該雙包層光纖未去除聚合物外包層的兩端留在該環(huán)形柱面波導(dǎo)之外形成雙包層光纖前端和雙包層光纖后端，該環(huán)形柱面波導(dǎo)的外側(cè)設(shè)有多個(gè)泵浦光的入口，其位置與環(huán)形柱面波導(dǎo)的外側(cè)相切，每一泵浦光的入口處設(shè)半導(dǎo)體泵浦激光器。
所述的多個(gè)泵浦光的入口與環(huán)形柱面波導(dǎo)的環(huán)中心對(duì)稱。
雙包層光纖激光輸出端即前端、后腔鏡所在端或種子光進(jìn)入端即雙包層光纖后端。其中環(huán)形柱體波導(dǎo)是由雙包層光纖內(nèi)包層和摻雜纖芯以及k6冕牌玻璃填料組成，這樣可以把摻雜的有源光纖集中起來形成一個(gè)橫截面積比雙包層光纖大很多的泵浦光傳輸波導(dǎo)，大功率半導(dǎo)體激光器無須經(jīng)過光束整形，直接從柱體波導(dǎo)的側(cè)面進(jìn)入波導(dǎo)內(nèi)。
本發(fā)明極大地?cái)U(kuò)大了泵浦光的傳輸波導(dǎo)，使大功率半導(dǎo)體泵浦激光很容易實(shí)施對(duì)摻雜纖芯的泵浦作用，產(chǎn)生高功率激光。同時(shí)本發(fā)明還可以采用許多個(gè)不須制冷的半導(dǎo)體激光器從環(huán)形波導(dǎo)側(cè)面的多個(gè)部位進(jìn)行泵浦，使光纖激光器和光纖放大器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。
本發(fā)明通過把祛除了外包層的摻雜光纖用k6冕牌玻璃澆注在一個(gè)環(huán)形柱面波導(dǎo)內(nèi)進(jìn)行集中泵浦，能有效地避免端面泵浦的雙包層光纖激光器的不穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；同時(shí)本發(fā)明可在環(huán)形柱面波導(dǎo)側(cè)面的多個(gè)部位把泵浦激光耦合進(jìn)內(nèi)其中，而且這些半導(dǎo)體激光器不需要制冷以及光纖耦合，增大了泵浦光功率，提高了泵浦效率，從而提高了雙包層光纖激光器的輸出功率。
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1為本發(fā)明集中泵浦光纖激光器和放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明集中泵浦光纖激光器和放大器的環(huán)形柱面波導(dǎo)的橫截面示意圖具體實(shí)施方式
先請(qǐng)參閱圖1和圖2，圖1為本發(fā)明集中泵浦光纖激光器和放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖1可見，本發(fā)明集中泵浦光纖激光器和放大器的結(jié)構(gòu)是一環(huán)形柱波導(dǎo)1，該環(huán)形柱面波導(dǎo)1是在環(huán)形方槽中內(nèi)一雙包層光纖的僅有摻雜纖芯11和純石英內(nèi)包層12的裸光纖段卷繞疊放并由玻璃填料13填注，外表面鍍有對(duì)泵浦光高反的高反射層15而成，該雙包層光纖未去除聚合物外包層的兩端留在該環(huán)形柱面波導(dǎo)1之外形成雙包層光纖前端3和雙包層光纖后端4，該環(huán)形柱面波導(dǎo)1的外側(cè)設(shè)有多個(gè)泵浦光的入口14，其位置與環(huán)形柱面波導(dǎo)1的外側(cè)相切，每一泵浦光的入口14處設(shè)半導(dǎo)體泵浦激光器2。
所述的多個(gè)泵浦光的入口14與環(huán)形柱面波導(dǎo)1的環(huán)中心對(duì)稱。
各部件的關(guān)系是半導(dǎo)體激光器2發(fā)出的泵浦光經(jīng)泵浦光入射口14進(jìn)入環(huán)形柱面波導(dǎo)1內(nèi)，因高反射層15的反射作用得以在環(huán)形柱面波導(dǎo)1內(nèi)傳輸，同時(shí)不斷穿越摻雜纖芯11，而被其中的摻雜離子吸收，實(shí)現(xiàn)泵浦作用。
下面是一個(gè)具體實(shí)施例取一根長度為40m、內(nèi)包層直徑為0.4mm、摻Y(jié)b3+離子、纖芯直徑為9μm的雙包層光纖，用強(qiáng)酸腐蝕其聚合物外包層，剩下裸光纖，然后用氫氧焰遠(yuǎn)距離加熱裸光纖，使它只能彎曲而不能熔化，把裸光纖卷繞在一個(gè)內(nèi)外直徑分別為12.5cm和13cm的環(huán)形方槽中，方槽為橫斷面0.5*0.5cm2正方形、內(nèi)部光滑的鋼制模具，在方槽的外側(cè)有四個(gè)泵浦光的入口，其位置對(duì)于環(huán)中心對(duì)稱且與環(huán)的外側(cè)相切。然后采用k6冕牌玻璃進(jìn)行澆注，由于石英的熔點(diǎn)為2100℃，而k6冕牌玻璃可在850℃時(shí)進(jìn)行鑄造，溫度相差較多，鑄造時(shí)不會(huì)對(duì)光纖造成影響。然后把澆注好的環(huán)形柱體的表面鍍上對(duì)波長為976nm泵浦光高反的反射膜，泵浦光的入口和光纖的兩個(gè)端面均免鍍。最后用四個(gè)輸出功率為5W、輸出波長為976nm的半導(dǎo)體激光器對(duì)環(huán)形柱體內(nèi)的摻雜光纖進(jìn)行抽運(yùn)。用作激光器時(shí)，光纖的后端面磨平后貼上對(duì)激光波長1110nm高反的反射膜作為后腔鏡，光纖的前端面磨平作為前腔鏡；用作放大器時(shí)，種子光從光纖的后端面進(jìn)入摻雜的纖芯，激光從前端面輸出。
綜上所述，本發(fā)明通過把祛除了外包層的摻雜光纖用k6冕牌玻璃澆注在一個(gè)環(huán)形柱面波導(dǎo)內(nèi)進(jìn)行集中泵浦，能有效地避免端面泵浦的雙包層光纖激光器的不穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
同時(shí)本發(fā)明可在環(huán)形柱面波導(dǎo)側(cè)面的多個(gè)部位把泵浦激光耦合進(jìn)內(nèi)其中，而且這些半導(dǎo)體激光器不需要制冷以及光纖耦合，增大了泵浦光功率，提高了泵浦效率，從而提高了雙包層光纖激光器的輸出功率。
權(quán)利要求
1.一種集中泵浦光纖激光器和光纖放大器，其特征在于它的結(jié)構(gòu)是一環(huán)形柱面波導(dǎo)(1)，該環(huán)形柱面波導(dǎo)(1)是在環(huán)形方槽中內(nèi)一雙包層光纖的僅有摻雜纖芯(11)和純石英內(nèi)包層(12)的裸光纖段卷繞疊放并由玻璃填料(13)填注，外表面鍍有對(duì)泵浦光高反的高反射層(15)而成，該雙包層光纖未去除聚合物外包層的兩端留在該環(huán)形柱面波導(dǎo)(1)之外形成雙包層光纖前端(3)和雙包層光纖后端(4)，該環(huán)形柱面波導(dǎo)(1)的外側(cè)設(shè)有多個(gè)泵浦光的入口(14)，其位置與環(huán)形柱面波導(dǎo)(1)的外側(cè)相切，每一泵浦光的入口(14)處設(shè)半導(dǎo)體泵浦激光器(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中泵浦光纖激光器和光纖放大器，其特征在于所述的多個(gè)泵浦光的入口(14)與環(huán)形柱面波導(dǎo)(1)的環(huán)中心對(duì)稱。
全文摘要
一種集中泵浦光纖激光器和光纖放大器，其特征在于它的結(jié)構(gòu)是一環(huán)形柱面波導(dǎo)，該環(huán)形柱面波導(dǎo)是在環(huán)形方槽中內(nèi)一雙包層光纖的僅有摻雜纖芯和純石英內(nèi)包層的裸光纖段卷繞疊放并由玻璃填料填注，外表面鍍有對(duì)泵浦光高反的高反射層而成，該雙包層光纖未去除聚合物外包層的兩端留在該環(huán)形柱面波導(dǎo)之外形成雙包層光纖前端和雙包層光纖后端，該環(huán)形柱面波導(dǎo)的外側(cè)設(shè)有多個(gè)泵浦光的入口，其位置與環(huán)形柱面波導(dǎo)的外側(cè)相切，每一泵浦光的入口處設(shè)半導(dǎo)體激光器。本發(fā)明提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，半導(dǎo)體激光器不需要制冷以及光纖耦合，增大了泵浦光功率，提高了泵浦效率，提高了光纖激光器的輸出。
文檔編號(hào)G02F1/39GK1588222SQ20041005330
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者樓祺洪, 吳中林 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所