專利名稱：一種級聯(lián)式的光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖激光器，尤其涉及一種大功率輸出級聯(lián)式結(jié)構(gòu)的光纖激光器。
背景技術(shù)：
光纖激光器被稱為激光領(lǐng)域的一門新興技術(shù)，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景， 近年來成為國際上爭相研究的熱點，其發(fā)展迅猛和應(yīng)用廣泛，受到了高度重視。其中大功率 雙包層光纖激光器更是異軍突起，其以雙包層光纖為基礎(chǔ)，以多模包層泵浦技術(shù)為代表，使 得光纖激光器的轉(zhuǎn)換效率和輸出功率大幅度提高，其光束質(zhì)量基本接近于衍射極限。要實現(xiàn)雙包層光纖激光器的大功率輸出，有效的泵浦技術(shù)成為關(guān)鍵?，F(xiàn)有技術(shù)一 般是通過不斷地增加注入到有源光纖里的泵浦光能量來實現(xiàn)，但是增益有源光纖一旦拉制 成纖，其摻雜離子濃度水平、內(nèi)包層與纖芯尺寸及形狀就已經(jīng)確定，其對泵浦光的吸收能力 就是一個常值。對于大功率雙包層光纖激光器而言，為了獲得大功率輸出，相應(yīng)就要使用很 強的泵浦功率去進行抽運，這會帶來一些棘手的問題。一是如何使有源光纖對泵浦光能量 的吸收最大化，達到其飽和吸收狀態(tài)，有效地提高泵浦耦合效率與利用效率。常見的泵浦方 式主要有側(cè)面泵浦和端面泵浦兩種。側(cè)面泵浦技術(shù)包括V型槽側(cè)面泵浦、微棱鏡側(cè)面耦合 泵浦、光纖側(cè)面膠合泵浦等，其耦合效率都小于90%，且加工處理工藝很復(fù)雜，成本高。端面 泵浦技術(shù)包括透鏡直接端面耦合、光纖端面熔接耦合泵浦等，透鏡端面耦合技術(shù)受到光纖 光學(xué)參數(shù)、透鏡組件技術(shù)參數(shù)等的限制，導(dǎo)致泵浦效率 低下，系統(tǒng)不穩(wěn)定，且成本昂貴。光纖 端面熔接耦合泵浦技術(shù)是ITF的專利，該技術(shù)對光纖熔融拉制工藝要求很高，國內(nèi)有些研 究機構(gòu)對其進行工藝研究，但仍沒有掌握。二是泵浦光在完成抽運過程后，相對的泵浦殘余 能量會較為可觀，如何帶走光纖中的殘留光使其不會燒毀光纖和光器件？ 一般殘留包層泵 浦光對光路中光纖和光器件極易造成光損傷，引起輸出功率不穩(wěn)定。當(dāng)前有些研究機構(gòu)通 過引入獨立的包層泵浦光剝離器，對光纖微加工處理和熱沉主動散熱，這種方式會降低光 纖的機械性能，且工藝很難控制，對光纖激光器的小型化、集成化也極為不利。三是如何對 光纖激光器中的光纖進行散熱。光纖的細長結(jié)構(gòu)本身具有較大的單位比表面積，有助于光 纖激光器的散熱。但是光纖作為高功率激光的載體，發(fā)熱量很高，即使使用水冷、風(fēng)冷等方 式，熱耗散也會限制其性能，且這些方式實施起來很困難。目前的大功率光纖激光器或放大器的光學(xué)結(jié)構(gòu)，一般都采用種子源主振蕩放大 (MOPA)技術(shù)方案，即后級都設(shè)計成一個功率放大式的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其等同于一個獨立的大功 率光纖放大器，而通常一定長度的光纖有一個最佳的增益狀態(tài)，即光_光系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率有 一個最高點。泵浦注入量過低，則增益放大不足，激光輸出功率低；若泵浦注入量過高，雙包 層光纖對泵浦的吸收過于飽和，殘余泵浦光會瞬間泄露，極易燒毀光纖的涂覆層或某些光 器件，使其損傷。此外，目前要實現(xiàn)光纖激光器的大功率輸出，必須大規(guī)模注入泵浦能量進入光纖 的內(nèi)包層，必須研制多泵浦端口、大外徑的(η+1)Χ1泵浦合束器或nXl泵浦合束器，η大 于6以上。這對熔錐型的合束器的拉制工藝提出了極大挑戰(zhàn)。這類多端口的合束器的制作工藝尤其復(fù)雜，拉制非常困難，即使成品其泵浦耦合效率也較低，信號損耗也較大。雖然國 內(nèi)外有不少科研機構(gòu)和公司對其進行了研制，也取得了一些進展，但仍未能拉制出理想的、 實用化的產(chǎn)品。因此，如何使光纖激光器有效地提高泵浦耦合效率與利用效率，并帶走殘留光使 其不會燒毀光纖和光器件，以及如何使光纖進行有效地散熱是業(yè)內(nèi)亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述的技術(shù)問題，提出一種級聯(lián)式結(jié)構(gòu)、高輸出功率的光纖激光器。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種級聯(lián)式的光 纖激光器，包括光學(xué)諧振腔、多根泵浦輸入光纖、泵浦輸出光纖、該多根泵浦輸入光纖與泵 浦輸出光纖耦合形成的nX 1光纖合束器，其中還包括一根有源雙包層光纖，該有源雙包 層光纖與所述泵浦輸出光纖側(cè)面耦合相接形成(1+1) Xl光纖合束器，所述光學(xué)諧振腔是 由該(1+1) Xl光纖合束器的有源雙包層光纖、一光隔離器、一光耦合器和一窄帶光濾波器 依次連接起來的環(huán)形結(jié)構(gòu)光學(xué)諧振腔，所述光耦合器分出小輸出端和大輸出端 ，該小輸出 端與所述窄帶光濾波器的輸入端熔接相連，該大輸出端與所述泵浦輸出光纖上的級聯(lián)光纖 合束器組熔接，該級聯(lián)光纖合束器組是由多個設(shè)置在所述泵浦輸出光纖上的(2+1) Xl光 纖合束器通過一根有源雙包層光纖依次串接起來構(gòu)成。其中，所述(2+1) Xl光纖合束器是由有源雙包層光纖與所述泵浦輸出光纖上相 對應(yīng)的兩側(cè)通過側(cè)面耦合相接構(gòu)成。其中，所述有源雙包層光纖的輸出末端側(cè)面拉制一個反向工作狀態(tài)的(2+1) Xl 側(cè)面泵浦合束器。其中，在所述有源雙包層光纖輸出末端熔接一段單包層光纖，并將該段單包層光 纖彎曲成一定曲率半徑的光纖圈。其中，所述多根泵浦輸入光纖緊密堆積后耦合區(qū)的直徑小于所述泵浦輸出光纖耦 合區(qū)的直徑。其中，所述窄帶光濾波器通過一段單包層光纖與所述有源雙包層光纖熔接相連。其中，所述多根泵浦輸入光纖緊密堆積熔融耦合再與所述泵浦輸出光纖熔接制成 一體化。其中，所述nXl光纖合束器、(1+1) Xl光纖合束器、(2+1) X 1側(cè)面光纖合束器均 由高溫熔融拉錐而成。其中，所述泵浦輸出光纖為大芯徑多模光纖、普通多模光纖、雙包層光纖、無源雙 包層光纖。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明環(huán)形光學(xué)諧振腔實現(xiàn)信號種子激光的選頻、反饋、初步放 大功能，輸出小功率的信號種子激光，最終進入級聯(lián)式的合束器中完成后續(xù)的功率放大，多 個串連在一起的合束器能夠逐步均勻地、多點方式耦合吸收泵浦光能量，初次泵浦時不能 直接進入光纖的泵浦光將繼續(xù)向前傳導(dǎo)，接下來的下一級的光纖合束器組通過同樣的方式 耦合剩余的泵浦光，這樣分批次提取剩余的泵浦光，通過這些級聯(lián)的光纖合束器逐級完成 對泵浦光的均勻、充分地耦合吸收，減小高功率泵浦過程中泵浦光功率的瞬間過高或功率 漂動對激光輸出功率造成的不穩(wěn)定影響，反向工作狀態(tài)的(2+1) Xl泵浦合束器能進一步濾除殘余的包層泵浦光能量。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作出詳細的說明，其中圖1是本發(fā)明較佳實例7X1泵浦合束器的示意圖；圖2是本發(fā)明較佳實例(1+1) X 1光纖合束器示意圖；圖3是本發(fā)明較佳實例的環(huán)形光學(xué)諧振腔光路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明較佳實例級聯(lián)光纖合束器組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明較佳實例(2+1) X 1泵浦合束器的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明較佳實例，如圖3、圖4所示，一種級聯(lián)式的光纖激光器，包括光學(xué)諧振腔、7 根(還可以其它數(shù)量的)泵浦輸入光纖1、泵浦輸出光纖2、該7根泵浦輸入光纖1與一根 泵浦輸出光纖(本較佳實例選用大芯徑的多模光纖)2耦合形成的7X1光纖合束器(如圖 1所示)，還包括一根有源雙包層光纖3，該有源雙包層光纖3與泵浦輸出光纖2側(cè)面耦合 相接形成(1+1)X1光纖合束器5(如圖2所示)，所述光學(xué)諧振腔是由該(1+1)X1光纖合 束器5的有源雙包層光纖3、一光隔離器8、一光耦合器9和一窄帶光濾波器12依次連接起 來的環(huán)形結(jié)構(gòu)光學(xué)諧振腔(如圖3所示)，光耦合器9分出小輸出端11和大輸出端10，該 小輸出端11與所述窄帶光濾波器12的輸入端熔接相連，該大輸出端10與所述泵浦輸出光 纖2上的級聯(lián)光纖合束器組熔接，該級聯(lián)光纖合束器組是由多個設(shè)置在所述泵浦輸出光纖 2上的(2+1) X 1光纖合束器通過一根有源雙包層光纖4依次串接起來構(gòu)成。所述窄帶光濾 波器12通過一段單包層光纖18與所述有源雙包層光纖3熔接相連，這樣便于生產(chǎn)和安裝。 上述的(2+1) X 1光纖合束器是由有源雙包層光纖與所述泵浦輸出光纖2上相對應(yīng)的兩側(cè) 通過側(cè)面耦合相接構(gòu)成。如圖5所示，有源雙包層光纖4的輸出末端17(大功率激光輸出端)的側(cè)面再拉 制一個反向工作狀態(tài)的(2+1) X 1側(cè)面泵浦合束器6，并還在該有源雙包層光纖4的輸出末 端17再熔接一段單包層光纖7，并將該段單包層光纖彎曲成一定曲率半徑的光纖圈。這樣 有助于過濾掉剩余的泵浦輸入光，而得到較純的激光。其中，多根泵浦輸入光纖1 (本例采用7根)緊密堆積后耦合區(qū)的直徑小于所述泵 浦輸出光纖2耦合區(qū)的直徑。多根泵浦輸入光纖1緊密堆積熔融耦合，經(jīng)熔融拉錐耦合后 切割，再與所述泵浦輸出光纖2熔接制成一體化。所述nX 1光纖合束器、(1+1) X 1光纖合 束器5、(2+1) Xl側(cè)面光纖合束器6均由高溫熔融拉錐而成。所述泵浦輸出光纖2可以為 大芯徑多模光纖、普通多模光纖、雙包層光纖、無源雙包層光纖等光纖。環(huán)形光學(xué)諧振腔實現(xiàn)了信號種子激光的選頻、反饋、初步放大功能，輸出小功率的 信號種子激光，最終進入級聯(lián)式的光纖合束器組中完成后續(xù)的功率放大。采用熔融拉錐工 藝，拉制級聯(lián)光纖合束器組，直接將有源雙包層光纖4剝除掉一段涂覆層，將其緊貼在事先預(yù)拉后的泵浦輸出光纖400/440的耦合區(qū)表面進行高溫熔融拉錐操作，在上述兩根光纖形 成錐區(qū)和耦合區(qū)的部位，與光纖軸接近平行的方向，泵浦光可以耦合進入有源雙包層光纖4 的內(nèi)包層中傳導(dǎo)，當(dāng)其反復(fù)穿越有源雙包層光纖的纖芯時被吸收，從而實現(xiàn)高效泵浦。上述拉制合束器的工藝方法，與一般傳統(tǒng)的泵浦合束器制作方式，即泵浦多模光纖緊貼雙包層 光纖進行熔拉操作工序不同，其為反向緊貼的方式拉制，本發(fā)明級聯(lián)式的是通過多個串連 在一起的光纖合束器組能夠逐步均勻的、多點方式耦合吸收泵浦光能量，初次泵浦時不能 直接進入光纖的泵浦光將繼續(xù)向前傳導(dǎo)，接下來的下一級的合束器通過同樣的方式耦合剩 余的泵浦光，這樣分批次提取剩余的泵浦光，通過這些級聯(lián)的合束器逐級完成對泵浦光的 均勻、充分的耦合吸收，減小高功率泵浦過程中泵浦光功率的瞬間過高或功率漂動對激光 輸出功率造成的不穩(wěn)定影響。在有源雙包層光纖4的末端17拉制一只反向工作狀態(tài)的(2+1) X 1側(cè)面泵浦合束 器6，泵浦光纖使用105/125多模光纖，利用兩根泵浦光纖能夠反向耦合出有源雙包層光纖 中的大部分殘余泵浦光，確保了光路的安全性和可靠性。此外，在光纖末端熔接一段匹配的 無源單包層光纖，并彎曲成一定曲率半徑的光纖圈，進一步濾除殘余的包層泵浦光能量。這 些全光纖結(jié)構(gòu)的設(shè)計處理，解決了大功率光纖激光器中殘留包層泵浦光的濾除問題。本發(fā)明的工作原理是將多個泵浦源LD的尾纖與泵浦輸入光纖105/125光纖熔 接在一起，泵浦光通過nX 1泵浦合束器傳導(dǎo)光能量，即η根泵浦輸入光纖105/125拉錐成 光纖束，與大芯徑多模的輸出光纖400/440光纖熔接并封裝，制成nX 1泵浦合束器。由 (1+1) X 1合束器、光隔離器、濾波器等一系列光器件，設(shè)計成一個環(huán)形光學(xué)諧振腔。首先，當(dāng) 泵浦光經(jīng)過環(huán)形諧振腔內(nèi)的合束器時，一定比例的泵浦光耦合進入有源雙包層光纖的內(nèi)包 層，穿越光纖纖芯時，被摻雜稀土離子吸收，在無外來種子光的前提下，會產(chǎn)生自發(fā)輻射光 (ASE)，ASE光沒有方向性，其光譜很寬，3dB帶寬約有幾十納米寬，當(dāng)其通過光隔離器時，保 證了光路的單向傳輸和抑制了反向ASE光，ASE光再通過窄帶光濾波器，會選頻出一個單波 長，即產(chǎn)生了弱種子源信號激光，再經(jīng)一只分光比10/90的光耦合器分光，該光耦合器的光 小輸出端口與窄帶光濾波器的輸入端相連，完成諧振腔的反饋、初步放大功能。光耦合器的 大輸出端口的激光種子傳輸進入級聯(lián)光纖合束器組的每一個(2+1) Xl光纖合束器，接下 來第2個、第3個……(2+1) X 1光纖合束器，同樣完成對一定比例泵浦光能量(可以通過 控制拉制工藝來實現(xiàn)不同的泵浦吸收比例)的耦合采集，耦合進入有源雙包層光纖內(nèi)包層 的泵浦光以折射方式反復(fù)穿越其纖芯，泵浦光被纖芯中的摻雜稀土離子吸收，形成粒子數(shù) 反轉(zhuǎn)，當(dāng)種子源激光通過時，對其增益放大，實現(xiàn)大功率的激光輸出。通過上述級聯(lián)的多個 合束器逐級提取泵浦光，這樣泵浦光可以獲得充分的吸收利用，從而有效地提高泵浦耦合 效率，且避免一次性單點注入高功率泵浦能量帶來的熱效應(yīng)和輸出功率的不穩(wěn)定，改善光 纖的散熱問題。本發(fā)明較佳實例選用的器材、標準和制作具體為所使用的有源雙包層光纖都是由纖芯、內(nèi)包層、外包層、涂覆層組成，所用的雙包 層光纖的光學(xué)參數(shù)分別為纖芯直徑20士2 μ m;內(nèi)包層直徑128士3 μ m，內(nèi)包層形狀為八邊 形；涂覆層直徑260士20 μ m ；纖芯數(shù)值孔徑0. 09士0. 01 ；包層數(shù)值孔徑> 0. 45。泵浦輸入光纖為105/1250. 22NA，其纖芯為105 士 3 μ m，包層為125 士 2 μ m，數(shù)值孔 徑為0. 22士0. 02。使用的大芯徑多模光纖(即泵浦輸出光纖)為400/4400. 22NA，其纖芯為 400士9 μ m，包層為440士8 μ m，涂覆層為625士25 μ m，數(shù)值孔徑為0. 22士0. 02。拉制7X1 泵浦合束器時，首先將7根泵浦輸入光纖1剝除一定長度的涂覆層，然后放置在熔融拉錐設(shè) 備的專用夾具中，作最緊密堆積狀態(tài)，并在中間沿光纖軸向打幾個光纖結(jié)，使其各個光纖裸纖表面能夠緊密接觸在一起，便于高溫下熔融耦合。通過控制熔融拉錐工藝參數(shù)值，將由7 根泵浦輸入光纖1組成的光纖束拉錐到耦合區(qū)最細直徑接近于230 μ m左右，接著將其耦合 區(qū)沿徑向平整的切斷。將一根泵浦輸出光纖400/440剝離去掉一段涂覆層，并預(yù)拉到耦合 區(qū)最細直徑接近于250 μ m左右，也將耦合區(qū)沿徑向平整的切斷，將其與前面的光纖束放置 于大芯徑光纖熔接機中，熔接在一起制作7X1泵浦合束器。作為輸入的光纖束的耦合區(qū)直 徑230 μ m要略小于輸出光纖耦合區(qū)直徑250 μ m,這樣保證泵浦光導(dǎo)光時，泵浦輸入光纖的 光能量往大口徑的輸出光纖包層里直接過渡，避免泵浦光的泄露，提高合束器的耦合效率。大芯徑多模光纖2 (即泵浦輸出光纖)與一根有源雙包層光纖3側(cè)面耦合相接形 成(1+1) X 1光纖合束器5，有源雙包層光纖3選取上述規(guī)格的有源雙包層光纖約5米，剝離 光纖的部分涂 覆層，并熔接一段與其匹配的無源單包層光纖18，該無源單包層光纖18的纖 芯為20 士 2 μ m，包層為125 士 2 μ m。然后剝離泵浦輸出光纖400/440的部分涂覆層，并將其 單獨預(yù)拉至耦合區(qū)直徑約250 μ m。緊接著在有源雙包層光纖3的一端，離有源雙包層光纖 3與無源單包層光纖18接頭處約20mm的位置13剝纖少量至內(nèi)包層，將光纖的裸纖位置13 扭絞幾圈并貼緊在預(yù)拉后的泵浦輸出光纖400/440的錐區(qū)部位，調(diào)節(jié)拉錐參數(shù)對該部位進 行熔融拉錐操作，制作得到(1+1) Xl合束器。拉制完畢(1+1) Xl合束器后，將上述支有源雙包層光纖3末端與其匹配的無源單 包層光纖進行熔接，并將此熔接接頭清潔，用低折射率膠固定裸纖部位并封裝起來。再依次 和光隔離器、分光比10/90的光耦合器、窄帶光濾波器連接起來制成環(huán)形結(jié)構(gòu)的光學(xué)諧振 腔，光隔離器8與光耦合器9之間通過一根無源單包層光纖連接，光耦合器的10%光從小輸 出端輸出至窄帶光濾波器，光耦合器的90%光從大輸出端口輸出信號種子激光通過級聯(lián)光 纖合束器組進入到有源雙包層光纖4中傳輸并放大，窄帶光濾波器通過無源單包層光纖18 與(1+1) X 1合束器的輸入端相連。光耦合器的大輸出端10與級聯(lián)光纖合束器組的第一個(2+1) X 1合束器熔接，熔 接處形成接頭14，用點膠固定裸纖部位并封裝起來。在距離該接頭14約20mm有源雙包層 光纖4上的位置15剝纖，在該位置15相對應(yīng)的位置16也剝纖，將泵浦輸出光纖400/440預(yù) 拉至耦合區(qū)直徑約250 μ m,再在有源雙包層光纖4上并與泵浦輸出光纖上位置15、16兩處 相對應(yīng)的位置上剝纖，貼緊在預(yù)拉后的泵浦輸出光纖400/440的耦合區(qū)部位拉制(2+1) Xl 光纖合束器，接下來使用與上述同樣的方式，拉制第2個、第3個……(2+1) Xl光纖合束 器，就形成了級聯(lián)光纖合束器組，級聯(lián)光纖合束器組直至光纖的大功率激光最終輸出端口 為止。本發(fā)明中可以根據(jù)光纖的泵浦吸收系數(shù)大小、光纖的總長度、泵浦合束器的耦合效率 合理選擇需要拉制的級聯(lián)合束器數(shù)目和所需有源雙包層光纖的長度。在有源雙包層光纖4的輸出末端17熔接一段匹配的無源單包層光纖，在離接頭約 20mm有源雙包層光纖4上的位置剝纖，再將兩段泵浦輸入光纖19的涂覆層剝掉處理后，單 獨預(yù)拉至耦合區(qū)直徑約40 μ m，然后將預(yù)拉后的兩根泵浦輸入光纖的耦合區(qū)緊貼在有源雙 包層光纖4的剝纖位置的裸纖部位，拉制出一只反向工作狀態(tài)的(2+1) X 1側(cè)面泵浦合束器 6，其能夠反向耦合出大部分殘余在有源雙包層光纖內(nèi)包層中的包層泵浦光。而且，在光纖 末端再熔接一段無源單包層光纖7，用于進一步濾除殘余泵浦光，完成對輸出激光光束的整 形處理，獲得高質(zhì)量的激光輸出。本發(fā)明的五大優(yōu)勢
1、泵浦輸入光纖與泵浦輸出光纖耦合不必要拉制η大于等于6的(η+1) X 1合束 器，只需要拉制常見的工藝簡單的(1+1) XI、(2+1) Xl等光纖合束器，工藝簡單、操作可 控。2、采用多點分步驟拉錐，直接將泵浦輸入光纖與泵浦輸出光纖一起拉制成型，不 需要熔接。而一般傳統(tǒng)的泵浦合束器的拉制方法是先將信號光和泵浦光合束到一根輸出 用的無源雙包層光纖中，然后通過熔接方式完成其與光纖的熔融對接，該方式在兩光纖的 接頭處會引起泵浦光的泄露浪費，且需要對接頭進行重新涂覆處理，對熔接機和涂覆機設(shè) 備的性能要求高，且工藝繁瑣，不易控制。3、采用級聯(lián)的合束器組能夠逐漸分批次從泵浦輸出光纖中提取泵浦光能量，防止 泵浦功率注入太大時的破壞作用和對光纖的光損傷。而且，當(dāng)前面的信號完成放大時，緊接 著傳輸?shù)氖墙?jīng)放大后的大功率信號激光，再進入下一級的合束器中完成下一步的更高功率 的放大，避免了一些情況下輸入信號種子激光功率弱，引起的激光輸出功率振蕩不穩(wěn)，以及 自激射效應(yīng)的破壞作用。4、級聯(lián)式結(jié)構(gòu)的光纖激光器，采取的多端口多點泵浦光注入方式，從光纖的多個 部位注入，可以使入射的泵浦光能量逐漸耦合到光纖中，使熱點分布更加均勻，散熱能力更 好。而一般傳統(tǒng)的單點注入高功率泵浦時，由于光纖局部熱量累積極易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定 和破壞作用，其熱效應(yīng)會嚴重限制其性能。
5、泵浦功率剝離器，解決了大功率泵浦時殘留泵浦光的分散消耗問題。利用反向 工作狀態(tài)的泵浦合束器的泵浦端口，能夠反向耦合除掉有源雙包層光纖中大部分的殘余泵 浦光。在本發(fā)明的實施例中，通過反向工作的(2+1) Xl合束器濾出包層泵浦光，達到一次 性濾除殘留泵浦功率約60%的結(jié)果。另外，光纖末端接續(xù)的匹配無源單包層光纖圈能夠再 進一步濾除包層中的殘余泵浦光能量，保障了其余光器件和光纖的安全和系統(tǒng)的穩(wěn)定。以上結(jié)合較佳實施方式對本發(fā)明進行了具體描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員 可以對這些實施方式做出多種變更或變化，這些變更和變化應(yīng)落入本發(fā)明保護的范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
一種級聯(lián)式的光纖激光器，包括光學(xué)諧振腔、多根泵浦輸入光纖(1)、泵浦輸出光纖(2)、該多根泵浦輸入光纖(1)與泵浦輸出光纖(2)耦合形成的n×1光纖合束器，其特征在于還包括一根有源雙包層光纖(3)，該有源雙包層光纖(3)與所述泵浦輸出光纖(2)側(cè)面耦合相接形成(1+1)×1光纖合束器(5)，所述光學(xué)諧振腔是由該(1+1)×1光纖合束器(5)的有源雙包層光纖(3)、一光隔離器(8)、一光耦合器(9)和一窄帶光濾波器(12)依次連接起來的環(huán)形結(jié)構(gòu)光學(xué)諧振腔，所述光耦合器(9)分出小輸出端(11)和大輸出端(10)，該小輸出端(11)與所述窄帶光濾波器(12)的輸入端熔接相連，該大輸出端(10)與所述泵浦輸出光纖(2)上的級聯(lián)光纖合束器組熔接，該級聯(lián)光纖合束器組是由多個設(shè)置在所述泵浦輸出光纖(2)上的(2+1)×1光纖合束器通過一根有源雙包層光纖(4)依次串接起來構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光器，其特征在于所述(2+1)X 1光纖合束器是由有 源雙包層光纖與所述泵浦輸出光纖(2)上相對應(yīng)的兩側(cè)通過側(cè)面耦合相接構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖激光器，其特征在于所述有源雙包層光纖(4)的輸出 末端(17)側(cè)面拉制一個反向工作狀態(tài)的(2+1) X 1側(cè)面泵浦合束器(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖激光器，其特征在于在所述有源雙包層光纖輸出末端 (17)熔接一段單包層光纖(7)，并將該段單包層光纖彎曲成一定曲率半徑的光纖圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光纖激光器，其特征在于所述多根泵浦輸入光纖(1)緊 密堆積后耦合區(qū)的直徑小于所述泵浦輸出光纖(2)耦合區(qū)的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖激光器，其特征在于所述窄帶光濾波器(12)通過一段 單包層光纖(18)與所述有源雙包層光纖(3)熔接相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖激光器，其特征在于所述多根泵浦輸入光纖(1)緊密 堆積熔融耦合再與所述泵浦輸出光纖(2)熔接制成一體化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖激光器，其特征在于所述nXl光纖合束器、(1+1)Xl 光纖合束器(5)、(2+1) X 1側(cè)面光纖合束器(6)均由高溫熔融拉錐而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖激光器，其特征在于所述泵浦輸出光纖(2)為大芯徑 多模光纖、普通多模光纖、雙包層光纖、無源雙包層光纖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種級聯(lián)式的光纖激光器，包括光學(xué)諧振腔、多根泵浦輸入光纖、泵浦輸出光纖、多根泵浦輸入光纖與泵浦輸出光纖耦合形成的n×1光纖合束器，一有源雙包層光纖與泵浦輸出光纖側(cè)面耦合相接形成(1+1)×1光纖合束器，光學(xué)諧振腔是由該(1+1)×1光纖合束器的有源雙包層光纖、光隔離器、光耦合器和窄帶光濾波器依次連接起來的環(huán)形結(jié)構(gòu)光學(xué)諧振腔，光耦合器分出小輸出端和大輸出端，小輸出端與窄帶光濾波器的輸入端熔接相連，大輸出端與泵浦輸出光纖上的級聯(lián)光纖合束器組熔接。多個串連在一起的光纖合束器組能夠逐級均勻充分地吸收泵浦光能量，減小高功率泵浦中泵浦光功率的瞬間過高或功率漂動對激光輸出功率造成的不穩(wěn)定影響。
文檔編號H01S3/067GK101847818SQ201010144148
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者楊昌盛, 董杰 申請人:深圳朗光科技有限公司