一種泵浦效率增強(qiáng)型光纖激光器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種泵浦效率增強(qiáng)型光纖激光器，其包括前級小功率激光源、多個半導(dǎo)體泵浦激光器、光纖合束器、有源雙包層光纖、輸出隔離器/準(zhǔn)直器，在有源雙包層光纖與輸出隔離器/準(zhǔn)直器之間還設(shè)置有泵浦光反射器，泵浦光反射器包括無源雙包層光纖、刻在無源雙包層光纖內(nèi)包層上的包層光纖光柵、包覆包層光纖光柵的二次涂覆層，包層光纖光柵中心反射波長與泵浦激光波長相同，在910-980nm范圍內(nèi)。通過采用在泵浦光傳輸方向末端的無源雙包層光纖的內(nèi)包層光纖光柵，可以將內(nèi)包層中未吸收的殘留泵浦激光功率反射回雙包層有源光纖中，使泵浦光功率可以第二次被有源光纖吸收，從而有效地提高泵浦激光的吸收效率。
【專利說明】一種泵浦效率增強(qiáng)型光纖激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種光纖激光器，尤其涉及增強(qiáng)泵浦效率的光纖激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著摻雜光纖技術(shù)、雙包層光纖技術(shù)、半導(dǎo)體泵浦激光器技術(shù)、和光纖合束器技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的不斷地發(fā)展，光纖激光器技術(shù)也在不斷地提升和完善。不論是光纖脈沖激光器、光纖連續(xù)激光器、還是光纖準(zhǔn)連續(xù)激光器，它們在功率放大級基本都是采用泵浦激光注入大功率雙包層摻雜光纖的包層，通過光纖芯徑對泵浦光的吸收，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)獲得光增益，實現(xiàn)光功率放大。
[0003]在目前的這種泵浦結(jié)構(gòu)中，泵浦激光只是單次通過有源雙包層光纖，其功率沒有被有源纖芯完全吸收。殘留的10-30%的泵浦功率沒有被利用就離開了雙包層光纖，最終被其后的包層功率吸收器吸收而變?yōu)闊崃浚瑳]有對光纖激光器做出貢獻(xiàn)。傳統(tǒng)的方法無法實現(xiàn)其完全吸收，原因在于:當(dāng)雙包層有源光纖的長度較短的時候，信號光的損耗小，但是泵浦光的吸收率也??；當(dāng)雙包層有源光纖的長度較長的時候，泵浦光的吸收率較大，但是信號光的損耗也較大。因此這就形成一個矛盾，阻礙泵浦激光的充分吸收。如何有效地提高泵浦激光的吸收利用率是光纖激光器系統(tǒng)需要解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種有效地提高泵浦激光吸收利用效率的光纖激光器。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種泵浦效率增強(qiáng)型光纖激光器，其包括前級小功率激光源、多個半導(dǎo)體泵浦激光器、與所述的前級小功率激光源及多個半導(dǎo)體泵浦激光器光纖輸出端相連接的光纖合束器、與光纖合束器輸出端相連接的有源雙包層光纖、輸出隔離器/準(zhǔn)直器，在所述的有源雙包層光纖與輸出隔離器/準(zhǔn)直器之間還設(shè)置有包層泵浦光反射器，所述的泵浦光反射器包括兩端分別與所述的有源雙包層光纖及輸出隔離器/準(zhǔn)直器相熔接的無源雙包層光纖、制作在所述的無源雙包層光纖內(nèi)包層上的包層光纖光柵、包覆所述的包層光纖光柵的二次涂覆層，所述的包層光纖光柵中心反射波長與泵浦激光器中心波長相同，在910-980nm范圍內(nèi)。
[0006]優(yōu)化地，所述的包層光纖光柵的中心反射率為60-100% ;反射譜寬為0.5_3nm。
[0007]優(yōu)化地，所述的包層光纖光柵的幾何長度為5_30mm。
[0008]優(yōu)化地，所述的包層光纖光柵采用大功率準(zhǔn)分子脈沖紫外激光對無源雙包層光纖的光敏內(nèi)包層進(jìn)行刻寫。
[0009]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:本實用新型通過在有源雙包層光纖與 輸出隔離器/準(zhǔn)直器之間設(shè)置包層泵浦光反射器，該包層泵浦光反射器采用在泵浦光傳輸方向末端的無源雙包層光纖的內(nèi)包層上制作包層光纖光柵，光纖光柵可以將包層中未吸收的殘留泵浦激光功率反射回雙包層有源光纖中，使該泵浦光功率可以第二次被有源光纖吸收，從而可有效地提高光纖激光器中泵浦激光的吸收利用效率；相應(yīng)地可以降低泵浦激光器的總功率，同時不會對信號光產(chǎn)生附加影響，與現(xiàn)有采用光纖光柵構(gòu)成諧振腔和采用半導(dǎo)體種子激光器的兩種類型的光纖激光器均能夠兼容。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型泵浦光增強(qiáng)型光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本實用新型包層光纖光柵泵浦光反射器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]其中，1、前級小功率激光源；2、半導(dǎo)體泵浦激光器；3、光纖合束器；4、有源雙包層光纖；5、泵浦光反射器；51、纖芯；52、內(nèi)包層；53、外包層；54、二次涂覆層；55、包層光纖光柵；56、前向傳輸?shù)谋闷旨す猓?7、前向傳輸?shù)男盘柤す猓?8、被包層光纖光柵反射的后向傳輸泵浦激光；6、輸出隔離器/準(zhǔn)直器。
【具體實施方式】
[0013]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實用新型的內(nèi)容，下面結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作近一步詳細(xì)說明。
[0014]如圖1所示的光纖激光器，其在光路上依次包括前級小功率激光源1、多個半導(dǎo)體泵浦激光器2、光纖合束器3、有源雙包層光纖4、泵浦光反射器5、輸出隔離器/準(zhǔn)直器6。本實施例中，前級種子激光源I由中心波長為1060nm的半導(dǎo)體激光器和小功率光纖放大器組成；泵浦激光源2由6個中心波長915nm輸出光纖為105um/125um數(shù)值孔徑0.15輸出功率為IOW的半導(dǎo)體激光器組成；光纖合束器3為6+1 X I結(jié)構(gòu)泵浦光/信號光合束器，有源雙包層光纖4為鐿(Yb+)摻雜的直徑為25um/250um的光纖。前級小功率激光源I與各半導(dǎo)體泵浦激光器2的光纖輸出端分別與光纖合束器3的信號輸入光纖和泵浦輸入光纖相熔接，有源雙包層光纖4的光纖輸入端與光纖合束器3的輸出光纖相熔接,光纖光柵泵浦光反射器5的輸入與輸出端分別與有源雙包層光纖4的輸出端以及輸出隔離器/準(zhǔn)直器6的輸入端相熔接。下面將對泵浦光反射器5的具體結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)方法做詳細(xì)說明:
[0015]如圖2所示的泵浦光反射器5，其包括無源雙包層光敏光纖、包層光纖光柵55以及二次涂覆層54，其中，無源雙包層光纖包括位于中央的纖芯51、包覆在纖芯51外周的內(nèi)包層52、包覆在內(nèi)包層52外的外包層53，包層光纖光柵55制作在內(nèi)包層52上，二次涂覆層54包覆在包層光纖光柵55上。本實施例中，包層光纖光柵55采用193nm的大功率準(zhǔn)分子脈沖紫外激光在直徑為25um/200um的無源雙包層光纖光敏內(nèi)包層上刻寫，該包層光纖光柵的中心反射率為915nm，3dB反射譜寬為lnm，峰值反射率為95%，對信號波段1064nm±5nm范圍的反射率小于0.1%,光纖光柵的長度為8mm,光柵刻寫在裸光纖以后,進(jìn)行二次涂覆，從而形成泵浦光反射器。
[0016]下面對其工作原理進(jìn)行說明:
[0017]在光纖激光器的后級通常是功率放大級，一般通過光纖合束器將泵浦光和信號光耦合到雙包層光纖的內(nèi)包層中，然后逐漸被摻雜光纖的纖芯吸收而對信號光產(chǎn)生放大作用。摻雜有源光纖在吸收泵浦光放大信號光的同時，自身也會對信號光有一定的吸收，該吸收就引起了信號光在纖芯中的傳輸損耗。這樣有源光纖的長度需要適當(dāng)?shù)剡x擇。如果太短，泵浦光的吸收率太低，總增益太?。蝗绻L，雖然泵浦吸收率可以提高使得增益提高，但同時纖芯本身對信號光的損耗也變大。從理論計算和數(shù)值模擬可以得到最優(yōu)的光纖長度，但仍然損失了相當(dāng)一部分的泵浦光功率，通常在10-30%之間。本發(fā)明增加了泵浦激光反射器，當(dāng)前向傳輸?shù)谋闷旨す?6在光纖內(nèi)包層內(nèi)傳輸時,其遇到包層光纖光柵55,被包層光纖光柵55反射，形成后向傳輸?shù)谋闷旨す?8，從而再次進(jìn)入有源雙包層光纖4中被第二次吸收和利用，如圖2所示。同時我們也可以看到，前向傳輸?shù)男盘柤す?7沒有受到任何影響。
[0018]本實施例將殘留的泵浦激光進(jìn)行反射，讓它再次進(jìn)入有源雙包層光纖中被第二次吸收和利用，這樣信號光在單程的正向傳輸?shù)倪^程中就同時可以受到正向傳輸?shù)谋闷旨す夂头聪蚍瓷涞谋闷旨す鈨烧弋a(chǎn)生的增益，有效地提高了泵浦激光的利用效率。此外，本實施例提出的包層光纖光柵對于信號光波長并不反射，是完全透明的，這樣就保證了信號光的正向傳輸不受影響；并且也不會由于寄生的包層光纖光柵對信號光的反射引起泵浦激光器和種子激光器的損傷和失效。
[0019]需要說明的是，本實施例中使用的光纖光柵和傳統(tǒng)光纖激光器中所使用的光纖光柵是不同的。傳統(tǒng)的光纖光柵是刻在纖芯上，其中心反射波長為信號光波長，其作用是對信號光進(jìn)行反射從而構(gòu)成諧振腔；而本實用新型采用的光纖光柵是制作在光纖內(nèi)包層上的光纖光柵，波長為泵浦光波長，其作用是作為泵浦光反射器。本實用新型提出的用于泵浦反射的包層光纖光柵屬于開創(chuàng)性應(yīng)用，與傳統(tǒng)的光纖光柵有明顯的區(qū)別。同時，在整個光纖激光器系統(tǒng)中，本實用新型的包層光纖光柵與現(xiàn)有的纖芯光纖光柵是相容的。
[0020]上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種泵浦效率增強(qiáng)型光纖激光器，其包括前級小功率激光源、多個半導(dǎo)體泵浦激光器、與所述的前級小功率激光源及多個半導(dǎo)體泵浦激光器光纖輸出端相連接的光纖合束器、與光纖合束器輸出端相連接的有源雙包層光纖、輸出隔離器/準(zhǔn)直器，其特征在于:在所述的有源雙包層光纖與輸出隔離器/準(zhǔn)直器之間還設(shè)置有包層泵浦光反射器，所述的泵浦光反射器包括兩端分別與所述的有源雙包層光纖及輸出隔離器/準(zhǔn)直器相熔接的無源雙包層光纖、制作在所述的無源雙包層光纖內(nèi)包層上的包層光纖光柵、包覆所述的包層光纖光柵的二次涂覆層，所述的包層光纖光柵中心反射波長與泵浦激光器中心波長相同，在910_980nm 范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵浦效率增強(qiáng)型光纖激光器，其特征在于:所述的包層光纖光柵的中心反射率為60-100% ;反射譜寬為0.5-3nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵浦效率增強(qiáng)型光纖激光器，其特征在于:所述的包層光纖光柵的幾何長度為5-30mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵浦效率增強(qiáng)型光纖激光器，其特征在于:所述的包層光纖光柵采用大功率準(zhǔn)分子脈沖紫外激光對無源雙包層光纖的光敏內(nèi)包層進(jìn)行刻寫。
【文檔編號】H01S3/08GK203674547SQ201420056594
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月29日
【發(fā)明者】周勝, 趙青春 申請人:廣東高聚激光有限公司, 蘇州華必大激光有限公司