[發明專利]光耦器件及其制造和使用方法

無效

• 申請號: 200680024880.X
• 申請日: 2006-06-28
• 公開（公告）號: CN101283491A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: T·尼古拉吉森
• 申請（專利權）人: 晶體纖維公司
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;G02B6/28
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王勇

技術領域

本發明總體上涉及光從一個或多個輸入波導至與這個或這些輸入波導具有不同物理尺寸和/或光學特性的輸出波導或波導的輸出部的耦合。

本發明涉及一種光學部件，該光學部件包括例如光子晶體光纖那樣的用于抽運光(pump?light)和信號光(signal?light)的傳播的接受光纖、多條抽運傳輸光纖以及用于將從抽運傳輸光纖而來的抽運光反射進入接受光纖的反射元件。本發明還涉及一種光學部件以及包括該光學部件的器件的制造方法，以及該光學部件的使用方法。本發明還涉及一種棒狀光纖(rod-typeoptical?fibre)。本發明基于例如光子晶體光纖(PCF)的具有相對高的數值孔徑的多包層(例如雙包層)光纖的特性。

例如，本發明可用于例如光纖激光器或放大器等應用，其中利用光學部件可實現從抽運源至例如雙包層光纖的接受光纖的光的有效耦合。本發明尤其涉及一種光纖放大器，其中在雙包層光纖中抽運光和信號光在不同方向上(相對傳播抽運)傳播。

背景技術

現今，光纖在光學各個領域得到了廣泛的使用。這些領域包括電信、醫療、傳感器、激光、放大器以及其它眾多領域。

用于激光器和放大器應用中的雙包層光纖

大約十年前，出現了稱為雙包層光纖(也稱為雙封套光纖)的新型光纖家族。由于這種光纖應用在高能放大器和激光器中的潛力而受到了廣泛的關注。這種光纖包括兩個彼此相互嵌入的波導；內導向區域和外導向區域。典型地，內導向區域為用于導向信號光的單模芯，而外導向區域典型地為用于導向抽運光的多模芯，也稱為內包層(或抽運芯)。

在本發明的上下文中，術語“雙包層”或“雙封套”光纖是指包括至少兩個在光纖的縱向延伸的包層區域的光纖，至少其中之一可用于傳播諸如抽運光的光，因此此包層區域還被稱為“抽運芯”(pumping?core)。上述術語并不在于排除使用包括多于兩個如上所述的包層區域的光纖。不同包層區域是通過例如背景材料的不同光學特性(例如折射率)來區分的，包含微結構元件的包層區域與不包含微結構元件的區域不同，包含不同的微結構元件的包層區域彼此不同(包層區域各自的微結構元件在任何特性上的不同會影響光在特定波長的傳輸，例如微結構元件在大小上的不同(如果未散布)、微結構元件材料的不同(例如，空洞、固體或液體)、規律排列相對于不規律排列的不同，等)，等。

雙包層光纖的典型應用是將由半導體激光器(提供抽運光的激光器)發出的低質量、低亮度光轉變為高質量、高亮度光(信號光)。上述轉變對于激光器和放大器配置均可實現。對于激光器配置，通過受激發射在腔中(典型地，通過光纖布拉格光柵和/或外反射鏡形成)產生信號光。對于放大器配置，種子信號耦合至單模芯并且通過受激發射放大。

亮度被定義為單位面積單位立體角的光能，亮度還被稱為發光度并且國際單位制中以坎德拉每平方米(Candela/m²)或瓦特每球面度每平方米(W/steradian/m²)等來度量。對于多模光纖，亮度的保持是指在耦合/轉變之前及之后，與波導直徑相乘的數值孔徑(NA)為常數。

亮度轉換可通過在芯中摻雜例如稀土摻雜劑的光學活性材料并且利用例如多模光的抽運光來抽運摻雜后的芯來實現。稀土原子會吸收抽運光并且以較低光子能量重新發射能量。由于發射是通過受激發射產生的，因此光會被導向到摻雜芯中。典型地，單模操作為優選，然而還可采用多模操作。

轉變方法可以十分高效(最高大約為80％)并且亮度可被提高到高于100倍。由于上述光源體積較小并且效率更高，因此經常被用作高亮度固態激光器的替代物。

以多種形式(微結構以及非微結構光纖)提供的雙包層光纖均與本發明相關。上述形式的光纖包括全玻璃光纖(例如，請參見Wang等人在Electronics?Letters，Vol.40，No.10，2004中提到的)、聚合物包層光纖(例如，請參見Martinez-Rios等人在Optics?Letters，Vol.28，No.18，2003中提到的)以及光子晶體光纖(請參見WO?03/019257)。

光子晶體光纖