[實用新型]半導體直接泵浦光纖激光器

有效

• 申請號: 201521046030.2
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN205303937U
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 趙保銀;李剛;高奇;趙衛
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/067
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術領域

本實用新型屬于激光技術領域，涉及一種采用半導體直接泵浦增益光纖的 光纖激光器及光纖放大器。

背景技術

近幾年，雙包層光纖等大功率光纖器件和高功率二極管泵浦技術逐漸成熟 帶來光纖激光器輸出功率水平的快速提升。然而，隨著高功率光纖激光器在材 料加工、激光打標、生物醫學、空間通信和國防安全等領域的廣泛應用，能夠 實現輸出功率大幅度提升的新型泵浦耦合技術成為高功率光纖激光技術研究的 熱點。端面泵浦技術是一種出現較早且較為成熟的泵浦技術，現有輸出功率在 千瓦以內的工業級全光纖激光器一般采用該技術對增益光纖的進行泵浦。

如圖1所示為現有全光纖激光器的基本原理，端面泵浦耦合技術需要先將 半導體泵浦模塊的芯片發出的泵浦光耦合進泵浦輸出光纖，再將泵浦輸出光纖 與泵浦耦合器10的泵浦輸入光纖相熔接，為與泵浦耦合器的輸出光纖相熔接的 增益光纖提供泵浦。現有高功率全光纖激光器一般使用的泵浦耦合器為“(6+1) ×1”型，可用6個半導體泵浦模塊為增益光纖11提供泵浦光功率，其缺點是： 高功率的泵浦耦合器很容易由于光熱損傷而使光纖激光器系統崩潰；全光纖激 光器的輸出功率不能通過增加半導體泵浦模塊的數目進行提升；同時，半導體 泵浦模塊中發光芯片所發出的泵浦光，在由光學整形和耦合透鏡耦合進泵浦輸 出光纖的過程中，會產生較大的泵浦光功率損耗，降低了全光纖激光器系統的 整體效率；此外，半導體泵浦模塊在對增益光纖進行泵浦時，泵浦光沿光纖長 度方向被逐漸吸收，會造成增益光纖中泵浦光功率分布不均勻以及熱分布不均 勻等問題。因此，采用端面泵浦耦合技術的光纖激光系統存在泵浦功率擴展性 差、泵浦耦合器件易損、增益分布不均勻以及光纖端面熱效應等缺陷，最終限 制了光纖激光器輸出功率的進一步提升。

側面泵浦耦合技術是通過雙包層光纖側面將泵浦光耦合進內包層的技術， 相比于端面泵浦耦合技術具有很多優點，如泵浦功率擴展性強、增益光纖中泵 浦光分布及熱分布均勻、結構緊湊等。但目前已有的側面泵浦方案大多對制作 工藝要求十分苛刻，且在一定程度上破壞了光纖的結構，實現起來成本高、難 度大，最終限制了該技術的實際應用以及光纖激光器輸出功率的提升。

實用新型內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種半導體 直接泵浦光纖激光器以及采用該泵浦方式的光纖放大器和光纖激光器，制作工 藝簡單、結構緊湊，不破壞光纖結構且易于實現。

本實用新型的技術解決方案是：半導體直接泵浦光纖激光器，其特殊之處 在于：包括外柱面、內柱面以及盤繞在內柱面上的增益光纖；所述內柱面與外 柱面同心設置；所述外柱面、內柱面對泵浦光全反射，形成泵浦光波導；泵浦 光的兩端設置有半導體泵浦模塊的發光芯片。

上述發光芯片是多個，平均分布設置。

上述外柱面和內柱面的表面是光滑平面。

上述同軸光滑柱面采用金屬材料或非金屬材料。

金屬材料是銅或鋁。

本實用新型的優點是：

本實用新型提所涉及的光纖放大器和光纖激光器采用半導體直接泵浦增益 光纖的泵浦方案。該泵浦方案具有獨特的泵浦結構，制作工藝簡單、結構緊湊， 不破壞光纖結構且易于實現。該泵浦結構具有相對獨立的光纖激光波導和泵浦 光波導，泵浦光在泵浦光波導內來回反射并多次穿過增益光纖纖芯，極大提高 泵浦光耦合效率，同時增益光纖中的泵浦光分布以及熱分布均勻。增益光纖纏 繞在具有一定彎曲直徑的光滑柱面上，可將光纖激光高階模濾除掉，使輸出的 激光具有更高的光束質量。兩同軸光滑柱面采用熱導性好的材料制作，可使光 纖激光器或光纖放大器具有高效的熱管理能力。

該泵浦方案省去了現有光纖激光器必須使用的大功率泵浦耦合器，避免了 因使用該器件造成的泵浦光功率損耗，提高了光纖激光器和光纖放大器的能源 利用率，同時簡化了光纖激光器和光纖放大器的結構，降低了光纖激光器和光 纖放大器的成本。

附圖說明

圖1是全光纖激光器的基本原理圖；

圖2.1—圖2.2是半導體直接泵浦結構示意圖；

具體實施方式

本實用新型提供了一種半導體直接泵浦增益光纖的光纖激光器以及光纖放 大器，區別于現有的光纖激光器及光纖放大器，本實用新型具有獨特的泵浦方 式及結構設計。