[發(fā)明專利]用于光纖放大器的光纖端面泵浦耦合器及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610182147.6
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105633779B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周旋風(fēng);陳子倫;王澤鋒;侯靜;奚小明;雷成敏;許曉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;G02B6/255
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陳立新

本發(fā)明提供一種用于光纖放大器的光纖端面泵浦耦合器及其制作方法，該方法利用玻璃管對拉錐或者腐蝕處理后的錐形輸入光纖進行組束，然后和輸出光纖進行熔接，無需對輸入信號光纖的纖芯進行拉錐處理，即可保證輸入光纖的纖芯和輸出光纖的纖芯直徑基本一致，使其能適用于各類模式的信號光，從而實現(xiàn)較高的耦合效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種用于光纖放大器的光纖端面泵浦耦合器及其制作方法。

背景技術(shù)

光纖激光器，由于具有轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、易散熱、工作穩(wěn)定性好等優(yōu)點，已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)加工、醫(yī)療衛(wèi)生和國防軍事等領(lǐng)域。近年來，隨著雙包層光纖泵浦技術(shù)的成熟和光纖制造工藝的改進，光纖激光器的輸出功率也不斷提升。目前大功率光纖激光器中主要采用主振蕩功率放大(MOPA)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)激光輸出功率的提高，這種結(jié)構(gòu)通常由振蕩器和一級放大器或者更多級放大器組成。光纖泵浦耦合器的作用就是將振蕩器或者前級的信號光與泵浦光高效地耦合進光纖下一級放大器的增益雙包層光纖中。光纖泵浦耦合器的性能直接決定了進入放大器的信號光功率和泵浦光功率，是MOPA結(jié)構(gòu)大功率光纖激光器的核心元器件。

目前常用的全光纖泵浦耦合器主要分為端面泵浦和側(cè)面泵浦兩種方法。一方面，傳統(tǒng)的端面泵浦耦合器通過對輸入信號光纖和泵浦光纖進行熔融拉錐，使得信號光纖的纖芯逐漸變小，信號光的耦合效率較低，而限制了最終激光器的輸出功率。例如CN201410600456.1中公開了一種大功率弱拉錐低損耗泵浦/信號合束器，提出了一種將拉錐比例控制在1-1.45范圍內(nèi)的方法，以實現(xiàn)信號光的低損耗。再例如CN 201110458029.0中公開了一種大模場光纖泵浦耦合器及其制造方法，提出在不改變信號光纖纖芯直徑的情況下，來實現(xiàn)信號激光的低損耗傳輸。另一方面，側(cè)面泵浦耦合雖然很好地解決了信號光的損耗問題，但是難以解決泵浦光纖的組束和高效率耦合問題，無法滿足大功率條件下的實際需求。為此，CN201110456333.1中公開了一種光纖側(cè)面耦合器及其制造方法，該方法通過將泵浦光纖和信號光纖內(nèi)包層徑向表面的形狀互補匹配法制作側(cè)面泵浦耦合器。

由上可見，對于端面泵浦耦合器，上述方法能實現(xiàn)泵浦激光的高效率耦合，而用于信號激光的耦合時則效率較低。而用于側(cè)面泵浦耦合器時，則與之相反，對信號激光的耦合效率較高，對泵浦激光的耦合效率則較低。除此之外，上述專利中提到的泵浦耦合器還存在如下問題：一、制作過程中對于輸入光纖的組束要求很高，只能對特定數(shù)量的泵浦光纖進行特定形狀的組束，(例如一般的組束方式僅限于(2+1)×1或(6+1)×1等結(jié)構(gòu))，并且按此特殊結(jié)構(gòu)進行組束時，組束難度較大；二、組束后光纖束的形狀變化較大，會增加光損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于光纖放大器的光纖端面泵浦耦合器及其制作方法，該發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中對于端面或側(cè)面泵浦耦合器中信號激光和泵浦激光的耦合效率無法同時達到較高的問題，以及現(xiàn)有方法在制作過程中對光纖組束形狀要求特殊，組束難度大的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供一種用于光纖放大器的光纖端面泵浦耦合器的制作方法，包括以下步驟：

1)對玻璃管的中段等比例拉錐至玻璃管的外徑為420μm，拉錐后玻璃管的錐區(qū)長度為3cm，錐腰長度為2cm，拉錐后玻璃管錐腰內(nèi)的信號光纖空氣孔的直徑為110～147μm，泵浦光纖空氣孔的直徑為90～110μm；

2)將1根輸入信號光纖和至少一根泵浦光纖的一端去除6cm涂覆層后，形成露出相應(yīng)包層結(jié)構(gòu)的剝除區(qū)，并對剝除區(qū)進行徹底清潔；

3)腐蝕輸入信號光纖的剝除區(qū)，腐蝕或拉錐輸入泵浦光纖的剝除區(qū)，腐蝕后的輸入信號光纖錐區(qū)長度為3cm、錐腰長度為3cm、錐腰處光纖直徑為100～140μm，腐蝕或者拉錐后的輸入泵浦光纖錐區(qū)長度為3cm、錐腰長度為3cm、錐腰直徑為85～100μm；

4)將輸入信號光纖的錐腰端插入拉錐后玻璃管的錐腰信號光纖空氣孔中，輸入信號光纖的外壁與信號光纖空氣孔內(nèi)表面相接觸；