[發明專利]端面泵浦耦合器及其制備方法在審

申請號：	201710467141.8	申請日：	2017-06-19
公開（公告）號：	CN107134710A	公開（公告）日：	2017-09-05
發明（設計）人：	宮武鵬;陳子倫;薛宇豪;雷文強;周壽桓	申請（專利權）人：	中科先為激光科技（北京）有限公司
主分類號：	H01S3/094	分類號：	H01S3/094;H01S3/067;G02B6/255
代理公司：	中科專利商標代理有限責任公司11021	代理人：	任巖
地址：	100016 北京市朝陽區***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	端面耦合器及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于光纖激光器技術領域，更具體地涉及一種端面泵浦耦合器及其制備方法。

背景技術

光纖激光器具有轉換效率高、光束質量好、結構緊湊、易散熱、工作穩定性好等優點，已經廣泛應用于工業和國防等領域。在實現高功率光纖激光器時，如何將泵浦能量可靠、高效地耦合注入增益光纖是研制高功率光纖激光系統的關鍵問題之一，泵浦耦合器是實現這一功能的核心元器件，其性能參數將直接決定光纖激光器的輸出功率以及光束質量，因此，研制高性能的光纖泵浦耦合器是高功率光纖激光器的基礎和前提。目前實現光纖泵浦耦合器的方式主要有兩種：端面泵浦耦合與側面泵浦耦合。其中端面泵浦耦合器也是目前工業用千瓦量級光纖激光器的主流泵浦方式。

熔融拉錐是實現端面泵浦耦合器的主要實現形式，其制作過程是將多根光纖組成一束，然后在高溫下加熱拉伸，使其互相熔合并形成錐形過渡區，最后將其切斷與輸出光纖熔接，即通常所說的組束、拉錐、切割和熔接四個步驟。根據泵浦耦合器的應用方式可以將熔融拉錐端面泵浦耦合器分成兩類：N×1的光纖熔錐端面泵浦耦合器和(N+1)×1的含信號纖的光纖熔錐端面泵浦耦合器，不同之處在于組束光纖中心光纖為泵浦光纖或者信號光纖。N×1型光纖端面泵浦耦合器主要用于諧振腔結構的光纖激光器中，(N+1)×1型光纖熔錐端面耦合器主要用于全光纖的光纖放大器。在含信號纖泵浦耦合器的制作過程中，是將N根多模光纖緊密放置在一根信號光纖周圍，然后熔融拉錐，從錐區中間截斷，并和一根雙包層光纖熔接。目前，傳統的(N+1)×1光纖端面泵浦耦合器制作方案，通常是將信號纖和泵浦光纖一起進行拉錐，這種方案在光纖束拉錐變小的同時也會使得信號纖的包層直徑和纖芯變小，破壞了信號光纖的結構，造成了輸入的信號光纖與輸出光纖的纖芯模場不匹配、從而引起信號光的傳輸損耗增加和模式退化等問題，這些問題不僅降低了耦合器的耦合效率，限制了泵浦耦合器的承載功率，因為損失的光能量轉化成熱而使激光器的熱管理難以控制，同時也將引起輸出激光的光束質量惡化，降低了光纖激光器的性能。

發明內容

基于以上問題，本發明的主要目的在于提出一種端面泵浦耦合器及其制備方法，用于解決以上技術問題的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，本發明提出了一種端面泵浦耦合器，包括信號光纖、輸出光纖和若干根泵浦光纖，其中：

信號光纖由芯徑相等的第一光纖和第二光纖熔接形成，第二光纖的外徑小于第一光纖的外徑；

若干根泵浦光纖繞信號光纖均勻緊密排布，拉錐形成有原始區、錐形區和錐腰區，且錐形區位于原始區和錐腰區之間；

信號光纖的第二光纖所在的一端和若干根泵浦光纖的錐腰區所在的一端，扭轉熔融為第一端，且所述信號光纖位于所述第一端的中心位置；

輸出光纖與第一端熔接，且其芯徑與第一光纖、第二光纖的芯徑相等。

在本發明的一些實施例中，上述信號光纖的第二光纖所在的一端，在扭轉熔融為第一端時，芯徑保持不變。

在本發明的一些實施例中，上述第一端與輸出光纖的包層尺寸相匹配。

在本發明的一些實施例中，上述第一光纖、第二光纖及信號光纖的芯徑為20μm～40μm，若干根泵浦光纖的規格為200/220μm或220/242μm。

在本發明的一些實施例中，上述泵浦光纖為6根，該6根泵浦光纖以信號光纖為中心呈中心對稱分布。

在本發明的一些實施例中，上述述泵浦光纖為18根，該18根光纖繞信號光纖分為兩圈分布，且以信號光纖為中心呈中心對稱分布。