[實用新型]一種制作大功率反向保偏泵浦和信號光合束器的裝置

有效

• 申請號: 201720566207.4
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN206864857U
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 張帆;蔡文俊;蔡岳
• 申請（專利權）人: 深圳番越光電有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/0943;H01S3/10
• 代理公司: 北京至臻永信知識產權代理有限公司11568
• 代理人: 唐維寧,董鵬

技術領域

本實用新型涉及光纖技術領域與激光技術領域，特別涉及到大功率線偏振單模光纖激光器和放大器領域。

背景技術

高功率光纖激光器在光束質量、體積、重量、效率、散熱等方面均具有明顯優勢，現已廣泛應用于光纖通訊、激光空間遠距離通訊、工業造船、汽車制造、激光切割、金屬焊接、軍事國防安全、生物醫療、大型基礎建設等民用工業和軍事領域，被稱之為“第三代激光器”。尤其是在激光加工和國防安全兩個領域，受到越來越多的重視和研究。高功率光纖激光器中最關鍵的無源器件就是光纖泵浦和信號光合束器。目前現有技術制作這種合束器時一般都采用光纖束捆綁或是套上石英套管，熔融拉錐后再熔接上一個輸出光纖的方式。以制作(6+1)×1泵浦和信號光合束器為例，先將七根泵浦多模光纖捆扎成一個光纖束，然后將中心的泵浦光纖替換為保偏信號光纖，再使用光纖拉錐機將光纖束的石英套管拉錐。拉錐后，將光纖束插入石英管內進行二次拉錐，最后在錐區的適當位置切割，然后在斷面處與大芯徑傳能光纖熔接在一起。這樣，就將六根多模泵浦光纖中傳輸的泵浦光和保偏信號光纖中傳輸的信號光一起同時耦合到輸出光纖的內包層中傳輸，進行下一級的高功率放大。

為了獲取高功率的單頻或是超窄線寬的單偏振單模光纖激光器，就需要最大程度的抑制受激布里淵散射(SBS)。而理論和實驗均證明后向泵浦的方式可以極大的抑制SBS，同等輸出功率的情況下可以獲得比前向泵浦更窄的線寬輸出。但由于采用拉錐制作合束器的方法中不可避免會將中心信號纖的包層和纖芯同時進行拉錐，造成熊貓眼塌陷和信號光的模場直徑變大引起的信號光功率泄漏到包層的問題，所以信號光的插損比較大。這個問題在前向泵浦時還可以忍受，但當使用后向泵浦方式時，由于信號纖拉錐引起的插損和信號光泄露，在高功率泵浦和信號傳輸的時候，會對前向的泵浦源和器件造成不可逆轉的損壞。

實用新型內容

為了解決無法使用現有的保偏泵浦和信號光合束器進行大功率后向泵浦的問題，該發明提出了一種制作大功率反向保偏泵浦和信號光合束器的方法，它包括一個光纖包層腐蝕裝置，一個環形二氧化碳激光的加熱和燒融裝置和一個抽真空微型氣泵。首先利用光纖包層腐蝕裝置將合束器外圍六根泵浦光纖的外包層腐蝕掉并將內包層腐蝕至與中心的保偏信號光纖相同的包層直徑，并利用特制的夾持工具將六根泵浦纖和一根信號纖裝載進一根摻氟的石英套管內；然后利用環形二氧化碳的加熱裝置配合抽真空的微型氣泵對石英套管進行燒融直至塌陷成實心，同時保證中心保偏信號光纖的直徑不發生變化。該發明可用于制作高功率窄線寬，線偏振輸出的單模光纖激光器。

本實用新型一種制作大功率反向保偏泵浦和信號光合束器的裝置，其包括一個光纖包層腐蝕裝置、一個與光纖包層腐蝕裝置相鄰的環形二氧化碳激光燒融裝置，和一個連接在環形二氧化碳激光燒融裝置上的抽真空微型氣泵；

光纖包層腐蝕裝置包括容器、容器中的氫氟酸溶劑、具有小孔和光纖夾具的密封氣蓋構成；光纖包層腐蝕后裝載進石英套管；

環形二氧化碳激光由四個功率與照射時間均相同的四個二氧化碳激光器構成，其中，氫氟酸溶劑的配比為氫氟酸與氨水比例為5:1，小孔的直徑較泵浦光纖的直徑光纖大20微米，二氧化碳激光器的功率為20瓦。

所使用的保偏光纖是熊貓眼結構的保偏光纖、領結型保偏光纖或橢圓型保偏光纖。

所使用的石英套管為折射率低于光纖包層折射率的石英套管。

所使用的石英套管為摻氟的石英套管或純石英套管。

泵浦光纖的外包層被完全腐蝕掉，內包層被氫氟酸均勻腐蝕至和保偏信號光纖相同直徑，保偏信號光纖的直徑保持不變或是只是有輕微的變化，保證大功率信號光的無插損傳輸。

石英套管和內部裝載的光纖是利用一個環形的二氧化碳激光燒融裝置進行加熱到一定溫度進行塌陷燒融，在加熱過程中持續進行抽真空，保證石英管內部塌陷后不存在任何間歇和氣泡。也可以使用電極加熱，氫氧焰加熱和石墨加熱的方式對石英套管進行塌陷燒融，或是其他可以進行此操作的加熱方式。

所制作的保偏合束器是三角形分布的(2+1)×1泵浦信號光合束器，六邊形分布的(6+1)×1泵浦信號光合束器，或(18+1)×1的泵浦信號光合束器。

所制作的保偏合束器的中心信號光纖是纖芯直徑20微米，包層130微米或250微米的大芯徑保偏傳能光纖；或纖芯直徑為10微米、25微米或30微米，泵浦光纖內外包層直徑為105/125微米、200/240微米，200/220微米或220/242微米的可用于傳輸大功率半導體光纖耦合輸出的無源光纖。