[發明專利]基于纖芯包層尺寸分段漸變紡錘形增益光纖的激光振蕩器

在審

• 申請號: 201910383404.6
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110011171A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 王小林;曾令筏;楊保來;奚小明;史塵;張漢偉;王澤鋒;周樸;司磊;許曉軍;陳金寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094;G02B6/02;G02B6/036
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種基于纖芯包層尺寸分段漸變紡錘形增益光纖的激光振蕩器，其特征在于，它包括纖芯包層尺寸縱向分區域漸變的紡錘形增益光纖(1)、高反射光纖光柵(2)、低反射光纖光柵(3)、光纖耦合半導體激光器(4)、泵浦信號合束器(5)、信號傳能光纖(6)、泵浦傳能光纖(7)、包層光濾除器(8)、光纖端帽(9)；

所述高反射光纖光柵(2)、纖芯包層尺寸縱向分區域漸變的紡錘形增益光纖(1)、低反射光纖光柵(3)通過信號傳能光纖(6)依次連接，形成光纖激光諧振腔；

所述光纖耦合半導體激光器(4)輸出激光經過泵浦傳能光纖(7)注入泵浦信號合束器(5)，然后從泵浦信號合束器(5)傳出，通過信號傳能光纖(6)注入到所述光纖激光諧振腔中；

光纖激光諧振腔輸出激光經過包層光濾除器(8)后，由光纖端帽(9)擴束輸出；

所述纖芯包層尺寸縱向分區域漸變的紡錘形增益光纖(1)包括纖芯(1-1)、內包層(1-2)、外包層(1-3)，所述內包層(1-2)包裹住纖芯(1-1)，外包層(1-3)包在內包層(1-2)外，整體構成增益光纖，所述纖芯(1-1)和內包層(1-2)橫截面的外圍尺寸同步地沿光纖長度方向以分區域漸變方式先增大后減小，所述外包層(1-3)橫截面的外圍尺寸沿光纖長度方向恒定不變；所述纖芯(1-1)的折射率大于內包層(1-2)的折射率，所述內包層(1-2)的折射率大于外包層(1-3)的折射率；纖芯(1-1)和內包層(1-2)在整個光纖長度方向上對應位置的橫截面的外圍尺寸比恒定。

2.如權利要求1所述的基于纖芯包層尺寸分段漸變紡錘形增益光纖的激光振蕩器，其特征在于，所述纖芯(1-1)的橫截面為圓形、正多邊形、橢圓形、半圓形中的一種；所述內包層(1-2)的橫截面和外包層(1-3)的橫截面為圓框、正多邊形框、橢圓形框、半圓形框中的一種；纖芯(1-1)、內包層(1-2)和外包層(1-3)三者橫截面的幾何中心重合。

3.如權利要求2所述的基于纖芯包層尺寸分段漸變紡錘形增益光纖的激光振蕩器，其特征在于，

所述纖芯(1-1)包括依次連接的纖芯第一小尺寸區域(1-4)、纖芯第一過渡尺寸區域(1-5)、纖芯大尺寸區域(1-6)、纖芯第二過渡尺寸區域(1-7)和纖芯第二小尺寸區域(1-8)；

所述內包層(1-2)包括依次連接的內包層第一小尺寸區域(1-9)、內包層第一過渡尺寸區域(1-10)、內包層大尺寸區域(1-11)、內包層第二過渡尺寸區域(1-12)、內包層第二小尺寸區域(1-13)。

4.如權利要求3所述的基于纖芯包層尺寸分段漸變紡錘形增益光纖的激光振蕩器，其特征在于，

所述纖芯(1-1)的橫截面為圓形，所述內包層(1-2)的橫截面為圓框；所述纖芯(1-1)的纖芯第一小尺寸區域(1-4)和纖芯第二小尺寸區域(1-8)橫截面的直徑相同，沿光纖長度方向恒定不變且不大于20微米，兩者的歸一化頻率小于3.8；兩者數值孔徑均沿光纖長度方向恒定不變且在0.03-0.08之間、長度均在1～10米范圍內、；

所述纖芯(1-1)的纖芯第一過渡尺寸區域(1-5)和纖芯第二過渡尺寸區域(1-7)的直徑漸變率相同，均沿光纖長度方向逐漸變化，其小端的直徑不小于與之連接的纖芯第一小尺寸區域(1-4)和纖芯第二小尺寸區域(1-8)的直徑，其大端的直徑不大于所述纖芯大尺寸區域(1-6)的直徑；所述纖芯第一過渡尺寸區域(1-5)和纖芯第二過渡尺寸區域(1-7)的數值孔徑沿光纖長度方向恒定不變且在0.03-0.08之間；長度均在0.01～1米范圍內，兩者的直徑漸變率相同且直徑和歸一化頻率沿光纖長度變化；兩者小端的尺寸和歸一化頻率不小于纖芯第一小尺寸區域(1-4)和纖芯第二小尺寸區域(1-8)的尺寸和歸一化頻率、大端的尺寸和歸一化頻率不大于纖芯大尺寸區域(1-6)的尺寸和歸一化頻率；

所述纖芯大尺寸區域(1-6)的長度1～10米，直徑沿光纖長度方向為定值且不小于30微米。