[發明專利]一種可飽和吸收光纖準直器及其制作方法

有效

• 申請號: 202011005302.X
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112285840B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 陳浩;陳東順;甄方正;康健;申冰磊
• 申請（專利權）人: 光信(徐州)電子科技有限公司
• 主分類號: G02B6/32
• 分類號: G02B6/32;G02B6/26;G02B6/27
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙) 32267
• 代理人: 朱智杰

本發明公開了一種可飽和吸收體的獨特封裝方式，使之與現在成熟的光纖無源器件的生產工藝相融合，構成一種具有可飽和吸收特性的光纖準直器，同時滿足可飽和吸收體的散熱要求。不僅具有穩定、簡單的結構，還可以使其與其他光纖無源器件混合集成，促進光纖激光器尺寸小型化和結構簡單化，同時降低系統的整體損耗約5%，并有效降低了系統成本，利于大規模生產和工業應用，促進了光纖激光系統的進步。

技術領域

本發明涉及超快光纖激光器技術領域，特別涉及一種可飽和吸收體的集成化封裝結構設計和器件制作方法，本發明所述一種可飽和吸收光纖準直器主要應用于制作混合型光纖無源器件，可以支持把可飽和吸收體與光纖隔離器、光纖波分復用器、光纖耦合器等光功能器件混合集成在同一個器件內而不帶來明顯的尺寸增加。同時，集成混合也減少了光信號在光纖與自由空間之間的耦合次數，有效降低了系統的損耗。

背景技術

光纖激光器作為一種特殊的固體激光器近年來憑借其出色的光學性能、先天的熱管理優勢和免維護等特點發展迅速，并且，其所需的光纖無源器件已經發展出一套成熟的生產工藝，這也大大降低了光纖激光器的成本，促進其廣泛應用于各領域。

可飽和吸收體是一種廣泛應用于激光調Q和鎖模技術的光學無源器件。其基本特點是其對光信號的吸收率與輻照在其上的光信號的能量密度之間呈強烈的非線性關系，當輻照光能量密度較低時，吸收率較高，當輻照光能量密度達到或者超過其飽和閾值時，吸收率急劇下降而變的透明（被漂白）。由于可飽和吸收體具有這種獨特屬性，其可以被用做被動調Q開關，在激光諧振腔內造成有規律的開、閉狀態，實現激光器的調Q和鎖模。目前，這種被動鎖模器件可以是超快光纖激光器產生皮秒甚至飛秒超快激光脈沖，在醫學成像、微加工、高速攝影等領域有重要應用。

由于可飽和吸收體在被漂白前對光信號的吸收率很高，因此其本身具有嚴重的發熱，封裝以及使用時要充分考慮其散熱涉及。

由于可飽和吸收體的漂白與輻照能量密度有關，因此在應用過程中，對輻照在其上的激光束截面直徑有特殊要求，以滿足特定的調Q和鎖模效果，通常情況下要求光束直徑比較小。

目前，光纖激光器中常見的可飽和吸收體封裝方式主要有三種，第一種是直接把可飽和吸收體貼在光纖插針的端面上，配合反射膜做成可飽和吸收鏡并配以散熱單元，方法簡單；另一種是第一種的變種，是把可飽和吸收鏡放置于聚焦型準直器的后面以實現入射光斑的調整，其余封裝等同第一種；第三種是把可飽和吸收體放置在兩個光纖準直器之間，光信號從輸入光纖輸入經透鏡準直后輻照到可飽和吸收體上，通過可飽和吸收體后被另一透鏡聚焦耦合進入輸出光纖，通常配合散熱元件。三種方式都使可飽和吸收體作為單獨器件存在，無法與現在成熟的光纖無源器件的生產工藝相融合。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種可飽和吸收體的獨特封裝方式，使之與現在成熟的光纖無源器件的生產工藝相融合，構成一種具有可飽和吸收特性的光纖準直器，同時滿足可飽和吸收體的散熱要求。不僅具有穩定、簡單的結構，還可以使其與其他光纖無源器件混合集成，促進光纖激光器尺寸小型化和結構簡單化，同時降低系統的整體損耗，并有效降低其成本，利于大規模生產和工業應用。

本發明提供一種具有可飽和吸收特性的光纖準直器，包括光纖、玻璃毛細管、散熱型金屬套管、金屬套管A、套管B、可飽和吸收體和透鏡，所述光纖和玻璃毛細管嵌套組裝，構成光纖玻璃插針；所述光纖玻璃插針通過所述散熱型金屬套管以及金屬套管A與可飽和吸收體組裝，構成可飽和吸收光纖插針，所述散熱型金屬套管起到支撐作用，同時兼具散熱功能；所述可飽和吸收光纖插針通過套管B與透鏡組裝，經過光學調試后構成具有可飽和吸收特性的光纖準直器。

進一步地，所述光纖可以為各種型號的光纖，與所述透鏡匹配即可。

進一步地，所述散熱型金屬套管由金屬銅材料制得，其散熱片尺寸和數量根據實際應用環境的光功率密度和散熱需求確定。

進一步地，所述金屬套管A與所述散熱型金屬套管材質保持一致。