專利名稱：一種雙包層光纖激光器的泵浦耦合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及光纖領(lǐng)域內(nèi)的雙層光纖激光器的泵浦耦合 結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景雙包層光纖為提高光纖激光器的有效泵浦功率提供了良好的解決途徑。與 普通的單模光纖相比，雙包層光纖增加了一個(gè)內(nèi)包層，內(nèi)包層就是泵浦光的傳 光波導(dǎo)，有較大的數(shù)值孔徑和截面積，可以使更多的泵浦光進(jìn)入其中傳輸。在 傳輸?shù)倪^程中，大功率的多模泵浦光不斷穿越摻雜的纖芯而被其中的摻雜離子 吸收，產(chǎn)生的激光在纖芯中傳輸，這樣可以獲得較大功率的單模激光輸出。目前的泵浦技術(shù)中，有端面泵浦和側(cè)面泵浦兩種方法.l.在端面泵浦方法中，通常把大功率半導(dǎo)體激光器列陣發(fā)出的激光經(jīng)光束 整形、透鏡組聚焦后從端面進(jìn)入雙包層激光器的內(nèi)包層。這種方法雖然能比較 有效地把泵浦光耦合進(jìn)入內(nèi)包層，但較大功率的半導(dǎo)體泵浦激光從端面進(jìn)入內(nèi) 包層，容易造成端面的熱損傷，這就限制了進(jìn)入內(nèi)包層的泵浦光功率的增加從 而限制了光纖激光器輸出功率的進(jìn)一步提高。 2.在側(cè)面泵浦方法中， 一般主要有四種方式A. 多模光纖熔錐側(cè)面泵浦耦合方式-多模光纖熔融拉錐定向耦合是將多根棵光纖和去掉外包層的雙包層光纖纏 繞在一起，在高溫火焰中加熱使之熔化，同時(shí)在光纖兩端拉伸光纖，使光纖熔 融區(qū)成為錐形過渡段，能夠?qū)⒈闷止庥啥嗄９饫w經(jīng)由雙包層光纖側(cè)面導(dǎo)入內(nèi)包 層，從而實(shí)現(xiàn)定向側(cè)面耦合泵浦。B. V槽側(cè)面泵浦耦合把雙包層光纖的外包層和涂敷層剝?nèi)?，在?nèi)包層上刻一個(gè)v形槽，半導(dǎo)體 激光經(jīng)透鏡聚焦到v形槽的一個(gè)端面上，經(jīng)全反射后進(jìn)入內(nèi)包層。這種方法可 以在雙包層光纖的多個(gè)部位刻蝕V形槽，用多個(gè)半導(dǎo)體激光器泵浦雙包層光纖， 讓更多的泵浦光進(jìn)入內(nèi)包層，但這種v形槽因其表面要求極為平整及刻蝕工藝要求較高而難以制作，加之在雙包層光纖上保留了多個(gè)缺口，光纖的機(jī)械強(qiáng)度 大為減弱。c.嵌入反射鏡式泵浦耦合嵌入透鏡式泵浦耦合方式是在v槽刻蝕方式上的改進(jìn)。首先將雙包層光纖的外包層去除一小部分，然后在內(nèi)包層上刻蝕出一個(gè)小槽，槽的深度足夠放入 用來反射泵浦光的嵌入微反射鏡，但是距纖芯還有一定距離，以保證不破壞纖 芯。嵌入的微反射鏡的反射面可以是平面或是根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的曲面，為了得到 高的耦合效率，其反射面事先鍍上了高反率的膜層，入射面鍍了對(duì)泵浦光的增 透膜。該技術(shù)中采用了光學(xué)膠用以將嵌入微反鏡的出射面和光纖內(nèi)包層粘接固D.角度磨拋側(cè)面泵浦耦合圖1中表示目前現(xiàn)有的角度磨拋側(cè)面泵浦耦合方式，其方法是在一小段雙 包層光纖上，去掉其涂敷層和外包層，將內(nèi)包層沿縱向磨拋，得到一小段用于 耦合泵浦光的平面。(對(duì)于內(nèi)包層狀為矩形，D形，六角形等的雙包層光纖，內(nèi) 包層已有窄平面，如平面寬度足夠多，可以不必磨拋雙包層光纖，然后將一根 磨拋成一定角度的光纖端面用折射率相近的光學(xué)膠合在磨好的內(nèi)包層上。泵浦 光可由泵浦光纖側(cè)面耦合進(jìn)入雙包層光纖的內(nèi)包層。)該結(jié)構(gòu)側(cè)面泵浦耦合方 式可獲得高達(dá)90%耦合效率，但多僅用于低于1W的泵浦耦合，因?yàn)楣饴酚心z， 光一膠難以承受高功率而導(dǎo)致?lián)]發(fā)和分解。另，與光纖角度磨拋側(cè)面耦合泵浦技術(shù)相類似的是微棱鏡來進(jìn)行側(cè)面耦合， 但是微棱鏡寬度不能大于內(nèi)包層的直徑，因此給微棱鏡的加工帶來了技術(shù)上的困難。實(shí)驗(yàn)得到光纖激光輸出也僅僅只是毫瓦量級(jí)。 發(fā)明內(nèi)容總體來說這些方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，本發(fā)明則是針對(duì)常規(guī)的用角度磨拋側(cè)面泵 浦耦合方式的側(cè)面膠合基礎(chǔ)上發(fā)明的一種全新技術(shù)平臺(tái)。本發(fā)明釆用如下技術(shù)方案本發(fā)明的雙包層光纖激光器泵浦耦合結(jié)構(gòu)是，用于耦合的雙包層光纖連接 處套有并粘結(jié)光纖毛細(xì)管套，光纖毛細(xì)管套一側(cè)拋光至雙包層光纖內(nèi)包層或光 纖外包層使光纖有足夠的平面寬度，形成光學(xué)平面并鍍有深化光膠膜，輸入光 纖的光纖頭拋至合理傾角并鍍有深化光膠膜，光纖頭與所述的帶有光纖毛細(xì)管 套的雙包層光纖連接處通過深化光膠粘結(jié)為一整體。進(jìn)一步的，所述的合理傾角為保證通過連續(xù)光纖耦合進(jìn)入雙包層光纖后能 滿足在雙包層光纖中全內(nèi)反射要求。更進(jìn)一步的，本發(fā)明最佳的合理傾角為80°左右。進(jìn)一步的，所述的輸入光纖是單一光纖、亦可以是光纖陣列毛細(xì)管、亦可 以，多道V型槽粘結(jié)的一個(gè)或多個(gè)輸入光纖頭。進(jìn)一步的，所述的光纖毛細(xì)管套是整體毛細(xì)套管、亦可以是雙片套管、亦 可以是U型結(jié)構(gòu)管套。進(jìn)一步的，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，所述的雙包層光纖連接處在所述的雙包層光纖激光器上可以分布有一個(gè)或者多個(gè)。本發(fā)明采用如上^t支術(shù)方案，具有結(jié)構(gòu)新穎合理、可靠性高、易于快速和大 規(guī)模生產(chǎn)，從而可將廣泛應(yīng)用于高功率泵浦光纖激光器中。


圖l是現(xiàn)有的角度磨拋側(cè)面泵浦耦合方式； 圖2a是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b是本發(fā)明的外型圖； 圖3a是雙包層光纖連接處示意圖； 圖3b是光纖毛細(xì)管套的第一實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖； 圖3c是光纖毛細(xì)管套的第二實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖； 圖3d是光纖毛細(xì)管套的第三實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合

和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。本發(fā)明的雙包層光纖激光器泵浦耦合結(jié)構(gòu)是用于耦合的雙包層光纖連接處套有并粘結(jié)光纖毛細(xì)管套，光纖毛細(xì)管套一側(cè)拋光至雙包層光纖的內(nèi)包層或光纖外包層使光纖有足夠的平面寬度，形成光學(xué)平面并鍍有深化光膠膜，輸入光纖的光纖頭拋至合理傾角并鍍有深化光膠膜，光纖頭與所述的帶有光纖毛細(xì)管套的雙包層光纖連接處通過深化光膠粘結(jié)為一整體。所述的合理傾角為保證通過連續(xù)光纖耦合進(jìn)入雙包層光纖后能滿足在雙包層光纖中全內(nèi)反射要求。本發(fā)明最佳的合理傾角為80°左右。如圖2a所示，201為包層光纖，202為外包層，203光纖毛細(xì)管套，204為 多孔毛細(xì)管或多排V型槽制作光纖頭，2051, 2052……205n為輸入光纖。-本發(fā)明的具體實(shí)施方式
是將包層光纖201—段剝?nèi)ネ獍鼘?02,套上光纖 毛細(xì)管套203,或用兩個(gè)半圓光纖毛細(xì)管將包層光纖201夾在中間粘結(jié)，將光纖 毛細(xì)管套203 —側(cè)與包層光纖201 —起拋光，拋至光纖，可以拋到內(nèi)包層，亦 可拋到外包層202，使之與光纖有足夠平面寬度，并寬于輸入光纖直徑，光纖毛 細(xì)管203與光纖201構(gòu)成同一光學(xué)平面，同時(shí)在這光學(xué)表面鍍上深化光膠膜層。 采用多孔毛細(xì)管或多道V型槽(V-groove)粘結(jié)一個(gè)或一個(gè)以上輸入光纖，使 之拋成楔角，通常在80°左右使光纖端面與包層光纖粘結(jié)時(shí)可進(jìn)入光纖并使入 射光可在包層光纖中產(chǎn)生全內(nèi)射，本發(fā)明的多光纖頭上亦鍍上深化光膠膜。由于光纖頭與包層光纖拋光面均有較大光學(xué)表面，從而易于光膠并進(jìn)行深化光膠，從而永久性粘結(jié)為一體。因采用深化光膠，輸入光的光纖與包層光纖 拋光面可以承受高功率，從而消去先前所述角度磨拋側(cè)面用光學(xué)膠粘結(jié)泵浦耦 合方式的弱點(diǎn)，同時(shí)本專利采用多光纖頭，從而最大程度利用了一個(gè)粘結(jié)點(diǎn)空間實(shí)現(xiàn)高功率耦合。本發(fā)明亦可采用兩個(gè)和兩個(gè)以上連接處粘結(jié)點(diǎn)。假設(shè)拋至內(nèi)包層， 一般的內(nèi)包層直徑至少為500um,若輸入光纖直徑為250um，傾角為80° ，單排光纖可以4個(gè)光纖輸入，若雙排光纖則單個(gè)結(jié)點(diǎn)可達(dá)8個(gè)輸入光纖。如圖3a所示，301是包層光纖，302是光纖管套。本發(fā)明所述套粘雙包層 毛細(xì)管可以是一體化光纖管套粘除去包層。雙包層光纖如圖3b所示。亦可以是 如圖3c所示的雙片蓋片合粘在雙包層光纖上，這種結(jié)構(gòu)易于在雙包層光纖中間 不需除去所有護(hù)套只需除去一段護(hù)層進(jìn)行粘結(jié)。. 若雙包層光纖直徑較大，可采用兩排或兩排以上光纖陣列制作光纖頭。亦可采用圖3d所示結(jié)構(gòu)的U型結(jié)構(gòu)毛細(xì)管粘結(jié)雙包層光纖。本發(fā)明由于采用簡單平面拋光技術(shù)及多光纖頭技術(shù)，和光膠技術(shù)及深化光 膠技術(shù)，易于快速和大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品可靠性高，從而可將廣泛應(yīng)用于高功率 泵浦光纖激光器中。盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式 上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙包層光纖激光器泵浦耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于用于耦合的雙包層光纖連接處套有并粘結(jié)光纖毛細(xì)管套，光纖毛細(xì)管套一側(cè)拋光至雙包層光纖內(nèi)包層或光纖外包層使光纖有足夠的平面寬度，形成光學(xué)平面并鍍有深化光膠膜，輸入光纖的光纖頭拋至合理傾角并鍍有深化光膠膜，光纖頭與所述的帶有光纖毛細(xì)管套的雙包層光纖連接處通過深化光膠粘結(jié)為一整體。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙包層光纖激光器泵浦耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的 合理傾角為保證通過連續(xù)光纖耦合進(jìn)入雙包層光纖后能滿足在雙包層光纖中 全內(nèi)反射要求。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙包層光纖激光器泵浦耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的 合理傾角為80° 。
4. 如權(quán)利要求1所述的雙包層光纖激光器泵浦耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的 輸入光纖是單一光纖、亦可以是光纖陣列毛細(xì)管、亦可以是多道V型槽粘結(jié) 的輸入光纖頭。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙包層光纖激光器泵浦耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的 光纖毛細(xì)管套是整體毛細(xì)套管、亦可以是雙片套管、亦可以是U型結(jié)構(gòu)管套。
6. 如權(quán)利要求1所述的雙包層光纖激光器泵浦耦合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的
全文摘要
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及光纖領(lǐng)域內(nèi)的雙層光纖激光器的泵浦耦合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的雙包層光纖激光器泵浦耦合結(jié)構(gòu)用于耦合的雙包層光纖連接處套有并粘結(jié)光纖毛細(xì)管套，光纖毛細(xì)管套一側(cè)拋光至雙包層光纖內(nèi)包層(或拋到光纖外包層使光纖有足夠的平面寬度)，形成光學(xué)平面并鍍有深化光膠膜，輸入光纖的光纖頭拋至合理傾角并鍍有深化光膠膜，光纖頭與所述的帶有光纖毛細(xì)管套的雙包層光纖連接處通過深化光膠粘結(jié)為一整體。本發(fā)明則是針對(duì)常規(guī)的用角度磨拋側(cè)面泵浦耦合方式的側(cè)面膠合基礎(chǔ)上發(fā)明另一種全新技術(shù)方案，具有結(jié)構(gòu)新穎合理、可靠性高、易于快速和大規(guī)模生產(chǎn)，從而可將廣泛應(yīng)用于高功率泵浦光纖激光器中。
文檔編號(hào)G02B6/255GK101403810SQ200810072098
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者凌吉武, 盧秀愛, 礪 吳, 英 邱, 陳衛(wèi)民, 馬英俊 申請(qǐng)人:福州高意通訊有限公司