專利名稱：板條狀雙包層光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖激光器，特別是一種板條狀雙包層光纖激光器，尤其是高光束質(zhì)量的大功率輸出的光纖激光器。
背景技術(shù)：
目前大功率光纖激光器采用的雙包層光纖，結(jié)構(gòu)上多為環(huán)形的外包層環(huán)繞著圓形的激活層，整個(gè)光纖成細(xì)長的圓柱形。由于散熱和模式控制的要求，不可能有很大的橫截面，不具有橫截面的可擴(kuò)展性。由于光纖的橫截面較小，當(dāng)激光器采用端面泵浦方式時(shí)，大功率的泵浦光不易耦合進(jìn)入光纖，另一方面，橫截面較小的光纖激光器在大功率輸出時(shí)會導(dǎo)致光纖端面的損傷，從而限制了光纖激光器的最高輸出功率。

發(fā)明內(nèi)容
為了在保證散熱和模式控制需求的情況下，得到具有大橫截面積的光纖激光器，本發(fā)明提供一種板條狀雙包層光纖激光器，該光纖激光器可以在保證散熱和模式控制需求的同時(shí)，提供較大的橫截面積。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種板條狀雙包層光纖激光器，其構(gòu)成在板條狀雙包層光纖的兩個(gè)端面各緊貼一個(gè)激光諧振腔鏡而構(gòu)成，所述的板條狀雙包層光纖的橫截面為多層結(jié)構(gòu)的長方形，包括摻有激光激活離子的激活層、不摻雜的內(nèi)包層和保護(hù)性的外包層構(gòu)成，由上到下依次是第一外包層、第一內(nèi)包層、激活層、第二內(nèi)包層和第二外包層，所述的外包層的折射率小于內(nèi)包層的折射率，內(nèi)包層的折射率又小于激活層的折射率。
所述的激活層在厚度方向的V值小于π/2，在寬度方向的V值大于π/2，其中V值定義為V=(k0d/2)n12-n22,]]>k0是激光場的在真空中波矢，d是激活層的厚度或?qū)挾龋琻2是激活層的折射率，n1是內(nèi)包層的折射率，在寬度方向?yàn)榭諝獾恼凵渎省?br> 泵浦光可以由板條狀雙包層光纖的端面入射進(jìn)入光纖，也可以由板條狀雙包層光纖的側(cè)面入射進(jìn)入光纖；泵浦光在入射光纖時(shí)，經(jīng)過透鏡聚焦，入射在內(nèi)包層中，由于內(nèi)包層的折射率小于外包層的折射率被限制在內(nèi)包層中傳輸。激光束在摻有激活離子的激活層中產(chǎn)生，并由于激活層的折射率小于內(nèi)包層的折射率被限制在激活層中傳輸。由于激活層在厚度方向的V值小于π/2，在寬度方向的V值大于π/2，其中V值定義為V=(k0d/2)n12-n22,]]>k0是激光場的在真空中波矢，d是激活層的厚度或?qū)挾龋琻2是激活層的折射率，n1是內(nèi)包層的折射率(在寬度方向?yàn)榭諝獾恼凵渎?，故激活層在激光介質(zhì)的厚度方向形成單模波導(dǎo)，在激光介質(zhì)的寬度方向形成多模波導(dǎo)。光纖的橫截面積可根據(jù)激光器設(shè)計(jì)要求的最大輸出功率在寬度方向進(jìn)行擴(kuò)展。光纖寬度的選取應(yīng)使激光平均功率小于光纖端面的損傷閾值。不論采用何種光纖寬度，保持光纖的外包層、內(nèi)包層和激活層在厚度方向的尺寸和結(jié)構(gòu)不變，以保證散熱和模式控制的要求。在光纖兩個(gè)端面各緊貼一個(gè)平面雙色鏡構(gòu)成激光諧振腔，激光由光纖的端面輸出。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在保證散熱和模式控制的要求下，具有橫截面上的可擴(kuò)展性，獲得較大的光纖橫截面積，從而在大功率激光輸出時(shí)，避免光纖端面的損傷。同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，不需要對傳統(tǒng)光纖激光器的其它裝置進(jìn)行改動，便于推廣和生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明板條狀雙包層光纖的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明板條狀雙包層光纖的外包層，內(nèi)包層和激活層的相對折射率示意圖。
圖3本發(fā)明的第一實(shí)施例圖。
圖4本發(fā)明的第二實(shí)施例圖。
圖5本發(fā)明的第三實(shí)施例圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1所示，板條狀雙包層光纖11寬1000微米，第一外包層和第二外包層1由聚酯塑料構(gòu)成，厚度約100微米，第一內(nèi)包層和第二內(nèi)包層2由純石英構(gòu)成，厚度100微米，激活層3由摻雜有25％鐿的石英構(gòu)成，厚度8微米。如圖2所示外包層的折射率4為1.35，內(nèi)包層的折射率5為1.45，激活層的折射率6為1.451。激活層3在厚度方向的V值等于1.28，在寬度方向的V值等于3100。如圖3所示半導(dǎo)體泵浦源7為輸出波長940nm的半導(dǎo)體激光器，輸出總功率為700W，聚焦透鏡9為非球面透鏡，泵浦光8由板條狀雙包層光纖11端面的輸入耦合鏡10輸入，輸入耦合鏡10鍍有在940nm波段增透而1100nm波段全反的雙色膜，板條狀雙包層光纖11長度20m，板條狀雙包層光纖11的另一輸出端面的輸出耦合鏡12鍍有在940nm波段為高反射率而在1100nm波段的反射率為4％的雙色膜，激光輸出13總輸出功率為560W。
實(shí)施例2如圖4所示，實(shí)施例2中采用雙端泵浦，第一半導(dǎo)體泵浦源7和第二半導(dǎo)體泵浦源16分別通過第一透鏡9和第二透鏡14匯聚，由板條狀雙包層光纖11的兩端輸入，光纖總長度為25m，第一半導(dǎo)體泵浦源7和第二泵浦源16的總輸入功率為1400W，輸出耦合鏡12鍍有在940nm波段為高透過率而在1100nm波段為高反射率的雙色膜，傾斜45°放置，其它裝置與實(shí)施例1相同，激光輸出13總輸出功率為1120W。
實(shí)施例3如圖5所示，本實(shí)施例中采用側(cè)面泵浦，第一半導(dǎo)體泵浦源7通過透鏡9聚焦，由緊貼在板條狀雙包層光纖11側(cè)面的棱鏡17射入，棱鏡17與緊貼光纖端面的反射鏡10相距0.5m；第二半導(dǎo)體泵浦源16通過透鏡14聚焦，由緊貼在板條狀雙包層光纖11側(cè)面的棱鏡18射入，棱鏡18與緊貼板條狀雙包層光纖的光纖端面的反射鏡10相距10m。光纖總長度30m；第一半導(dǎo)體泵浦源7和第二泵浦源16的總輸入功率為1400W，反射鏡10鍍有1100nm全反的高反膜，輸出耦合鏡12鍍有在940nm波段為高反射率而在1100nm波段反射率為4％的雙色膜，其它裝置與實(shí)施例1相同，激光輸出13總輸出功率為1120W。
權(quán)利要求
1.一種板條狀雙包層光纖激光器，其特征是在一板條狀雙包層光纖的兩個(gè)端面各緊貼一個(gè)激光諧振腔鏡而構(gòu)成，所述的板條狀雙包層光纖的橫截面為多層結(jié)構(gòu)的長方形，包括摻有激光激活離子的激活層、不摻雜的內(nèi)包層和保護(hù)性的外包層構(gòu)成，由上到下依次是第一外包層、第一內(nèi)包層、激活層、第二內(nèi)包層和第二外包層，所述的外包層的折射率小于內(nèi)包層的折射率，內(nèi)包層的折射率又小于激活層的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板條狀雙包層光纖，其特征是所述的激活層在厚度方向的V值小于π/2，在寬度方向的V值大于π/2，其中V值定義為V=(k0d/2)n12-n22,]]>k0是激光場的在真空中波矢，d是激活層的厚度或?qū)挾龋琻2是激活層的折射率，n1是內(nèi)包層的折射率，在寬度方向?yàn)榭諝獾恼凵渎省?br> 全文摘要
一種板條狀雙包層光纖激光器，其特征是在一板條狀雙包層光纖的兩個(gè)端面各緊貼一個(gè)激光諧振腔鏡而構(gòu)成，所述的板條狀雙包層光纖的橫截面為多層結(jié)構(gòu)的長方形，包括摻有激光激活離子的激活層、不摻雜的內(nèi)包層和保護(hù)性的外包層，由上到下依次是第一外包層、第一內(nèi)包層、激活層、第二內(nèi)包層和第二外包層，所述的外包層的折射率小于內(nèi)包層的折射率，內(nèi)包層的折射率又小于激活層的折射率。本發(fā)明具有橫截面上的可擴(kuò)展性，獲得較大的光纖橫截面積，在大功率激光輸出時(shí)，避免了光纖端面的損傷；結(jié)構(gòu)簡單，不需要對傳統(tǒng)光纖激光器的其它裝置進(jìn)行改動，便于推廣使用。
文檔編號H01S3/06GK1694319SQ200510026068
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者徐劍秋, 戴世勛 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所