專利名稱：雙包層光纖的泵浦方法及雙包層光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙包層光纖的泵浦方法及雙包層光纖
激光器。
背景技術(shù)：
雙包層光纖激光器以其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功率高和壽命長的特點在國民經(jīng)濟(jì)的 各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 目前雙包層光纖激光器的泵浦耦合方式有端面泵浦、側(cè)面泵浦和集中泵浦幾種形 式。其中，端面泵浦是指將泵浦光從光纖端面耦合進(jìn)入光纖的方式，包括透鏡組直接耦合、 大功率LD尾纖與光纖端面熔接耦合和多個小功率LD端面耦合等方式；側(cè)面泵浦是指將泵 浦光從光纖側(cè)面耦合進(jìn)入光纖的方式，包括V型槽側(cè)面耦合、棱鏡側(cè)面耦合和光纖側(cè)面耦 合等方式；集中泵浦是指用摻雜雙包層光纖預(yù)制棒熔融拉絲，直接巻繞成盤狀或者板狀、條 狀、柱狀等許多形狀作為增益介質(zhì)，泵浦光從這個"大波導(dǎo)"表面耦合進(jìn)雙包層光纖的內(nèi)包 層。 上述這幾種泵浦耦合方式各有其優(yōu)缺點。 采用透鏡組直接耦合的光纖激光器結(jié)構(gòu)簡單成本，但穩(wěn)定性差且不易集成，所以 一般不被商用光纖激光器所采用；大功率LD尾纖與光纖端面熔接耦合方式同樣需要將大 功率LD發(fā)出的泵浦光經(jīng)光束整形、準(zhǔn)直、非球面鏡聚焦耦合到光纖內(nèi)，因此穩(wěn)定性差且整 機(jī)比較復(fù)雜，成本較高；多個小功率LD端面耦合方式雖然體積小、重量輕、穩(wěn)定性好，但只 能在光纖兩端泵浦，不利于泵浦光功率的擴(kuò)展；V型槽側(cè)面耦合方式耦合效率高，但由于槽 深及纖芯所以不宜在雙包層光纖的多個部位泵浦，只能位于兩端，否則會影響泵浦光在其 中的傳輸；棱鏡側(cè)面耦合方式并不影響泵浦光傳輸，可以在雙包層光纖上多點泵浦，但受光 學(xué)膠所承受的光功率的限制，單個微棱鏡能耦合的泵浦功率不高，且微棱鏡的尺寸太小，加 工難度較大；光纖側(cè)面耦合方式可以進(jìn)行多點泵浦且耦合效率較高，但光纖端面的角度拋 磨比較困難；集中泵浦方式泵浦光易耦合，輸出效率高，但制作工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，提供一種可提高泵浦耦合效
率和吸收效率，以及泵浦功率擴(kuò)展性的雙包層光纖的泵浦方法及光纖激光器。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種雙包層光纖的泵浦方法，所述方法包括 在一種介質(zhì)內(nèi)鍵合雙包層光纖； 在所述介質(zhì)上切出倒角面，所述倒角面的面積大于所述雙包層光纖的截面積；
在泵浦源和所述介質(zhì)之間設(shè)置耦合系統(tǒng)，使從泵浦源發(fā)出的泵浦光經(jīng)耦合系統(tǒng)從 倒角面射入所述介質(zhì)內(nèi)。 其中，所述介質(zhì)優(yōu)選為板狀或條狀。 其中，所述介質(zhì)鍵合在所述雙包層光纖的內(nèi)包層外，所述介質(zhì)的折射率與所述內(nèi)包層的折射率相同，該介質(zhì)優(yōu)選為玻璃介質(zhì)、晶體介質(zhì)、塑料介質(zhì)和陶瓷介質(zhì)中的一種。 其中，所述泵浦源為激光二極管。 其中，所述泵浦源的泵浦方式為連續(xù)式或脈沖式。 本發(fā)明還提供了一種雙包層光纖激光器，包括介質(zhì)6、鍵合在所述介質(zhì)6內(nèi)的雙 包層光纖4、泵浦源1，以及設(shè)置在所述介質(zhì)6和泵浦源1之間的耦合系統(tǒng)2。
其中，所述介質(zhì)6優(yōu)選為板狀或條狀。 其中，所述介質(zhì)6的折射率與所述雙包層光纖4的內(nèi)包層的折射率相同，該介質(zhì)優(yōu) 選為玻璃介質(zhì)、晶體介質(zhì)、塑料介質(zhì)和陶瓷介質(zhì)中的一種。 上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點1、通過在雙包層光纖的內(nèi)包層外鍵合與該內(nèi)包層折 射率相同或相近的板條狀介質(zhì)，在板條狀介質(zhì)的一個或幾個角部切出倒角面，從而當(dāng)泵浦 光從這幾個倒角面射入板條狀介質(zhì)內(nèi)時，由于倒角面的面積遠(yuǎn)大于光纖截面積，因此泵浦 光很容易被高效率的耦合入板條介質(zhì)，且泵浦光的耦合系統(tǒng)十分簡單穩(wěn)定，因此耦合效率 很高；2、利用泵浦光在板條狀介質(zhì)中的多次全內(nèi)反射，可以提高纖心的吸收效率，并且在板 條狀介質(zhì)鍵合區(qū)的纖心內(nèi)達(dá)到較高的泵浦功率密度；3、剩余的未被板條狀介質(zhì)鍵合區(qū)內(nèi)的 纖心吸收的泵浦光可以沿光纖全反射，進(jìn)一步增加吸收效率；4、還可以通過在光纖上周期 性地串接由板條狀介質(zhì)、泵浦源及耦合系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)，很好地實現(xiàn)了泵浦功率擴(kuò)展；5、 利用本發(fā)明的泵浦方法制作的光纖激光器，具有較高的耦合效率和吸收效率，進(jìn)而提高激 光器的總體效率，并可達(dá)到較高的泵浦功率密度。綜上，本發(fā)明的激光器結(jié)構(gòu)簡單、易于實 現(xiàn)、泵浦耦合和吸收效率高、泵浦功率密度高，泵浦功率可擴(kuò)展性好，能實現(xiàn)光纖激光器的 高光——光轉(zhuǎn)換效率和高功率輸出運轉(zhuǎn)，本發(fā)明的泵浦方法可以廣泛用于各種光纖激光器 中。


圖1是本發(fā)明的實施例的雙包層光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的另一實施例的雙包層光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的又一實施例的雙包層光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。 依據(jù)本發(fā)明實施例的泵浦方法，該方法包括在雙包層光纖的內(nèi)包層外鍵合與該 內(nèi)包層的折射率相同或相近的板狀介質(zhì)；在板條的一個或幾個角部切出倒角面，泵浦光從 這幾個倒角面射入板狀介質(zhì)內(nèi)；在泵浦源和板狀介質(zhì)之間設(shè)置耦合系統(tǒng)，由于倒角面的面 積遠(yuǎn)大于光纖截面積，泵浦光很容易被高效率地耦合入板狀介質(zhì)；同時在板狀介質(zhì)內(nèi)多次 反射以提高纖心的吸收效率，未被板狀介質(zhì)鍵合區(qū)纖心內(nèi)吸收的泵浦光可以沿光纖全反射 進(jìn)一步增加吸收效率。如果在該雙包層光纖上周期性地串接這種由板狀介質(zhì)、泵浦源及耦 合系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)，可以很好的實現(xiàn)泵浦功率的擴(kuò)展。 本實施例的方法中，可以在所述板狀介質(zhì)內(nèi)鍵合一根或若干根光纖。 如圖1 2所示，依據(jù)本發(fā)明實施例的一種雙包層光纖激光器，包括泵浦源l，耦合系統(tǒng)2，雙包層光纖4和板狀介質(zhì)6，板狀介質(zhì)6鍵合在雙包層光纖4的內(nèi)包層外。泵浦光 3由泵浦源1發(fā)出，經(jīng)耦合系統(tǒng)2入射到板狀介質(zhì)6的倒角面7，進(jìn)入板狀介質(zhì)6內(nèi)多次全 反射，被板狀介質(zhì)鍵合區(qū)內(nèi)的纖心5吸收，剩余的未被板條鍵合區(qū)內(nèi)的纖心5吸收的泵浦光 可以沿雙包層光纖4全反射，進(jìn)一步被纖心5吸收。其中，泵浦源1和耦合系統(tǒng)2均可以是 一個至四個，倒角面7的數(shù)量與泵浦源1對應(yīng)，雙包層光纖4的數(shù)量可以是一根或多根，每 根光纖均被板條介質(zhì)6包裹，雙包層光纖4與板條介質(zhì)6的鍵合方向可以為圖1所示的平 行方向，也可以為圖2所示的對角線方向。其中的板狀介質(zhì)還可以由其它形狀，如條狀的介 質(zhì)代替。 上述兩個實施例只示出了光纖激光器的單倒角面的泵浦結(jié)構(gòu)，以及光纖與板狀介
質(zhì)的兩種鍵合方向，實際上，還可以采用多個倒角面泵浦板狀介質(zhì)，雙包層光纖外也可鍵合
不同形狀的介質(zhì)，二者的鍵合方向也可以為其它方式，只要將板狀介質(zhì)的倒角面作為泵浦
面，并利用板狀介質(zhì)的幾何形狀實現(xiàn)泵浦光在板狀介質(zhì)內(nèi)部的多次全反射即可。 依據(jù)本發(fā)明實施例的又一種雙包層光纖激光器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，只需要在光纖
上周期性地串接若干個這種由板條狀介質(zhì)、泵浦源及耦合系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，就可以很好的實
現(xiàn)光纖激光器的泵浦功率擴(kuò)展。 以上所述僅是本發(fā)明的實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種雙包層光纖的泵浦方法，其特征在于，所述方法包括在一種介質(zhì)內(nèi)鍵合雙包層光纖；在所述介質(zhì)上切出倒角面，所述倒角面的面積大于所述雙包層光纖的截面積；在泵浦源和所述介質(zhì)之間設(shè)置耦合系統(tǒng)，使泵浦源發(fā)出的泵浦光經(jīng)耦合系統(tǒng)從倒角面射入所述介質(zhì)內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙包層光纖的泵浦方法，其特征在于，所述介質(zhì)為板狀或條狀。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的雙包層光纖的泵浦方法，其特征在于，所述介質(zhì)鍵合在所述 雙包層光纖的內(nèi)包層外，所述介質(zhì)的折射率與所述內(nèi)包層的折射率相同。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的雙包層光纖的泵浦方法，其特征在于，所述介質(zhì)為玻璃介 質(zhì)、晶體介質(zhì)、塑料介質(zhì)和陶瓷介質(zhì)中的一種。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙包層光纖的泵浦方法，其特征在于，所述泵浦源為激光二極管。
6. 如權(quán)利要求1或5所述的雙包層光纖的泵浦方法，其特征在于，所述泵浦源的泵浦方 式為連續(xù)式或脈沖式。
7. —種雙包層光纖激光器，其特征在于，包括介質(zhì)(6)、鍵合在所述介質(zhì)(6)內(nèi)的雙包 層光纖(4)、泵浦源(1)，以及設(shè)置在所述介質(zhì)(6)和泵浦源(1)之間的耦合系統(tǒng)(2)。
8. 如權(quán)利要求7所述的雙包層光纖激光器，其特征在于，所述介質(zhì)(6)為板狀或條狀。
9. 如權(quán)利要求7所述的雙包層光纖激光器，其特征在于，所述介質(zhì)(6)的折射率與所述 雙包層光纖(4)的內(nèi)包層的折射率相同。
10. 如權(quán)利要求7 9之任一所述的雙包層光纖激光器，其特征在于，所述介質(zhì)(6)為 玻璃介質(zhì)、晶體介質(zhì)、塑料介質(zhì)和陶瓷介質(zhì)中的 一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙包層光纖的泵浦方法及雙包層光纖激光器。該方法包括在一種介質(zhì)內(nèi)鍵合雙包層光纖；在所述介質(zhì)上切出倒角面，所述倒角面的面積大于所述雙包層光纖的截面積；在泵浦源和所述介質(zhì)之間設(shè)置耦合系統(tǒng)，從泵浦源發(fā)出的泵浦光經(jīng)耦合系統(tǒng)從倒角面射入所述介質(zhì)內(nèi)。本發(fā)明的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)，可提高泵浦耦合效率和吸收效率，以及泵浦功率擴(kuò)展性。
文檔編號H01S3/067GK101710668SQ20091024300
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者劉歡, 鞏馬理, 張海濤, 柳強, 閆平, 高松, 黃磊 申請人:清華大學(xué)