專利名稱：高功率光纖激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光器，尤其是光纖激光器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有光纖激光器結(jié)構(gòu)多如圖I所示，其主要由種子光源10、一個(gè)或多個(gè)泵浦光源20、合束器30、雙包層有源增益光纖40以及剝離器50組成，雙包層有源增益光纖40形成繞環(huán)。在工作狀態(tài)下，種子光源10發(fā)出的信號(hào)光A和泵浦光源20發(fā)出的泵浦光B通過(guò)合束器30被引入至雙包層增益光纖40，雙包層增益光纖40的纖芯截面一般是不規(guī)則形狀，不是圓形。信號(hào)光A在纖芯401里折射行進(jìn)，泵浦光B在內(nèi)包層402和纖芯401里折射行進(jìn)，多次穿過(guò)纖芯，如圖2所示。穿過(guò)纖芯的泵浦光在纖芯中造成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，泵浦光能被吸收，在信號(hào)光光子的激勵(lì)下釋放出與信號(hào)光一樣的光子，使信號(hào)光得以放大最終形成功率輸出；多余的泵浦光通過(guò)剝除器50剝除。該種結(jié)構(gòu)的光纖激光器工藝復(fù)雜，制成成本較高。而且泵浦光最終只有50%左右被吸收，多余的光能就通過(guò)剝除器以熱的形式散發(fā)浪費(fèi)掉了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而制成工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊的光纖激光器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高功率光纖激光器，包括種子光源、至少一個(gè)泵浦光源、單包層有源增益光纖以及功率放大單元，所述的功率放大單元主要由外環(huán)體、與外環(huán)體同軸設(shè)置的內(nèi)環(huán)體、固定設(shè)置在外環(huán)體與內(nèi)環(huán)體兩端的環(huán)蓋組成，所述的外環(huán)體、內(nèi)環(huán)體及環(huán)蓋之間形成有密閉空間，在所形成密閉空間的外環(huán)體、內(nèi)環(huán)體及環(huán)蓋內(nèi)壁上鍍有對(duì)泵浦光全反射的膜，所述的環(huán)蓋上開(kāi)設(shè)有與所述泵浦光源數(shù)目相對(duì)應(yīng)的穿孔，所述的外環(huán)體上開(kāi)設(shè)有有源光纖導(dǎo)入導(dǎo)出孔，所述的有源光纖繞設(shè)在所述的內(nèi)環(huán)體上，其一端通過(guò)有源光纖導(dǎo)入孔與所述的種子光源尾纖相熔接，另一端通過(guò)有源光纖導(dǎo)出孔露設(shè)在功率放大單元外部，所述的泵浦光源的尾纖通過(guò)對(duì)應(yīng)的穿孔固定設(shè)置在環(huán)蓋上。工作狀態(tài)下，所述的種子光源的信號(hào)光進(jìn)入有源增益光纖的纖芯，所述的泵浦光源的泵浦光在密閉空間的反射折射下進(jìn)入有源增益光纖纖芯，其能量被信號(hào)光吸收從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)光的放大輸出。對(duì)上述技術(shù)方案所作的進(jìn)一步優(yōu)化和變換方式包括
所述的功率放大單元的密閉空間為真空狀態(tài)?；蛘咚龅墓β史糯髥卧拿荛]空間內(nèi)填充有低折射率、高熱穩(wěn)性、高透明度和高熱導(dǎo)率的膠體。
所述的泵浦光源的尾纖端面鍍有抗反膜。所述的密封空間形狀為環(huán)柱形、棱柱形、碟形、球形中的一種。所述的外環(huán)體及內(nèi)環(huán)體上設(shè)置或形成有散熱片。所述環(huán)蓋的穿孔為斜孔，所述的泵浦光源尾纖通過(guò)膠水密封設(shè)置在所述的穿孔中。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)將增益光纖設(shè)置在密閉空間內(nèi)，泵浦光在封閉面內(nèi)發(fā)生多次無(wú)規(guī)則反射折射，其光路經(jīng)過(guò)纖芯的部分，能量被吸收，產(chǎn)生增益作用以達(dá)到光信號(hào)輸出放大的目的。沒(méi)有被增益介質(zhì)吸收的光繼續(xù)在封閉面內(nèi)無(wú)規(guī)則行進(jìn)，再次經(jīng)過(guò)纖芯，直到被徹底吸收或者以熱效應(yīng)形式散發(fā)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其省去了合束器和剝離器，以及若干熔接步驟。因此，制成工藝較簡(jiǎn)單，成本得以降低，而且激光器的轉(zhuǎn)換效率得到較大的提高。


附圖I為現(xiàn)有光纖激光器的組成結(jié)構(gòu)示意附圖2為現(xiàn)有光纖激光器光路示意附圖3為本發(fā)明光纖激光器整體結(jié)構(gòu)示意附圖4為圖3所示光纖激光器爆炸其中1、種子光源；2、泵浦光源；3、有源光纖；4、功率放大單元；41、外環(huán)體；411、有源光纖導(dǎo)出孔；42、內(nèi)環(huán)體；43、環(huán)蓋；431、穿孔；10、種子光源；20、泵浦光源；30、合束器；40、有源增益光纖；50、剝離器。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
如圖3和圖4所示的光纖激光器，其包括種子光源I、一個(gè)或多個(gè)泵浦光源2、單包層有源增益光纖3以及功率放大單元4。本實(shí)施例中，種子光源I、泵浦光源2以及單包層有源增益光纖3均采用常規(guī)器件，在此對(duì)其結(jié)構(gòu)不在贅述。下面將對(duì)本發(fā)明的關(guān)鍵發(fā)明點(diǎn)功率放大單元作詳細(xì)說(shuō)明
所述的功率放大單元4主要由外環(huán)體41、與外環(huán)體41同軸設(shè)置的內(nèi)環(huán)體42、固定設(shè)置在外環(huán)體41與內(nèi)環(huán)體42兩端的環(huán)蓋43組成。本實(shí)施例中，內(nèi)環(huán)體42呈圓柱形，有源增益光纖3盤(pán)繞在內(nèi)環(huán)體42的圓柱上，環(huán)蓋43由上環(huán)蓋和下環(huán)蓋組成，其將外環(huán)體41與內(nèi)環(huán)體42密封住，從而在環(huán)蓋43、外環(huán)體41與內(nèi)環(huán)體42之間形成密閉空間，且在三者的內(nèi)壁上鍍有對(duì)泵浦光全反射的膜。封閉空間內(nèi)可以抽成真空，或者填充低折射率、高熱穩(wěn)性、高透明度和熱導(dǎo)率的膠質(zhì)，又或者就是封閉一段潔凈的空氣。在環(huán)蓋43上開(kāi)設(shè)有與泵浦光源2數(shù)目相對(duì)應(yīng)的穿孔431，也可以多留有預(yù)備孔。本實(shí)施例中，穿孔431為四個(gè)，為減少反射回來(lái)的泵浦光，穿孔431為斜孔，泵浦光源2尾纖通過(guò)膠水密封設(shè)置在對(duì)應(yīng)的穿孔431中。且泵浦光源2的尾纖端面鍍有抗反膜。在外環(huán)體41上開(kāi)設(shè)有有源光纖導(dǎo)出孔411，有源增益光纖3繞設(shè)在內(nèi)環(huán)體42上，其一端通過(guò)有源光纖導(dǎo)入孔411與種子光源I尾纖相熔接，另一端通過(guò)有源光纖導(dǎo)出孔411露設(shè)在功率放大單元4外部。由于泵浦光不可能全部被有源光纖吸收，多余的能力最終轉(zhuǎn)化為熱，并最終散發(fā)到環(huán)境中，因此，為了更好的散熱，外環(huán)體41及內(nèi)環(huán)42上可設(shè)置或形成有散熱片(圖中未顯示)。上述對(duì)本實(shí)施例光纖激光器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，其工作原理為種子光源I的信號(hào)光和泵浦光源2的泵浦光進(jìn)入密閉空間，種子光源發(fā)出的信號(hào)光在螺旋形的有源光纖的纖芯內(nèi)行進(jìn)，泵浦光在密閉空間的反射折射下進(jìn)入有源增益光纖3的纖芯，其光纖透過(guò)纖芯時(shí)能量被信號(hào)光吸收，信號(hào)光被放大，經(jīng)放大的信號(hào)光最后經(jīng)有源光纖的尾端輸出，出射光就是高功率的激光。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，如密封空間形狀還可以為棱柱形、碟形或球形，泵浦光不僅可以從頂面投射入封閉空間，也可在外環(huán)體上開(kāi)設(shè)穿孔從側(cè)面投射入封閉空間，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高功率光纖激光器，包括種子光源(I)、至少一個(gè)泵浦光源(2)、有源增益光纖(3)以及功率放大單元(4)，其特征在于所述的有源增益光纖是單包層的，所述的功率放大單元(4)主要由外環(huán)體(41)、與外環(huán)體(41)同軸設(shè)置的內(nèi)環(huán)體(42)、固定設(shè)置在外環(huán)體(41)與內(nèi)環(huán)體(42)兩端的環(huán)蓋(43)組成，所述的外環(huán)體(41)、內(nèi)環(huán)體(42)及環(huán)蓋(43)之間形成一個(gè)密閉空間，在所形成密閉空間的外環(huán)體(41)、內(nèi)環(huán)體(42)及環(huán)蓋(43)內(nèi)壁上鍍有對(duì)泵浦光全反射的膜，所述的環(huán)蓋(43)上開(kāi)設(shè)有與所述泵浦光源(2)數(shù)目相對(duì)應(yīng)的穿孔(431)，所述的外環(huán)體(41)上開(kāi)設(shè)有有源光纖導(dǎo)入導(dǎo)出孔(411)，所述的有源光纖(3)繞設(shè)在所述的內(nèi)環(huán)體(42)上，其一端通過(guò)有源光纖導(dǎo)入孔與所述的種子光源(I)尾纖相熔接，另一端通過(guò)有源光纖導(dǎo)出孔露設(shè)在功率放大單元(4)外部，所述的泵浦光源(2)的尾纖通過(guò)對(duì)應(yīng)的穿孔(431)固定設(shè)置在環(huán)蓋(43)上，工作狀態(tài)下，所述的種子光源(I)的信號(hào)光進(jìn)入有源增益光纖(3)的纖芯，所述的泵浦光源(2)的泵浦光在密閉空間內(nèi)無(wú)規(guī)則反射折射，部分透過(guò)有源增益光纖(3)纖芯，其能量被信號(hào)光吸收從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)光的放大輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高功率光纖激光器，其特征在于所述的功率放大單元(4)的密閉空間為真空狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高功率光纖激光器，其特征在于所述的功率放大單元(4)的密閉空間內(nèi)填充有低折射率、高熱穩(wěn)性、高透明度和高熱導(dǎo)率的膠體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高功率光纖激光器，其特征在于所述的泵浦光源(2)的尾纖端面鍍有抗反膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高功率光纖激光器，其特征在于所述的密封空間形狀為環(huán)柱形、棱柱形、碟形、球形中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高功率光纖激光器，其特征在于所述的外環(huán)體(41)及內(nèi)環(huán)體(42)上設(shè)置或形成有散熱片。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一種所述的高功率光纖激光器，其特征在于所述環(huán)蓋(43)的穿孔(431)為斜孔，所述的泵浦光源(2)尾纖通過(guò)膠水密封設(shè)置在所述的穿孔(431)中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種高功率光纖激光器，包括種子光源、一個(gè)或多個(gè)泵浦光源、有源增益光纖以及功率放大單元。功率放大單元主要由外環(huán)體、內(nèi)環(huán)體、環(huán)蓋組成，外環(huán)體、內(nèi)環(huán)體及環(huán)蓋之間形成有密閉空間，在外環(huán)體、內(nèi)環(huán)體及環(huán)蓋內(nèi)壁上鍍有對(duì)泵浦光全反射的膜，有源光纖繞設(shè)在內(nèi)環(huán)體上，其一端通過(guò)有源光纖導(dǎo)入孔與種子光源尾纖相熔接，另一端通過(guò)有源光纖導(dǎo)出孔露設(shè)在功率放大單元外部，泵浦光源的尾纖通過(guò)對(duì)應(yīng)的穿孔固定設(shè)置在環(huán)蓋上，通過(guò)將增益光纖設(shè)置在密閉空間內(nèi)，泵浦光在封閉面內(nèi)發(fā)生多次無(wú)規(guī)則反射折射，其光路經(jīng)過(guò)纖芯的部分，能量被吸收，產(chǎn)生增益作用以達(dá)到光信號(hào)輸出放大的目的。制成工藝較簡(jiǎn)單，成本較低，激光器的轉(zhuǎn)換效率較高。
文檔編號(hào)H01S3/067GK102931576SQ20121045394
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者劉偉, 趙青春 申請(qǐng)人:廣東高聚激光有限公司