專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大模場(chǎng)d型包層光纖側(cè)面泵浦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種D型包層光纖側(cè)面泵浦裝置，屬于光通信、光器件和光信息處理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
泵浦技術(shù)是激光科學(xué)發(fā)展中的核心技術(shù)，直接影響激光的輸出性能。隨著激光技術(shù)的高速發(fā)展，激光器也向著固體激光器、氣體激光器、液體激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器等多樣化的方向發(fā)展，而不同的激光器對(duì)泵浦技術(shù)也有不同的要求，因此激光泵浦技術(shù)一直是科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前采用的泵浦光源主要由閃光燈、白熾燈、發(fā)光二極管、激光二極管等。泵浦方式主要有單端面泵浦、雙端面泵浦和側(cè)面泵浦三種。目前，光纖激光器正向著高功率的方向發(fā)展，因此對(duì)于泵浦光的強(qiáng)度要求也越來(lái) 越高。但是，在高功率光纖端面泵浦時(shí)，由于光纖端面上所承受的光功率密度太高經(jīng)常導(dǎo)致光纖端面熔化，不能滿足要求。因此，研究人員將研究轉(zhuǎn)移到側(cè)面泵浦技術(shù)。目前采用的側(cè)面泵浦方式主要有熔錐側(cè)面泵浦耦合、V形槽側(cè)面耦合、嵌入反射鏡側(cè)面耦合、角度磨拋側(cè)面泵浦耦合、微棱鏡側(cè)面泵浦耦合、衍射光柵側(cè)面泵浦耦合等，但通常工藝復(fù)雜，制作難度較高。還有人直接用激光二極管線陣通過(guò)透鏡聚焦于光纖表面泵浦，但該方式對(duì)光能利用率低，且泵浦光在光纖軸向上分布不太均勻。本發(fā)明專(zhuān)利通過(guò)光線準(zhǔn)直系統(tǒng)將光源的發(fā)散光束轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐⒐獍甙霃竭M(jìn)一步縮小以提高光能量密度，平行光束垂直入射導(dǎo)光光纖束光入射端平面，從而將光能量耦合進(jìn)光纖束，導(dǎo)光光纖束光出射端正入射D型包層光纖的平面?zhèn)让妫矫鎮(zhèn)让嫔襄儽闷止庠鐾改?，從而減小泵浦光在界面上的反射損耗，泵浦光通過(guò)纖芯后在扇形側(cè)面全反射膜的作用下原路返回再次通過(guò)纖芯，從而提高了泵浦效率。由于光纖無(wú)縫緊密貼合排列，因此在待泵浦光纖的軸向上泵浦光強(qiáng)分布均勻；由于衍射效應(yīng)及多模效應(yīng)的存在，相鄰光纖出射光斑將部分重疊可以彌補(bǔ)光纖包層對(duì)應(yīng)的無(wú)光區(qū)；在D型光纖的側(cè)面上鍍?cè)鐾改ず头瓷淠ぬ岣吡吮闷止獾睦寐?。該?zhuān)利可以很好的應(yīng)用于高功率光纖激光器，為高功率光纖激光器提供一種有效的側(cè)面泵浦技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于，提出一種D型包層光纖側(cè)面泵浦裝置，解決高功率光纖激光器側(cè)面泵浦問(wèn)題。技術(shù)方案本發(fā)明提出的D型包層光纖側(cè)面泵浦裝置由D型包層光纖、光源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)、導(dǎo)光光纖束、光纖夾具、光纖固定模塊所組成；其中，導(dǎo)光光纖束的一端扎成一束正對(duì)光源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)的輸出端，用于接收入射光束，入射光束與光纖束端頭平面垂直；導(dǎo)光光纖束的另一端為出射端排列為“一”字形，光纖之間無(wú)縫緊密貼合排列，光纖端頭平齊，用光纖束夾具固定；D型包層光纖由光纖固定模塊固定，D型包層光纖的短面正對(duì)導(dǎo)光光纖束的“一”字形排列的出射端；則泵浦光源發(fā)出的光匯聚準(zhǔn)直為一平行光束后耦合進(jìn)光纖束，從光纖束的出射端傳出進(jìn)而入射進(jìn)D型光纖的纖芯，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)面泵浦。該D型包層光纖的纖芯為稀土摻雜玻璃基質(zhì),包層為不摻雜的與纖芯玻璃基質(zhì)相同的玻璃材料，纖芯橫截面為圓形，包層橫截面外輪廓為D型，內(nèi)輪廓為圓形；包層光纖的D型平面?zhèn)让嫔襄儽闷止庠鐾改?，扇形?cè)面上鍍泵浦光全反射膜。光源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)由V型反光杯、光源、2個(gè)凸透鏡組成，V型反光杯對(duì)光線起到匯聚作用，兩個(gè)凸透鏡使光束準(zhǔn)直并轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐⑹构獍甙霃綔p小到比光纖束橫截面稍大，適于光纖耦合。所述的光纖固定模塊采用塊狀銅質(zhì)材料做成，在該模塊上刻制一 V型槽，用于放置光纖，V型槽的深度小于D型包層光纖的平面?zhèn)让媾c扇形側(cè)面之間的最大距離，在V型槽中涂敷導(dǎo)熱硅膠，將光纖的扇形側(cè)面向下，平面?zhèn)让嫦蛏戏湃隫型槽中固定。
有益效果根據(jù)以上敘述可知，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)
本發(fā)明通過(guò)光線準(zhǔn)直系統(tǒng)將光源的發(fā)散光束轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐?，使用光纖束導(dǎo)光，使得光能利用率有效提高。在D型光纖的平面?zhèn)让嫔襄儽闷止庠鐾改?，從而減小泵浦光在界面上的反射損耗，在D型光纖的扇形側(cè)面鍍?nèi)瓷淠な沟帽闷止庠贩祷?，從而提高了泵浦效率。由于光纖無(wú)縫緊密貼合排列，因此在待泵浦光纖的軸向上泵浦光強(qiáng)分布均勻。由于衍射效應(yīng)及多模效應(yīng)的存在，相鄰光纖出射光斑將部分重疊可以彌補(bǔ)光纖包層對(duì)應(yīng)的無(wú)光區(qū)。該發(fā)明專(zhuān)利可以很好的應(yīng)用于高功率光纖激光器，為高功率光纖激光器提供一種有效的側(cè)面泵浦技術(shù)。


圖1為D型包層光纖結(jié)構(gòu)示意 圖2為D型包層光纖側(cè)面泵浦示意 圖3為D型包層光纖固定裝置示意圖。其中包括D型包層光纖1、光源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)2、導(dǎo)光光纖束3、光纖夾具4、光纖固定模塊5。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的D型包層光纖側(cè)面泵浦裝置如下
圖1為D型包層光纖示意圖，包層的外輪廓為D型，內(nèi)輪廓為圓形，纖芯為圓形。其中，包層的平面?zhèn)让孀鳛楸闷止馊肷涿妫渖襄儽闷止庠鐾改?，以減少入射泵浦光的反射損耗。包層的扇形側(cè)面鍍?nèi)瓷淠?，可以將泵浦光返回再次通過(guò)光纖。圖2為D型包層光纖側(cè)面泵浦示意圖，包含光源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)、導(dǎo)光光纖束、光纖束夾具、D型包層光纖。其中，光源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)由V型反光杯、光源、2個(gè)凸透鏡組成。V型反光杯對(duì)光線起到匯聚作用，兩個(gè)凸透鏡使光束轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐⑹构獍甙霃綔p小到比光纖束橫截面稍大，適合于光纖耦合。導(dǎo)光光纖束的光入射端聚集無(wú)縫緊密貼合排列為近似圓形，用光纖束夾具固定，光纖束端頭平齊組成平面，用于接收入射光束，入射光束與光纖束端頭平面垂直。導(dǎo)光光纖束的出射端排列為“一”字形，光纖之間無(wú)縫緊密貼合排列，光纖端頭平齊，用光纖束夾具固定。則泵浦光源發(fā)出的光匯聚準(zhǔn)直為一平行光束后耦合進(jìn)光纖束，從光纖束的出射端傳出進(jìn)而入射進(jìn)D型光纖的纖芯，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)面泵浦。
圖3為D型包層光纖固定裝置示意圖，在一方型銅塊上刻制一 V型槽，V型槽的深度小于D型包層光纖平面?zhèn)让媾c扇形側(cè)面之間的最大距離。在V型槽中涂敷導(dǎo)熱硅膠，將光纖的扇形側(cè)面向下，平面?zhèn)让嫦蛏戏湃隫型槽中固定。具體實(shí)施時(shí)，V型反光杯將光線匯聚，兩個(gè)凸透鏡使光束轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐⑹构獍甙霃綔p小到比光纖束橫截面稍大，適于光纖耦合。導(dǎo)光光纖束的光入射端聚集無(wú)縫緊密貼合排列為近似圓形，用光纖束夾具固定，光纖束端頭平齊組成平面，用于接收入射光束，入射光束與光纖束端頭平面垂直。導(dǎo)光光纖束的出射端排列為“一”字形，光纖之間無(wú)縫緊密貼合排列，光纖端頭平齊，用光纖束夾具固定。則泵浦光源發(fā)出的光匯聚準(zhǔn)直為一平行光束后耦合進(jìn)光纖束，從光纖束的出射端傳出進(jìn)而入射進(jìn)D型光纖的纖芯，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)面泵浦。D型包層光纖的平面?zhèn)让孀鳛楸闷止馊肷淦矫?，其上鍍泵浦光增透膜，以減少入射泵浦光的反射損耗。包層的扇形側(cè)面鍍 全反射膜，以將泵浦光返回再次通過(guò)光纖。在一方型銅塊上刻制一 V型槽，V型槽的深度小于D型包層光纖平面?zhèn)让媾c扇形側(cè)面之間的最大距離。在V型槽中涂敷導(dǎo)熱硅膠，將光纖的扇形側(cè)面向下，平面?zhèn)让嫦蛏戏湃隫型槽中固定。
權(quán)利要求
1.一種大模場(chǎng)D型包層光纖側(cè)面泵浦裝置，其特征在于，該裝置由D型包層光纖(I)、 光源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)、導(dǎo)光光纖束(3)、光纖夾具(4)、光纖固定模塊(5)所組成；其中，導(dǎo)光光纖束(3)的一端扎成一束正對(duì)光源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)的輸出端,用于接收入射光束,入射光束與光纖束端頭平面垂直；導(dǎo)光光纖束(3)的另一端為出射端排列為“一”字形，光纖之間無(wú)縫緊密貼合排列，光纖端頭平齊，用光纖束夾具(4)固定；D型包層光纖(I)由光纖固定模塊(5)固定,D型包層光纖(I)的短面正對(duì)導(dǎo)光光纖束(3)的“一”字形排列的出射端； 則泵浦光源發(fā)出的光匯聚準(zhǔn)直為一平行光束后耦合進(jìn)光纖束，從光纖束的出射端傳出進(jìn)而入射進(jìn)D型光纖的纖芯，從而實(shí)現(xiàn)側(cè)面泵浦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大模場(chǎng)D型包層光纖側(cè)面泵浦裝置，其特征在于所述D型包層光纖(I)的纖芯為稀土摻雜玻璃基質(zhì)，包層為不摻雜的與纖芯玻璃基質(zhì)相同的玻璃材料， 纖芯橫截面為圓形，包層橫截面外輪廓為D型，內(nèi)輪廓為圓形；包層光纖的D型平面?zhèn)让嫔襄儽闷止庠鐾改?，扇形?cè)面上鍍泵浦光全反射膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大模場(chǎng)D型包層光纖側(cè)面泵浦裝置，其特征在于，光源及其準(zhǔn)直系統(tǒng)(2)由V型反光杯、光源、2個(gè)凸透鏡組成，V型反光杯對(duì)光線起到匯聚作用，兩個(gè)凸透鏡使光束準(zhǔn)直并轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐⑹构獍甙霃綔p小到比光纖束橫截面稍大，適于光纖耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大模場(chǎng)D型包層光纖側(cè)面泵浦裝置，其特征在于所述的光纖固定模塊(5)采用塊狀銅質(zhì)材料做成，在該模塊上刻制一 V型槽，用于放置光纖，V型槽的深度小于D型包層光纖的平面?zhèn)让媾c扇形側(cè)面之間的最大距離，在V型槽中涂敷導(dǎo)熱硅膠，將光纖的扇形側(cè)面向下，平面?zhèn)让嫦蛏戏湃隫型槽中固定。
全文摘要
本發(fā)明是一種大模場(chǎng)D型包層光纖側(cè)面泵浦裝置，通過(guò)光線準(zhǔn)直系統(tǒng)將光源的發(fā)散光束轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐褂霉饫w束導(dǎo)光，使得光能利用率有效提高。在D型光纖的平面?zhèn)让嫔襄儽闷止庠鐾改?，從而減小泵浦光在界面上的反射損耗，在D型光纖的扇形側(cè)面鍍?nèi)瓷淠な沟帽闷止庠贩祷?，從而提高了泵浦效率。由于光纖無(wú)縫緊密貼合排列，因此在待泵浦光纖的軸向上泵浦光強(qiáng)分布均勻。由于衍射效應(yīng)及多模效應(yīng)的存在，相鄰光纖出射光斑將部分重疊可以彌補(bǔ)光纖包層對(duì)應(yīng)的無(wú)光區(qū)。該發(fā)明專(zhuān)利可以很好的應(yīng)用于高功率光纖激光器，為高功率光纖激光器提供一種有效的側(cè)面泵浦技術(shù)。
文檔編號(hào)H01S3/094GK103022874SQ20121057659
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者韋瑋, 沈驍, 陳云, 盧星, 唐子匯 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)