專利名稱：有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大有效模場單模放大器，特別是一種通過外曝光法改變石英棒折射率分布而實現(xiàn)大功率放大的單模放大器結(jié)構(gòu)，適用于光纖通信以及其它光信號放大領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖放大器問世以來，以其優(yōu)異的信號放大以及光路的透明性得到了廣泛的認同，隨著技術(shù)的發(fā)展，光纖放大器的放大倍數(shù)越來越大，高倍率光纖放大器在光纖通信、國防和傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用日益引起人們的重視，其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域使得人們對光纖放大器的投入越來越大。雖然在一些實驗中光纖放大器的高放大倍率已經(jīng)有了一定的成果，但是能夠輸出單模大功率的光纖放大器還有一定的限制。首先一個原因是光纖放大器腔內(nèi)單位體積內(nèi)能夠承受的功率是有限制的，超過承受的功率閥值輸出的激光功率難以繼續(xù)增長，從而難以得到高的放大倍率的信號放大，另外一個是非線性效應(yīng)的作用，兩種因素都會使輸出的放大后的信號光的光束質(zhì)量急劇惡化。而如果要得到單模且光束質(zhì)量較好的光纖放大器，功率提高使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，光束質(zhì)量控制困難，效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的光纖放大器單模和高放大倍率不能兼得的問題，本發(fā)明提供一種有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積放大器，該放大器包括有源石英棒、泵浦源。有源石英棒結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外依次為曝光區(qū)域、有源石英棒芯和外包層。曝光區(qū)域、有源石英棒芯和外包層三者的折射率遞減，曝光區(qū)域位于有源石英棒的中心，采用端面或側(cè)面泵浦的方式。所述的有源石英棒芯的半徑為0. 5毫米至500毫米，外包層的厚度62. 5微米至10 毫米，曝光區(qū)域的半徑為2. 5微米至10微米。本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果由于本發(fā)明采用半徑為0. 5毫米至500毫米的大橫截面積的有源石英棒做增益腔主體結(jié)構(gòu)，增大了諧振腔的截面積，從而減小了棒內(nèi)的最大單位體積功率，降低了損耗，在同等總輸出功率的情況下，更不容易產(chǎn)生非線性效應(yīng)，因而可以實現(xiàn)相對較大的光放大倍率。由于曝光區(qū)域的設(shè)定，使整個有源石英棒在曝光區(qū)域的作用下輸出單模放大后的信號光。真正實現(xiàn)了光束質(zhì)量和放大倍率的雙增長。


圖1為有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器，采用右端泵浦，右端輸入待放大的信號光，左端輸出放大后的信號光的主視圖。
圖2為有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器的左視圖。圖3為有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器，側(cè)面泵浦，右端輸入待放大的信號光，左端輸出放大后的信號光的主視圖。圖4為有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器，側(cè)面和右端面共同泵浦，右端輸入待放大的信號光，左端輸出放大后的信號光的主視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。實施方式一，一種有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器，如圖1、2，該放大器包括有源石英棒、泵浦源4。有源石英棒的結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外依次為曝光區(qū)域 1、有源石英棒芯2和外包層3。曝光區(qū)域1位于有源石英棒的中心，曝光區(qū)域1、有源石英棒芯2和外包層3，三者的折射率遞減。信號光源將待放大的信號光從右端輸入，采用泵浦源4進行右端面泵浦。曝光區(qū)域1的折射率為1. 459，曝光區(qū)域1的半徑為2. 5微米。有源石英棒芯2的折射率為1. 455，有源石英棒芯2的半徑為5毫米。外包層3的折射率為1. 452，外包層3的厚度為62. 5微米。實施方式二，一種有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器，如圖3，該放大器包括有源石英棒、泵浦源4。有源石英棒的結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外依次為曝光區(qū)域1、 有源石英棒芯2和外包層3。曝光區(qū)域1位于有源石英棒的中心，曝光區(qū)域1、有源石英棒芯2和外包層3，三者的折射率遞減。信號光源將待放大的信號光從右端輸入，采用泵浦源4進行側(cè)面泵浦。曝光區(qū)域1的折射率為1. 457，曝光區(qū)域1的半徑為5微米。有源石英棒芯2的折射率為1. 454，有源石英棒芯2的半徑為50毫米。外包層3 的折射率為1. 451，外包層3的厚度為5毫米。實施方式三，一種有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器，如圖4，該放大器包括有源石英棒、泵浦源4。有源石英棒的結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外依次為曝光區(qū)域1、 有源石英棒芯2和外包層3。曝光區(qū)域1位于有源石英棒的中心，曝光區(qū)域1、有源石英棒芯2和外包層3，三者的折射率遞減。信號光源將待放大的信號光從右端輸入，采用泵浦源41進行右端面泵浦，采用泵浦源42進行側(cè)面泵浦。曝光區(qū)域1的折射率為1. 456，曝光區(qū)域1的半徑為10微米。有源石英棒芯2的折射率為1. 453，有源石英棒芯2的半徑為500毫米。外包層3 的折射率為1. 450，外包層3的厚度為10毫米。實施方式中所述的有源石英棒，在已申請專利中提及，其申請日是2010年11月5 日，申請?zhí)?01010534431. 8，發(fā)明名稱用外曝光法改變折射率分布的石英棒結(jié)構(gòu)。上述石英棒結(jié)構(gòu)，包括曝光區(qū)域和有源石英棒；有源石英棒的結(jié)構(gòu)為有源石英棒芯和外包層，曝光區(qū)域在有源石英棒芯的內(nèi)部，其制備方法用紫外激光器或飛秒激光器，從有源石英棒芯的端部，對有源石英棒芯曝光，使曝光部分的折射率改變，形成曝光區(qū)域；曝光區(qū)域的折射率、有源石英棒芯的折射率、外包層的折射率依次遞減；其中曝光區(qū)域的折射率范圍為1. 455 1. 459，有源石英棒的折射率范圍為1. 453 1. 455，外包層的折射率范圍為1. 450 1. 452。
權(quán)利要求
1.一種有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器，該放大器包括，有源光纖和泵浦源，用泵浦源端面或側(cè)面泵浦；其特征在于采用有源石英棒代替有源光纖，有源石英棒的結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外依次為曝光區(qū)域(1)、有源石英棒芯( 和外包層(3)；曝光區(qū)域(1)、有源石英棒芯( 和外包層(3) 三者的折射率遞減，曝光區(qū)域(1)位于有源石英棒的中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器，其特征在于所述的有源石英棒芯O)的半徑為5毫米至500毫米，外包層(3)的厚度62. 5微米至10毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器，其特征在于曝光區(qū)域(1)的半徑為2. 5微米至10微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場面積單模放大器?？朔艘延械姆糯笃髟趩文：透叻糯蟊堵什荒芗娴玫膯栴}。該放大器包括有源石英棒、泵浦源。有源石英棒的結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外依次為曝光區(qū)域(1)、有源石英棒芯(2)和外包層(3)。曝光區(qū)域(1)位于有源石英棒的中心，曝光區(qū)域(1)、有源石英棒芯(2)和外包層(3)，三者的折射率遞減。從有源石英棒的一端輸入信號光，用泵浦源(4)端面或側(cè)面泵浦。該放大器不容易產(chǎn)生非線性效應(yīng)，使總的放大倍率隨有源石英棒截面積的增加而線性增加。真正實現(xiàn)了單模和高放大倍率的雙增長。
文檔編號G02B6/02GK102478741SQ20101056101
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者周倩, 寧提綱, 李晶, 溫曉東, 王春燦, 裴麗, 鄭晶晶 申請人:北京交通大學