專利名稱：具有對稱曲面反射鏡的包層泵浦光纖激光器和光纖放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有對稱曲面反射鏡的包層泵浦光纖激光器和光纖放大器，該類激光器和放大器可被用于激光工業(yè)加工、光纖通信、測試儀器、醫(yī)療設(shè)備和科學(xué)研究等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雙包層光纖是一種具有一個纖芯，兩個包層(內(nèi)包層和外包層)的特殊光纖；其纖芯很細(xì)(通常5-10微米)，其中摻有有源介質(zhì)，如Er、Yb、Pr、Nd或其它稀土元素；內(nèi)包層是直徑較大(通常＞100微米)的多模光纖；外包層對光纖起保護(hù)作用，并對內(nèi)包層中的光能量進(jìn)行有效地限制，但其本身不傳輸光能量。在雙包層光纖激光器和放大器中，信號光(激光或放大的光信號)在纖芯中以單模方式傳輸，而泵浦光在內(nèi)包層中以多模方式傳輸。采用雙包層有源光纖的激光器和放大器能夠產(chǎn)生較大的功率(或能量)輸出，這是因為泵浦光源(通常是大功率多模半導(dǎo)體激光器或半導(dǎo)體激光器陣列)的功率可以相對容易地耦合進(jìn)較大芯徑的內(nèi)包層。然而，能夠高效率地產(chǎn)生較大輸出功率(或能量)的先決條件是這些耦合進(jìn)內(nèi)包層的泵浦光功率能有效地被有源纖芯吸收。
在內(nèi)包層中以多模方式傳輸?shù)谋闷止獍邢喈?dāng)大數(shù)量的光傳輸模式，每一個模式沿著一特定的光線軌跡傳輸。這些光線分為子午光線和螺旋光線，子午光線與光纖軸相交或平行；而螺旋光線既不與光纖軸相交，也不于光纖軸平行，呈螺旋狀繞著光纖軸前進(jìn)。當(dāng)某一特定的泵浦光線在其傳輸過程中與有源纖芯相交時，其功率就能夠被有源纖芯部分吸收；如果光纖的長度足夠長，多次相交的結(jié)果就使得該泵浦光線所攜帶的泵浦光功率逐漸轉(zhuǎn)移到有源纖芯。但是，只有子午光線所攜帶的能量才能被吸收，螺旋光線所攜帶的能量不能被吸收。這些螺旋光線代表著內(nèi)包層中的局部傳輸模式，相當(dāng)一部分局部模式的存在，大大限制了光纖激光器和光纖放大器的光-光轉(zhuǎn)換效率。
為了使有源纖芯能夠有效地吸收內(nèi)包層中的泵浦光功率，解決的辦法是制造各種特殊的雙包層光纖，早期的辦法是將有源纖芯置于偏離中心的位置(見美國專利#4815079)；近年來出現(xiàn)的辦法是使得內(nèi)包層截面具有各種不同的形狀，如星狀(見美國專利#5966491)，D形狀(見美國專利#5864645)等。這些特殊形狀的雙包層光纖的共同特點就是內(nèi)包層界面的對稱性被打破，使其能夠轉(zhuǎn)變相當(dāng)一部分的螺旋光線成為子午光線而被有源纖芯吸收。只要光纖具有足夠的長度，泵浦光功率的吸收率可達(dá)90％。但存在的問題是這些光纖的制造程序較為復(fù)雜，需要較長的有源光纖才能有效地吸收泵浦光功率，而且即使有源光纖足夠長，通常仍有10％左右的泵浦光功率不能被有源纖芯吸收。
此外，在現(xiàn)行的包層泵浦光纖激光器和放大器中，輸入端面經(jīng)過解理或研磨、拋光制成后通常直接暴露于空氣中、或者光纖端面上直接鍍有透射激光波長或放大信號波長的增透膜、或者端面上利用膠粘工藝加上平面雙色片。因為該類激光器或放大器通常有幾瓦甚至近百瓦的功率輸出，而輸出端面上的纖芯僅有幾微米的直徑，端面上的功率密度(或能量密度)非常高，任何加工缺陷或雜物都會造成端面被高溫?zé)龎?，使得光纖激光器或放大器報廢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過在雙包層光纖的兩端加對稱曲面鏡，其表面鍍有全反射金膜或全反射介質(zhì)膜、或鍍有對泵浦光增反和對信號光增透的雙色介質(zhì)膜。對稱曲面鏡能反射泵浦光功率而將其完全限制在內(nèi)包層內(nèi)，使其回到雙包層光纖被重復(fù)利用，因而較短的有源光纖也能充分地吸收泵浦光功率；更重要的是對稱曲面鏡能夠通過反射改變泵浦光線的傳輸模式，促進(jìn)螺旋光線轉(zhuǎn)變成子午光線而被有源纖芯吸收，所以有效地提高泵浦效率。
本發(fā)明的另一目的是通過在雙包層光纖的端面融接上對稱曲面反射鏡，使得輸出光束在輸出端面上的光斑直徑增加一個數(shù)量級，從而相應(yīng)地降低輸出端面上的能量密度達(dá)兩個數(shù)量級，保護(hù)輸出端面不會被燒壞。
本發(fā)明的另一目的是通過在雙包層光纖的兩端加對稱曲面鏡，提供一個附加的改善光纖激光器和放大器性能(如功率穩(wěn)定性、效率等)的有效途經(jīng)。例如，對稱曲面反射鏡的使用能有效地提高泵浦效率，因而縮短所需有源光纖的長度，有助于消除寄生激光波長的產(chǎn)生。
本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明的具有對稱曲面反射鏡的包層泵浦光纖激光器和光纖放大器主要包括泵浦源、雙包層光纖及其輸入、輸出端，在雙包層光纖兩端有對稱曲面反射鏡，曲面反射鏡表面鍍?nèi)瓷浣鹉せ蛉瓷浣橘|(zhì)膜、或?qū)Ρ闷止庠龇春蛯π盘柟庠鐾傅碾p色介質(zhì)膜。
所述的光纖激光器和光纖放大器，其對稱曲面反射鏡為球面反射鏡。
所述的光纖激光器和光纖放大器，其雙包層有源光纖的端面離球面鏡頂點的距離為R/2，這里球面鏡半徑R＝2b/tgα，其中2b為內(nèi)包層直徑，α為內(nèi)包層最大發(fā)散角。
所述的光纖激光器和光纖放大器，其對稱曲面反射鏡為雙球面反射鏡，雙球面反射鏡由內(nèi)球面和外環(huán)球面組合而成，雙包層有源光纖端面離外環(huán)球面鏡半徑頂點的距離為B/2，這里外環(huán)球面的半徑B＝2b/tgα，內(nèi)球面的半徑A＝B/2，即纖芯正好位于內(nèi)球面的球心。
所述的光纖激光器和光纖放大器，其對稱曲面反射鏡為拋物線形曲面反射鏡，雙包層有源光纖端面位于拋物線形曲面反射鏡的焦點處。
所述的光纖激光器和光纖放大器，該曲面反射鏡同時包含有內(nèi)球面和外環(huán)上的拋物面，鍍有對泵浦光增反和對信號光增透的雙色介質(zhì)膜，選擇光纖端面位于內(nèi)球面的球心與該曲面反射鏡的頂點的位置0之中間。
所述的光纖激光器，采用側(cè)向泵浦，以光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光二極管或二極管陣列為泵浦源，激光腔由雙包層光纖和兩端纖芯中的布拉格光柵、位于雙包層光纖兩端的球面反射鏡構(gòu)成，輸出端的球面反射鏡鍍有雙色介質(zhì)膜，而另一端的球面反射鏡鍍有雙色介質(zhì)膜、全反射金膜或全反射介質(zhì)膜。
所述的光纖激光器，采用側(cè)向泵浦，以光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光二極管或二極管陣列為泵浦源，激光腔包括雙包層光纖、輸入端纖芯中的光纖布拉格光柵、輸出端的雙球面反射鏡和輸入端的球面反射鏡構(gòu)成，輸出端的雙球面反射鏡是鍍有雙色介質(zhì)膜的雙球面反射鏡，輸入端的球面反射鏡鍍有雙色介質(zhì)膜、全反射金膜或全反射介質(zhì)膜。
所述的光纖放大器，采用側(cè)向泵浦，以光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光二極管或二極管陣列為泵浦源，放大區(qū)域由雙包層光纖、雙包層光纖兩端的球面反射鏡構(gòu)成，球面反射鏡均鍍有對泵浦光增反和對信號光增透的雙色介質(zhì)膜，兩端有耦合信號光的光學(xué)組件。
本發(fā)明的優(yōu)點
1.本發(fā)明通過在雙包層光纖的兩端加對稱曲面鏡，其表面鍍?nèi)瓷浣鹉せ蛉瓷浣橘|(zhì)膜、或?qū)Ρ闷止庠龇春蛯π盘柟庠鐾傅碾p色介質(zhì)膜。對稱曲面鏡能反射泵浦光功率而將其完全限制在內(nèi)包層內(nèi)，使其回到雙包層光纖被重復(fù)利用，因而較短的有源光纖也能充分地吸收泵浦光功率；更重要的是對稱曲面鏡能夠通過反射改變泵浦光線的傳輸模式，促進(jìn)螺旋光線轉(zhuǎn)變成子午光線而被有源纖芯吸收，所以有效地提高泵浦效率。
2.本發(fā)明是通過在雙包層光纖的端面融接上對稱曲面反射鏡，使得輸出光束在球面上的直徑增加一個數(shù)量級，從而相應(yīng)地降低輸出端面上的能量密度達(dá)兩個數(shù)量級，保護(hù)輸出端面不會被燒壞。
3.本發(fā)明通過在雙包層光纖的兩端加對稱曲面鏡，提供一個附加的改善光纖激光器和放大器性能(如功率穩(wěn)定性、效率等)的有效途經(jīng)。例如，對稱曲面反射鏡的使用能有效地提高泵浦效率，因而縮短所需有源光纖的長度，有助于消除寄生激光波長的產(chǎn)生。
4.雙球面反射鏡外環(huán)球面鏡的功能與單球面完全相同，用于反射泵浦光和改變泵浦光模式。對于內(nèi)球面而言，由纖芯從端面發(fā)射出的信號光經(jīng)內(nèi)球面反射后，能高效率地耦合進(jìn)有源區(qū)纖芯，因而，該內(nèi)球面被用作激光器諧振腔的兩個反射鏡面之一。通過控制介質(zhì)膜對信號光反射率的大小，能控制激光信號反饋的大小。
5.本發(fā)明的激光器和放大器可被用于激光工業(yè)加工、光纖通信、測試儀器、醫(yī)療設(shè)備和科學(xué)研究等各領(lǐng)域。


圖1為雙包層有源光纖的示意圖雙包層光纖1由纖芯2、內(nèi)包層3和外包層4組成；圖2為本發(fā)明中優(yōu)選的對稱曲面反射鏡為球面反射鏡對泵浦光模式改變的示意圖；圖3為球面鏡對信號光反射的示意圖；圖4為另一優(yōu)選的對稱曲面反射鏡為雙球面反射鏡的基本原理及其功能的示意圖；圖5為基于本發(fā)明的一種優(yōu)選光纖激光器的示意圖；圖6為基于本發(fā)明的第二種優(yōu)選光纖激光器的示意圖；圖7為基于本發(fā)明的一種優(yōu)選光纖放大器的示意圖；圖8為對稱曲面反射鏡是對稱拋物面反射鏡的示意圖。
具體實施例方式
圖2為本發(fā)明中優(yōu)選的對稱曲面反射鏡球面反射鏡對泵浦光模式改變的示意圖雙包層有源光纖的端面是半徑為R的球面鏡5，光纖端面位于球面鏡R/2處(即球面反射鏡的焦點處)。球面鏡5的半徑R這樣來確定由內(nèi)包層數(shù)值孔徑最大發(fā)射角決定的、位于內(nèi)包層邊緣的光線經(jīng)球面鏡反射后原路返回；內(nèi)包層的數(shù)值孔徑為NA，最大發(fā)散角α＝arcsin(NA)，光線6和7是由NA決定的具有最大發(fā)散角的泵浦光線，R＝2b/tgα，(其中2b為內(nèi)包層直徑，α為內(nèi)包層最大發(fā)散角)。經(jīng)球面鏡反射后，光線6和7原路返回到內(nèi)包層被重復(fù)利用；圖中光線8是內(nèi)包層中的另一根光線，經(jīng)球面反射鏡反射后的光線9具有與入射光線8不同的模角，對應(yīng)不同的模式，因而，球面反射鏡能對內(nèi)包層中的泵浦光模式進(jìn)行變換。對于螺旋光線，它有一個方位角，經(jīng)球面反射后，總有一部份光線落在子午平面內(nèi)、與有源纖心相交而被吸收。
當(dāng)光纖端面稍微偏離球面鏡R/2處時，球面反射鏡對內(nèi)包層中的泵浦光模式進(jìn)行變換的效果甚至更顯著，例如，光線6和7所對應(yīng)的模式經(jīng)反射后也能得到變換；這種安排的缺陷是少部分光線經(jīng)反射變換后會偏出內(nèi)包層的接收面或接收角；但是，該類少量泵浦光功率的損失在許多光纖激光器和放大器應(yīng)用中是可以接受的。
為了制作該球面反射鏡，選用半徑比內(nèi)包層半徑稍大一倍、且材料特性與光纖一致的石英玻璃元柱棒，通過高溫(電弧放電、CO2激光束、H2/O2火焰等)將其融接到光纖的端面；再經(jīng)過研磨、拋光制成所需半徑的球面反射鏡，其他可以用來制作該球面反射鏡的方法包括腐蝕、激光加工、高溫融化等。制作而成的球面反射鏡上再鍍上全反射金膜或全反射介質(zhì)膜、或鍍上雙色介質(zhì)膜。
圖3為球面鏡對信號光反射的示意圖。由于雙包層光纖的端面位于R/2處，此處是球面反射鏡的焦點，所以反射的信號光11平行于光纖軸折回，一小部份耦合進(jìn)有源纖芯。如前所述，球面鏡在信號波長處是增透的，剩余反射至少在25dB左右，對于纖芯數(shù)值孔徑0.15，纖芯直徑8微米，內(nèi)包層直徑130-210微米，數(shù)值孔徑0.45的雙包層光纖，剩余反射進(jìn)入有源纖心的耦合損耗在15-20dB。所以根據(jù)計算，只有大約40-45dB的信號光經(jīng)反射后耦合進(jìn)有源纖心，不足以對激光腔的工作特性產(chǎn)生不良影響。
此外，信號光在球面反射鏡上的光斑大約為70微米；因而，對該種雙包層光纖來說，輸出端面上的能量密度降低了近80倍，輸出端面得到了有效地保護(hù)。
圖4為另一優(yōu)選的對稱曲面反射鏡-雙球面反射鏡的基本原理及其功能的示意圖。雙球面鏡由內(nèi)球面12和外環(huán)上的球面5組成，外環(huán)球面與圖2所述單球面鏡的半徑和位置都相同，外環(huán)球面5的半徑為B＝2b/tgα，雙包層光纖的端面也置于B/2處，內(nèi)球面12的半徑A＝B/2，即纖芯正好位于內(nèi)球面的球心。雙球面鏡也鍍有對泵浦光增反和對信號光有一定反射率的介質(zhì)膜，外環(huán)球面鏡的功能與單球面完全相同，用于反射泵浦光和改變泵浦光模式。對于內(nèi)球面而言，由纖芯從端面發(fā)射出的信號光經(jīng)內(nèi)球面反射后，能高效率地耦合進(jìn)有源區(qū)纖芯，因而，該內(nèi)球面被用作激光器諧振腔的兩個反射鏡面之一。通過控制介質(zhì)膜對信號光反射率的大小，能控制激光信號反饋的大小。
雙球面反射鏡的制作與前述單球面反射鏡的制作工藝一致。內(nèi)球面的大小為剛好能反射纖芯從端面發(fā)射出的信號光(即大致為信號光在該球面處的光斑大小)。
圖5為基于本發(fā)明的一種優(yōu)選光纖激光器的示意圖。它采用側(cè)向泵浦，以光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光二極管(或二極管陣列)13為泵浦源；激光腔由雙包層光纖14、兩端纖芯中的光纖布拉格光柵15、16構(gòu)成；輸出端的光纖布拉格光柵16通常對激光波長有較低的反射率，而另一端光纖布拉格光柵15通常對激光波長有很高的反射率；本發(fā)明圖2所述的球面反射鏡17、18用于雙包層光纖兩端以實現(xiàn)本發(fā)明所帶來的優(yōu)點，它們能使泵浦光在內(nèi)包層中多次前向和后向傳輸直至全部被有源纖心吸收，也就是說本發(fā)明能使泵浦光功率最大限度地被吸收。輸出端的球面反射鏡18鍍有雙色介質(zhì)膜，而另一端的球面反射鏡17鍍有雙色介質(zhì)膜、全反射金膜或全反射介質(zhì)膜。
圖6為基于本發(fā)明的又一優(yōu)選光纖激光器的示意圖。它采用側(cè)向泵浦，以光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光二極管(或二極管陣列)13為泵浦源，激光腔由雙包層光纖14、一端纖芯中的光纖布拉格光柵15、輸出端的球面反射鏡19構(gòu)成；輸出端的球面反射鏡19為圖4所示鍍有雙色介質(zhì)膜的雙球面反射鏡，該雙球面反射鏡對激光波長有較低的反射率，另一端的光纖布拉格光柵15對激光波長通常有很高的反射率；本發(fā)明圖2所述的球面反射鏡17用于雙包層光纖的另一端以實現(xiàn)本發(fā)明所帶來的優(yōu)點，使泵浦光在內(nèi)包層中多次前向和后向傳輸直至全部被有源纖心吸收，也就是說本發(fā)明能使泵浦光功率最大限度地被吸收。另一端的球面反射鏡17鍍有雙色介質(zhì)膜、全反射金膜或全反射介質(zhì)膜。
圖7為基于本發(fā)明的一種優(yōu)選光纖放大器的示意圖。它采用側(cè)向泵浦，以光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光二極管(或二極管陣列)13為泵浦源；放大區(qū)域由雙包層光纖14、雙包層光纖兩端由本發(fā)明圖2所述球面反射鏡20、21構(gòu)成；球面反射鏡20、21均鍍有對泵浦光增反和對信號光增透的雙色介質(zhì)膜，用于雙包層光纖兩端以實現(xiàn)本發(fā)明所帶來的優(yōu)點，它們能使泵浦光在內(nèi)包層中多次前向和后向傳輸直至全部被有源纖芯吸收，也就是說本發(fā)明能使泵浦光功率最大限度地被吸收。光學(xué)組件23將待放大信號22耦合進(jìn)放大器，而光學(xué)組件24將放大后的信號25耦合出放大器。
除了球面以外，反射鏡還可以是其他對稱曲面，如圓錐形，拋物線形、橢球形、或其他特殊非球面曲面，在相當(dāng)程度上同樣能實現(xiàn)本發(fā)明所帶來的優(yōu)點。
圖8為對稱曲面反射鏡是對稱拋物面反射鏡的示意圖?；驹砑捌涔δ芘c前述圖2中的球面反射鏡、以及圖4中的雙球面反射鏡類似。設(shè)對稱拋物面在子午平面內(nèi)的拋物線方程為y2＝2Px(P唯一地確定了拋物線的的形狀)，則拋物面的焦點在P/2處，P可以這樣來確定，由雙包層光纖內(nèi)包層數(shù)值孔徑NA決定的最大發(fā)散角α的光線經(jīng)拋物面反射后按原路返回，且雙包層光纖的端面置于拋物面的焦點處，即圖8中A＝P/2，B＝(b/tan(α))+P/2。該曲面反射鏡既可由對稱拋物面26單獨組成；也可由內(nèi)球面27和外環(huán)上的對稱拋物面26組成；內(nèi)球面的半徑R＝P/2，球面的頂點與旋轉(zhuǎn)拋物面的頂點重合于0。
1)當(dāng)該曲面反射鏡只包含對稱拋物面26、且表面鍍有對泵浦光波長金反射金膜或全反射介質(zhì)膜、或?qū)Ρ闷止庠龇春蛯π盘柟庠鐾傅碾p色介質(zhì)膜時，它可以代替前述球面反射鏡17。當(dāng)該曲面反射鏡同時包含有內(nèi)球面27和外環(huán)上的拋物面26、且鍍有對泵浦光增反和對信號光有一定反射率的雙色介質(zhì)膜時，該曲面反射鏡可用于反射泵浦光和改變泵浦光模式。同時，選擇纖芯正好位于內(nèi)球面的球心，對于內(nèi)球面而言，由纖芯從端面發(fā)射出的信號光經(jīng)內(nèi)球面反射后，能高效率地耦合進(jìn)有源區(qū)纖芯，因而，該內(nèi)球面被用作激光器諧振腔的兩個反射鏡面之一，它可以代替前述球面反射鏡19。
2)當(dāng)該曲面反射鏡同時包含有內(nèi)球面27和外環(huán)上的拋物面26、且鍍有對泵浦光增反和對信號光增透的雙色介質(zhì)膜時，該曲面反射鏡可用于反射泵浦光和改變泵浦光模式。同時，選擇光纖端面位于內(nèi)球面的球心與該曲面反射鏡的頂點的位置0之中間，它可以代替前述球面反射鏡18、20和21。
當(dāng)該曲面反射鏡為橢圓或橢圓與球面結(jié)合時，其原則和用法與曲面反射鏡同時包含有內(nèi)球面和外環(huán)上的拋物面時的情況基本相同。
這些對稱曲面反射鏡的制作與前述單球面反射鏡的制作工藝一致。內(nèi)球面的大小為剛好能反射纖芯從端面發(fā)射出的信號光(即大致為信號光在該球面處的光斑大小)。
以上應(yīng)被認(rèn)作本發(fā)明原理的示范性描述，對掌握有相關(guān)技巧的人士(those skilled in the art)來說，進(jìn)一步的改動是明顯的、而且能夠?qū)崿F(xiàn)的。然而，這些改動不會背離本發(fā)明的范圍和精神。如上述實例給出的曲面半徑及其光纖端面與球面鏡的相對位置均是最佳參數(shù)，實際上它們之間數(shù)值相對變化一定范圍，也能達(dá)到本發(fā)明的目的，然而，這些改動不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的核心是在雙包層光纖的兩端加對稱曲面鏡，其表面鍍有全反射金膜或全反射介質(zhì)膜、或?qū)Ρ闷止庠龇春蛯π盘柟庠鐾傅碾p色介質(zhì)膜，對稱曲面鏡能反射泵浦光功率而將其完全限制在內(nèi)包層內(nèi)，使其回到雙包層光纖被重復(fù)利用，更重要的是對稱曲面鏡還能夠通過反射改變泵浦光線的傳輸模式，促進(jìn)螺旋光線轉(zhuǎn)變成子午光線而被有源纖芯吸收，所以有效地提高泵浦效率。因此，凡是在雙包層光纖的兩端加對稱曲面反射鏡，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有對稱曲面反射鏡的包層泵浦光纖激光器和光纖放大器，主要包括泵浦源、雙包層光纖及其輸入、輸出端，其特征是在雙包層光纖兩端有對稱曲面反射鏡，曲面反射鏡表面鍍?nèi)瓷浣鹉せ蛉瓷浣橘|(zhì)膜、或?qū)Ρ闷止庠龇春蛯π盘柟庠鐾傅碾p色介質(zhì)膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光器和光纖放大器，其特征是對稱曲面反射鏡為球面反射鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖激光器和光纖放大器，其特征是雙包層有源光纖的端面位于球面鏡R/2處，球面鏡半徑R＝2b/tgα，其中2b為內(nèi)包層直徑，α為內(nèi)包層最大發(fā)散角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光器和光纖放大器，其特征是對稱曲面反射鏡為雙球面反射鏡，雙球面反射鏡由內(nèi)球面和外環(huán)球面組合而成，雙包層有源光纖端面位于外環(huán)球面鏡半徑B/2處，外環(huán)球面的半徑B＝2b/tgα，內(nèi)球面的半徑A＝B/2，即纖芯正好位于內(nèi)球面的球心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光器和光纖放大器，其特征是對稱曲面反射鏡為拋物面反射鏡，雙包層有源光纖端面位于拋物面反射鏡的焦點處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖激光器和光纖放大器，其特征是當(dāng)該曲面反射鏡同時包含有內(nèi)球面和外環(huán)上的拋物面，鍍有對泵浦光增反和對信號光增透的雙色介質(zhì)膜，選擇光纖端面位于內(nèi)球面的球心與該曲面反射鏡的頂點的位置0之中間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖激光器，其特征是采用側(cè)向泵浦，以光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光二極管或二極管陣列為泵浦源，激光腔由雙包層光纖和兩端纖芯中的布拉格光柵、位于雙包層光纖兩端的球面反射鏡構(gòu)成；輸出端的球面反射鏡鍍有雙色介質(zhì)膜，而另一端的球面反射鏡鍍有雙色介質(zhì)膜、全反射金膜或全反射介質(zhì)膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的光纖激光器，其特征是采用側(cè)向泵浦，以光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光二極管或二極管陣列為泵浦源，激光腔包括雙包層光纖、輸入端纖芯的光纖布拉格光柵、輸出端的雙球面反射鏡和輸入端的球面反射鏡構(gòu)成，輸出端的雙球面反射鏡是鍍有雙色介質(zhì)膜的雙球面反射鏡，輸入端的球面反射鏡鍍有雙色介質(zhì)膜、全反射金膜或全反射介質(zhì)膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖放大器，采用側(cè)向泵浦，以光纖耦合輸出的半導(dǎo)體激光二極管或二極管陣列為泵浦源，放大區(qū)域由雙包層光纖、雙包層光纖兩端的球面反射鏡構(gòu)成，球面反射鏡均鍍有對泵浦光增反和對信號光增透的雙色介質(zhì)膜，兩端有耦合信號光的光學(xué)組件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有對稱曲面反射鏡的包層泵浦光纖激光器和光纖放大器，在雙包層光纖兩端有對稱曲面反射鏡，其表面鍍?nèi)瓷浣鹉せ蚪橘|(zhì)膜、或?qū)Ρ闷止庠龇春蛯π盘柟庠鐾傅碾p色介質(zhì)膜。對稱曲面反射鏡為球面反射鏡、雙球面反射鏡、拋物線形曲面反射鏡或同時包含有內(nèi)球面和外環(huán)上的拋物面。本發(fā)明可以改變泵浦光線的傳輸模式，促進(jìn)螺旋光線轉(zhuǎn)變成子午光線而被纖芯吸收，有效地提高泵浦效率，減小雙包層光纖長度，消除寄生激光波長的產(chǎn)生，提高激光器和放大器的穩(wěn)定性。同時，使輸出光束在輸出端面上的光斑直徑增加一個數(shù)量級，從而降低輸出端面上的能量密度達(dá)兩個數(shù)量級，保護(hù)輸出端面不會被燒壞。
文檔編號H01S3/094GK1521906SQ0311855
公開日2004年8月18日 申請日期2003年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月27日
發(fā)明者樊承鈞, 向清 申請人:樊承鈞, 向清