專利名稱：有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場(chǎng)面積單模激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大有效模場(chǎng)單模激光器，適用于光纖通信、工業(yè)切割。
背景技術(shù)：
激光器問(wèn)世以來(lái)，其良好的光線特性得到了廣泛的認(rèn)同，隨著技術(shù)的發(fā)展，激 光器的功率越來(lái)越大，大功率特殊模場(chǎng)的激光器在零件加工，光通信，以及國(guó)防等領(lǐng)域 的應(yīng)用日益得到人們的重視，其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域使得人們對(duì)這種激光器的投入越來(lái)越 大。雖然激光器的功率已經(jīng)有了一定的提升，但是單模激光器的輸出功率還不能達(dá)到實(shí) 際需求。單模大功率激光器的制作存在困難，首先一個(gè)原因是激光器諧振腔單位體積內(nèi) 能夠承受的功率是有限制的，泵浦功率超過(guò)閥值則輸出的激光功率難以繼續(xù)增長(zhǎng)，并且 可能會(huì)有所減?。涣硗庖粋€(gè)是非線性效應(yīng)的作用，當(dāng)激光器的功率較高時(shí)，非線性效應(yīng) 的作用將會(huì)非常明顯，對(duì)輸出激光的波形和功率均會(huì)產(chǎn)生較大影響。兩種因素都會(huì)使激 光的光束質(zhì)量急劇惡化。而如果要得到單模且光束質(zhì)量較好的激光器，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
為了克服已有的激光器在單模和大功率不能兼得的問(wèn)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(chǎng)面積單模激光器。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(chǎng)面積單模激光器，該激光器包 括有源石英棒、光柵或鍍膜、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，三層的折射率遞減，曝光區(qū) 域位于有源石英棒的中心，在曝光區(qū)域的兩端寫入光柵或一端寫入光柵，另一端面鍍膜 或兩端鍍膜。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。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諧振 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)，因而可以使輸出的總功率 隨有源石英棒截面積的增加而線性增加。由于曝光區(qū)域的設(shè)定，使整個(gè)有源石英棒在曝 光區(qū)域的作用下輸出單模激光。真正實(shí)現(xiàn)了光束質(zhì)量和功率的雙增長(zhǎng)。


圖1為有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場(chǎng)面積單模激光器，兩端均寫入 光柵的主視圖。
圖2為有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場(chǎng)面積單模激光器，兩端均寫入 光柵的左視圖。
圖3為有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場(chǎng)面積單模激光器，一端寫入光 柵，另一端鍍膜的主視圖。
圖4為有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場(chǎng)面積單模激光器，兩端鍍膜的 主視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)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(chǎng)面積單模激光器， 如圖1、2，該激光器包括有源石英棒、光柵或鍍膜、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3，三層的折射率遞減。
在曝光區(qū)域1的一端寫入光柵51、在曝光區(qū)域1的另一端寫入光柵52，采用泵 浦源4進(jìn)行端面泵浦。
曝光區(qū)域1的折射率為1.459，曝光區(qū)域1的半徑為4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(shí)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(chǎng)面積單模激光器， 如圖3，該激光器包括有源石英棒、光柵或鍍膜、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3，三層的折射率遞減。
在曝光區(qū)域1的一端寫入光柵51，另一端鍍膜52，采用泵浦源4進(jìn)行側(cè)面泵 浦。
曝光區(qū)域1的折射率為1.458，曝光區(qū)域1的半徑為6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2毫米。
實(shí)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(chǎng)面積單模激光器， 如圖4，該激光器包括有源石英棒、光柵或鍍膜、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3，三層的折射率遞減。
在曝光區(qū)域1的一端鍍膜51、曝光區(qū)域1的另一端鍍膜52，采用泵浦源4進(jìn)行 端面泵浦。
曝光區(qū)域1的折射率為1.457，曝光區(qū)域1的半徑為7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(shí)施方式中所述的有源石英棒，在已申請(qǐng)專利中提及，其申請(qǐng)日是2010年11 月5日，申請(qǐng)?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)。
用外曝光法改變折射率分布的石英棒結(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。
從有源石英棒芯的端部對(duì)曝光區(qū)域外曝光，曝光光束使曝光區(qū)域的折射率改 變；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(chǎng)面積單模激光器，該激光器包括， 有源光纖，在有源光纖的兩端寫入光柵或一端寫入光柵，另一端面鍍膜或兩端鍍膜，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)，三層的折射率遞減，曝光區(qū)域(1)位于有源石英棒 的中心，在曝光區(qū)域(1)的兩端寫入光柵或一端寫入光柵，另一端面鍍膜或兩端鍍膜。
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(chǎng)面積單模激光 器，其特征在于所述的有源石英棒芯(2)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(chǎng)面積單模激光 器，其特征在于曝光區(qū)域(1)半徑為4微米至10微米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有源石英棒內(nèi)帶有曝光區(qū)域的大有效模場(chǎng)面積單模激光器，屬于單模激光器。克服了已有的激光器在單模和大功率不能兼得的問(wèn)題。該激光器包括有源石英棒、光柵或鍍膜、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(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)，三層的折射率遞減。在有源光纖的兩端寫入光柵或一端寫入光柵，另一端面鍍膜或兩端鍍膜，用泵浦源端面或側(cè)面泵浦。該激光器不容易產(chǎn)生非線性效應(yīng)，使輸出的總功率隨有源石英棒截面積的增加而線性增加。真正實(shí)現(xiàn)了光束質(zhì)量和功率的雙增長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01S3/08GK102025098SQ20101055252
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者任文華, 周倩, 寧提綱, 延鳳平, 李晶, 溫曉東, 裴麗 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)