專利名稱：外腔耦合多根多模有源纖芯大功率單模激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種外腔耦合多根多模有源纖芯大功率單模激光器，屬于高功率光纖激光器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
光纖激光器以其卓越的性能和低廉的價格，在光纖通信、工業(yè)加工、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域取得了日益廣泛的應(yīng)用。盡管在實驗室已經(jīng)實現(xiàn)單個光纖輸出超過1kW的單模激光，而且實現(xiàn)這種激光需要嚴格的條件，難以工程應(yīng)用；但是隨著激光技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，以及材料加工、空間通信、激光雷達、光電對抗、激光武器等的發(fā)展，需要高功率、高質(zhì)量、高強度和超亮度的激光，要求單模輸出功率達到MW甚至GW量級。僅僅采用單模有源纖芯的雙包層摻稀土光纖激光器，由于單模有源纖芯芯徑小于10μm，受到非線性、結(jié)構(gòu)因素和衍射極限的限制，承受的光功率密度有限，單模有源光纖激光器纖芯連續(xù)波損壞閾值約為1W/μm2[J.Nilsson，J.K.Sahu，Y.Jeong，W.A.Clarkson，R.Selvas，A.B.Grudinin，andS.U.Alam，“High Power Fiber LasersNew Developments”，Proceedings of SPIEVol.4974，50-59(2003)]，其光學損壞危險成為實現(xiàn)大功率單模光纖激光器的一大挑戰(zhàn)。除了光學損壞外，由于大功率光產(chǎn)生的熱也會損壞光纖，甚至會最終融化纖芯。有文獻報道，鉺鐿共摻光纖激光器每米可產(chǎn)生100W熱[J.Nilsson，S.U.Alam，J.A.Alvarez-Chavez，P.W.Turner，W.A.Clarkson，andA.B.Grudinin，”High-power and tunable operation of erbium-ytterbium co-dopedcladding-pumped fiber laser”，IEEE J.Quantum Electron.39，987-994(2003)]。
為了克服已有的傳統(tǒng)雙包層單模光纖激光器的輸出單模激光功率有限以及隨著光功率的增加，其輸出光束質(zhì)量變差，抗熱等方面的缺陷，提出了授權(quán)公告號CN201282264Y，專利號ZL200820108432.4的“一種多根多模光纖組束超大功率單模激光器”，然而，這種光纖激光器中單模有源摻稀土纖芯與多根多模有源摻稀土纖芯之間的耦合，與單模有源摻稀土纖芯與多根多模有源摻稀土纖芯之間的距離有關(guān)，要求單模有源摻稀土纖芯與多根多模有源摻稀土纖芯之間的距離在一定范圍內(nèi)，因此增加了有源光纖的制作難度，成品率低。另外，這種光纖激光器中單模有源摻稀土纖芯與多根多模有源摻稀土纖芯之間的耦合無法進行改變，因而無法對輸出單模激光光束質(zhì)量進一步改善。

實用新型內(nèi)容為了克服已有的雙包層單模光纖激光器的輸出單模激光功率有限以及隨著光功率的增加，其輸出光束質(zhì)量變差，抗熱等方面的缺陷，同時降低有源光纖制作工藝要求，提高輸出激光光束質(zhì)量，本實用新型提出了一種外腔耦合多根多模有源纖芯大功率單模激光器。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 一種外腔耦合多根多模有源纖芯大功率單模激光器，它包括泵浦源、雙包層有源光纖；雙包層有源光纖包括一個單模有源摻稀土纖芯與第一多模有源摻稀土纖芯、...第N多模有源摻稀土纖芯、內(nèi)包層與外包層，2≤N≤12；單模有源摻稀土纖芯位于內(nèi)包層的圓心。
單模有源摻稀土纖芯、第一多模有源摻稀土纖芯、...第N多模有源摻稀土纖芯中每根纖芯軸線與雙包層光纖軸線平行； 單模有源摻稀土纖芯的芯徑小于等于5微米，雙包層有源光纖一端鍍對應(yīng)激光波長的高反射膜，在單模有源摻稀土纖芯的兩端寫入對應(yīng)激光波長的高反射光柵與對應(yīng)激光波長的部分反射光柵；或雙包層有源光纖一端鍍對應(yīng)激光波長的高反射膜，雙包層有源光纖另一端的單模有源摻稀土纖芯上寫入對應(yīng)激光波長的部分反射光柵；在雙包層有源光纖的未鍍對應(yīng)激光波長的高反射膜的一端放置一個衍射光學元件，衍射光學元件由第一分束器、第二分束器與合束器三部分構(gòu)成；該衍射光學元件的工作波長為對應(yīng)激光波長。
第一泵浦源和第二泵浦源的泵浦方式為端面泵浦或側(cè)面泵浦或同時進行端面泵浦與側(cè)面泵浦。
單模有源摻稀土纖芯(4)與第一多模有源摻稀土纖芯(61)、...第N多模有源摻稀土纖芯(6N)均為摻鉺、摻鐿、摻鈥、摻銩或鉺鐿共摻的有源纖芯，且單模有源摻稀土纖芯(4)與第一多模有源摻稀土纖芯(61)、...第N多模有源摻稀土纖芯(6N)的摻稀土離子類型相同。
把單模有源摻稀土光纖與多于一根多模有源摻稀土光纖預(yù)制棒截取相同的長度，外加許多相同長度的低折射率光纖預(yù)制棒，沉積拉伸構(gòu)成內(nèi)包層。
本實用新型的有益效果具體如下所述光纖激光器通過衍射光學元件，實現(xiàn)精確控制單模有源摻稀土纖芯與多于一根多模有源摻稀土纖芯每根纖芯之間的耦合，降低了單模有源摻稀土纖芯與多模有源摻稀土纖芯表面之間的距離要求，降低了雙包層有源光纖制作工藝難度，成品率高。所述光纖激光器不需要外部調(diào)相裝置，通過衍射光學元件，實現(xiàn)單模有源摻稀土纖芯與所有多模有源摻稀土纖芯之間的外腔耦合，使所有多模有源摻稀土纖芯諧振在寫有光柵的單模有源摻稀土纖芯構(gòu)成的諧振腔產(chǎn)生的激光波長上，實現(xiàn)主動鎖相，從而實現(xiàn)單模激光超亮度放大輸出。

圖1為單模有源纖芯兩端寫入光柵與端面泵浦的單模有源纖芯外腔耦合兩根多模有源纖芯大功率單模激光器主視圖。
圖2為圖1的A-A剖面圖。
圖3為單模有源纖芯一端寫入光柵、側(cè)面泵浦的單模有源纖芯外腔耦合三根多模有源纖芯大功率單模激光器主視圖。
圖4為圖3的B-B剖面圖。
圖5為單模有源纖芯兩端寫入光柵、端面與側(cè)面同時泵浦的單模有源纖芯外腔耦合六根多模有源纖芯大功率單模激光器主視圖。
圖6為圖5的C-C剖面圖。
圖7為單模有源纖芯兩端寫入光柵、端面與側(cè)面同時泵浦的單模有源纖芯外腔耦合十二根多模有源纖芯大功率單模激光器主視圖。
圖8為圖7的D-D剖面圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
實施例一 單模有源纖芯兩端寫入光柵與端面泵浦的單模有源纖芯外腔耦合兩根多模有源纖芯大功率單模激光器，詳細描述如下 單模有源摻稀土纖芯4位于內(nèi)包層2的圓心。單模有源摻稀土纖芯4直徑為5μm，第一多模有源摻稀土纖芯61與第二多模有源摻稀土纖芯62直徑均為60μm，單模有源摻稀土纖芯4與第一多模有源摻稀土纖芯61外表面的最小距離為10μm，單模有源摻稀土纖芯4與第二多模有源摻稀土纖芯62外表面的最小距離為10μm。
單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62軸線與雙包層光纖軸線平行； 單模有源摻稀土纖芯、多模有源摻稀土纖芯61、多模有源摻稀土纖芯62的摻稀土離子類型相同，均為鉺離子； 雙包層有源光纖內(nèi)包層2直徑為200μm，外包層3直徑為280μm，長度為10米； 雙包層有源光纖一端鍍激光波長為1550nm時反射系數(shù)超過99％的高反射膜8，在單模有源摻稀土纖芯的兩端寫入激光波長為1550nm時反射系數(shù)超過99％的光柵51與激光波長為1550nm時反射系數(shù)為20％的光柵52。
在雙包層有源光纖的未鍍高反射膜8的一端放置一個衍射光學元件，衍射光學元件由第一分束器91、第二分束器92與合束器93三部分構(gòu)成。該衍射光學元件的工作波長為1550nm。
第一分束器91、第二分束器92的反射與傳輸比均為10∶90。
單模有源摻稀土纖芯4輸出激光經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，90％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，10％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62中。
同理，第一多模有源摻稀土纖芯61經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，90％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，10％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第二多模有源摻稀土纖芯62中。
第二多模有源摻稀土纖芯62經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，90％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，10％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61中。
因此，通過衍射光學元件中的第一分束器91、第二分束器92兩部分，實現(xiàn)了單模有源摻稀土纖芯4與第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62的外腔耦合目的，使得第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62輸出激光的波長都諧振在寫有光柵的單模有源摻稀土纖芯4構(gòu)成的諧振腔產(chǎn)生的1550nm激光波長上。
第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62與單模有源摻稀土纖芯4輸出的同波長的激光，通過合束器93實現(xiàn)相干合束，實現(xiàn)大功率單模激光輸出。
用第一泵浦源1對雙包層有源光纖采用端面泵浦，大功率單模激光從衍射光學元件一端輸出。
實施例二 參見圖3和圖4，單模有源纖芯一端寫入光柵、側(cè)面泵浦的單模有源纖芯外腔耦合三根多模有源纖芯大功率單模激光器，詳細描述如下 單模有源摻稀土纖芯4位于內(nèi)包層2的圓心。單模有源摻稀土纖芯4直徑為4μm，第一多模有源摻稀土纖芯61與第二多模有源摻稀土纖芯62均為長軸全長為60μm，短軸全長為40μm的橢圓，第三多模有源摻稀土纖芯63直徑為50μm。
單模有源摻稀土纖芯4與第一多模有源摻稀土纖芯61外表面的最小距離為10μm，單模有源摻稀土纖芯4與第二多模有源摻稀土纖芯62外表面的最小距離為80μm，單模有源摻稀土纖芯4與第三多模有源摻稀土纖芯63外表面的最小距離為8μm，單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62與第三多模有源摻稀土纖芯63軸線與雙包層光纖軸線平行； 單模有源摻稀土纖芯、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62與第三多模有源摻稀土纖芯63的摻稀土離子類型相同，均為鐿離子； 雙包層有源光纖內(nèi)包層2直徑為300μm，外包層3直徑為350μm，長度為5米； 雙包層有源光纖一端鍍激光波長為1064nm時反射系數(shù)超過99％的高反射膜8，雙包層有源光纖另一端的單模有源摻稀土纖芯4上寫入激光波長為1064nm時反射系數(shù)為4％的光柵52； 在雙包層有源光纖的未鍍高反射膜8的一端放置一個衍射光學元件，衍射光學元件由第一分束器91、第二分束器92與合束器93三部分構(gòu)成。該衍射光學元件的工作波長為1064nm。
第一分束器91、第二分束器92的反射與傳輸比均為5∶95。
單模有源摻稀土纖芯4輸出激光經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，95％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，5％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63中。
同理，第一多模有源摻稀土纖芯61經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，95％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，5％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63中。
第二多模有源摻稀土纖芯62經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，95％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，5％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第三多模有源摻稀土纖芯63中。
第三多模有源摻稀土纖芯63經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，95％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，5％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62中。
因此，通過衍射光學元件中的第一分束器91、第二分束器92兩部分，實現(xiàn)了單模有源摻稀土纖芯4與第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63的外腔耦合目的，使得第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63輸出激光的波長都諧振在寫有光柵的單模有源摻稀土纖芯4構(gòu)成的諧振腔產(chǎn)生的1064nm激光波長上。
第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63與單模有源摻稀土纖芯4輸出的同波長的激光，通過合束器93實現(xiàn)相干合束，實現(xiàn)大功率單模激光輸出。用第一泵浦源1對雙包層有源光纖采用側(cè)面泵浦，大功率單模激光從實現(xiàn)分束器功能的衍射光學元件一端輸出。
實施例三 參見圖5和圖6，單模有源纖芯兩端寫入光柵、端面與側(cè)面同時泵浦的單模有源纖芯外腔耦合六根多模有源纖芯大功率單模激光器，詳細描述如下 單模有源摻稀土纖芯4位于內(nèi)包層2的圓心。單模有源摻稀土纖芯4直徑為4μm，第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65與第六多模有源摻稀土纖芯66均為60μm×40μm的長方形。
單模有源摻稀土纖芯4與第一多模有源摻稀土纖芯61外表面的最小距離為100μm，單模有源摻稀土纖芯4與第二多模有源摻稀土纖芯62外表面的最小距離為10μm，單模有源摻稀土纖芯4與第三多模有源摻稀土纖芯63外表面的最小距離為20μm，單模有源摻稀土纖芯4與第四多模有源摻稀土纖芯64外表面的最小距離為10μm，單模有源摻稀土纖芯4與第五多模有源摻稀土纖芯65外表面的最小距離為100μm，單模有源摻稀土纖芯4與第六多模有源摻稀土纖芯66外表面的最小距離為20μm，單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65與第六多模有源摻稀土纖芯66軸線均與雙包層光纖軸線平行； 單模有源摻稀土纖芯、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65與第六多模有源摻稀土纖芯66的摻稀土離子類型相同，均為釹離子； 雙包層有源光纖內(nèi)包層2直徑為400μm，外包層3直徑為550μm，長度為3米； 雙包層有源光纖一端鍍激光波長為1060nm時反射系數(shù)超過99％的高反射膜8，在單模有源摻稀土纖芯4的兩端寫入激光波長為1060nm時反射系數(shù)超過99％的光柵51與激光波長為1060nm時反射系數(shù)為10％的光柵52。
在雙包層有源光纖的未鍍高反射膜8的一端放置一個衍射光學元件，衍射光學元件由第一分束器91、第二分束器92與合束器93三部分構(gòu)成。該衍射光學元件的工作波長為1060nm。
第一分束器91、第二分束器92的反射與傳輸比均為15∶85。
單模有源摻稀土纖芯4輸出激光經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65與第六多模有源摻稀土纖芯66中。
同理，第一多模有源摻稀土纖芯61經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65與第六多模有源摻稀土纖芯66中。
第二多模有源摻稀土纖芯62經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65與第六多模有源摻稀土纖芯66中。
第三多模有源摻稀土纖芯63經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65與第六多模有源摻稀土纖芯66中。
第四多模有源摻稀土纖芯64經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第五多模有源摻稀土纖芯65與第六多模有源摻稀土纖芯66中。
第五多模有源摻稀土纖芯65經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64與第六多模有源摻稀土纖芯66中。
第六多模有源摻稀土纖芯66經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65中。
因此，通過衍射光學元件中的第一分束器91、第二分束器92兩部分，實現(xiàn)了單模有源摻稀土纖芯4與第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65與第六多模有源摻稀土纖芯66的外腔耦合目的，使得第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65與第六多模有源摻稀土纖芯66輸出激光的波長都諧振在寫有光柵的單模有源摻稀土纖芯4構(gòu)成的諧振腔產(chǎn)生的1060nm激光波長上。
第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、...第六多模有源摻稀土纖芯66與單模有源摻稀土纖芯4輸出的同波長的激光，通過合束器93實現(xiàn)相干合束，實現(xiàn)大功率單模激光輸出。分別用第一泵浦源1與第二泵浦源12對雙包層有源光纖采用端面泵浦與側(cè)面泵浦，大功率單模激光從衍射光學元件一端輸出。
實施例四 參見圖7和圖8，單模有源纖芯兩端寫入光柵、端面與側(cè)面同時泵浦的單模有源纖芯外腔耦合十二根多模有源纖芯大功率單模激光器，詳細描述如下 單模有源摻稀土纖芯4位于內(nèi)包層2的圓心。單模有源摻稀土纖芯4直徑為1μm，第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65、第六多模有源摻稀土纖芯66、第七多模有源摻稀土纖芯67、第八多模有源摻稀土纖芯68、第九多模有源摻稀土纖芯69、第十多模有源摻稀土纖芯610、第十一多模有源摻稀土纖芯611與第十二多模有源摻稀土纖芯612均為直徑為40μm的圓形。
單模有源摻稀土纖芯4與第一多模有源摻稀土纖芯61芯芯之間的距離為100μm，單模有源摻稀土纖芯4與第二多模有源摻稀土纖芯62芯芯之間的距離為40μm，單模有源摻稀土纖芯4與第三多模有源摻稀土纖芯63芯芯之間的距離為80μm，單模有源摻稀土纖芯4與第四多模有源摻稀土纖芯64芯芯之間的距離為100μm，單模有源摻稀土纖芯4與第五多模有源摻稀土纖芯65芯芯之間的距離為40μm，單模有源摻稀土纖芯4與第六多模有源摻稀土纖芯66芯芯之間的距離為80μm，單模有源摻稀土纖芯4與第七多模有源摻稀土纖芯67芯芯之間的距離為40μm，單模有源摻稀土纖芯4與第八多模有源摻稀土纖芯68芯芯之間的距離為100μm，單模有源摻稀土纖芯4與第九多模有源摻稀土纖芯69芯芯之間的距離為80μm，單模有源摻稀土纖芯4與第十多模有源摻稀土纖芯610芯芯之間的距離為100μm，單模有源摻稀土纖芯4與第十一多模有源摻稀土纖芯611芯芯之間的距離為40μm，單模有源摻稀土纖芯4與第十二多模有源摻稀土纖芯612芯芯之間的距離為80μm。
單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65、第六多模有源摻稀土纖芯66、第七多模有源摻稀土纖芯67、第八多模有源摻稀土纖芯68、第九多模有源摻稀土纖芯69、第十多模有源摻稀土纖芯610、第十一多模有源摻稀土纖芯611、第十二多模有源摻稀土纖芯612軸線均與雙包層光纖軸線平行； 單模有源摻稀土纖芯、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65、第六多模有源摻稀土纖芯66、第七多模有源摻稀土纖芯67、第八多模有源摻稀土纖芯68、第九多模有源摻稀土纖芯69、第十多模有源摻稀土纖芯610、第十一多模有源摻稀土纖芯611與第十二多模有源摻稀土纖芯612的摻稀土離子類型相同，均為釹離子； 雙包層有源光纖內(nèi)包層2直徑為600μm，外包層3直徑為800μm，長度為1米； 雙包層有源光纖一端鍍激光波長為1060nm時反射系數(shù)超過99％的高反射膜8，在單模有源摻稀土纖芯4的兩端寫入激光波長為1060nm時反射系數(shù)超過99％的光柵51與激光波長為1060nm時反射系數(shù)為10％的光柵52。
在雙包層有源光纖的未鍍高反射膜8的一端放置一個衍射光學元件，衍射光學元件由第一分束器91、第二分束器92與合束器93三部分構(gòu)成。該衍射光學元件的工作波長為1060nm。
第一分束器91、第二分束器92的反射與傳輸比均為15∶85。
單模有源摻稀土纖芯4輸出激光經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65、第六多模有源摻稀土纖芯66、第七多模有源摻稀土纖芯67、第八多模有源摻稀土纖芯68、第九多模有源摻稀土纖芯69、第十多模有源摻稀土纖芯610、第十一多模有源摻稀土纖芯611與第十二多模有源摻稀土纖芯612中。
同理，第一多模有源摻稀土纖芯61經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65、第六多模有源摻稀土纖芯66、第七多模有源摻稀土纖芯67、第八多模有源摻稀土纖芯68、第九多模有源摻稀土纖芯69、第十多模有源摻稀土纖芯610、第十一多模有源摻稀土纖芯611與第十二多模有源摻稀土纖芯612中。
第K多模有源摻稀土纖芯6K經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、...第K-1多模有源摻稀土纖芯6，K-1、第K+1多模有源摻稀土纖芯6，K+1、...第十二多模有源摻稀土纖芯612中，2≤K≤10。
第十一多模有源摻稀土纖芯611經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65、第六多模有源摻稀土纖芯66、第七多模有源摻稀土纖芯67、第八多模有源摻稀土纖芯68、第九多模有源摻稀土纖芯69、第十多模有源摻稀土纖芯610與第十二多模有源摻稀土纖芯612中。
第十二多模有源摻稀土纖芯611經(jīng)第一分束器91與第二分束器92，85％的激光傳輸?shù)胶鲜?3，15％的激光經(jīng)由第一分束器91與第二分束器92傳輸給單模有源摻稀土纖芯4、第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、第三多模有源摻稀土纖芯63、第四多模有源摻稀土纖芯64、第五多模有源摻稀土纖芯65、第六多模有源摻稀土纖芯66、第七多模有源摻稀土纖芯67、第八多模有源摻稀土纖芯68、第九多模有源摻稀土纖芯69、第十多模有源摻稀土纖芯610與第十一多模有源摻稀土纖芯611中。
因此，通過衍射光學元件中的第一分束器91、第二分束器92兩部分，實現(xiàn)了單模有源摻稀土纖芯4與第一多模有源摻稀土纖芯61、...第十二多模有源摻稀土纖芯612的外腔耦合目的，使得第一多模有源摻稀土纖芯61、第二多模有源摻稀土纖芯62、...第十二多模有源摻稀土纖芯612輸出激光的波長都諧振在寫有光柵的單模有源摻稀土纖芯4構(gòu)成的諧振腔產(chǎn)生的1060nm激光波長上。
第一多模有源摻稀土纖芯61、...第十二多模有源摻稀土纖芯612與單模有源摻稀土纖芯4輸出的同波長的激光，通過合束器93實現(xiàn)相干合束，實現(xiàn)大功率單模激光輸出。
分別用第一泵浦源1與第二泵浦源12對雙包層光纖采用端面泵浦與側(cè)面泵浦，大功率單模激光從衍射光學元件一端輸出。
權(quán)利要求1.一種外腔耦合多根多模有源纖芯大功率單模激光器，它包括泵浦源、雙包層有源光纖；雙包層有源光纖包括一個單模有源摻稀土纖芯(4)與第一多模有源摻稀土纖芯(61)、...第N多模有源摻稀土纖芯(6N)、內(nèi)包層(2)與外包層(3)，2≤N2≤12；單模有源摻稀土纖芯(4)位于內(nèi)包層(2)的圓心；
單模有源摻稀土纖芯(4)、第一多模有源摻稀土纖芯(61)、...第N多模有源摻稀土纖芯(6N)中每根纖芯軸線與雙包層光纖軸線平行；
單模有源摻稀土纖芯(4)的芯徑小于等于5微米；
其特征為
雙包層有源光纖一端鍍對應(yīng)激光波長的高反射膜(8)，在單模有源摻稀土纖芯(4)的兩端寫入對應(yīng)激光波長的高反射光柵(51)與對應(yīng)激光波長的部分反射光柵(52)；或雙包層有源光纖一端鍍對應(yīng)激光波長的高反射膜(8)，在雙包層有源光纖另一端的單模有源摻稀土纖芯(4)上寫入對應(yīng)激光波長的部分反射光柵(52)；在雙包層有源光纖的未鍍對應(yīng)激光波長的高反射膜(8)的一端放置一個衍射光學元件，衍射光學元件由第一分束器(91)、第二分束器(92)與合束器(93)三部分構(gòu)成；該衍射光學元件的工作波長為對應(yīng)激光波長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種外腔耦合多根多模有源纖芯大功率單模激光器，其特征為第一泵浦源(1)和第二泵浦源(12)的泵浦方式為端面泵浦或側(cè)面泵浦或同時進行端面泵浦與側(cè)面泵浦。
專利摘要一種外腔耦合多根多模有源纖芯大功率單模激光器，屬于高功率光纖激光器領(lǐng)域，該激光器采用的雙包層有源光纖包括與第一多模有源摻稀土纖芯(61)、...第N多模有源摻稀土纖芯(6N)、內(nèi)包層(2)與外包層(3)，2≤N2≤12；在雙包層有源光纖的未鍍對應(yīng)激光波長的高反射膜(8)的一端放置一個衍射光學元件，衍射光學元件由第一分束器(91)、第二分束器(92)與合束器(93)三部分構(gòu)成；該衍射光學元件的工作波長為對應(yīng)激光波長。該實用新型實現(xiàn)了所有多模有源摻稀土纖芯諧振在寫有光柵的單模有源摻稀土纖芯構(gòu)成的諧振腔產(chǎn)生的激光波長上，降低了雙包層有源光纖制作工藝難度，成品率高。
文檔編號H01S3/067GK201584640SQ20102004686
公開日2010年9月15日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者胡旭東, 寧提綱, 裴麗, 周倩, 李晶, 王春燦, 張帆, 譚中偉 申請人:北京交通大學