專(zhuān)利名稱(chēng)：激光模式凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光纖激光模式凈化技術(shù)，特別涉及一種激光模式凈化裝置。
背景技術(shù)：
目前隨著科學(xué)技術(shù)以及現(xiàn)代工業(yè)、通信的發(fā)展，所需要的光纖激光輸出功率已經(jīng) 變得越來(lái)越大，為了滿(mǎn)足這種需要，人們已經(jīng)提出了高效的雙包層光纖的概念。一典型的雙 包層光纖的結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外依次為纖芯、內(nèi)包層、外包層以及最外面的保護(hù)層，并且纖芯、內(nèi) 包層以及外包層的折射率依次減小。利用雙包層光纖可以形成高功率的光纖放大器以及光 纖激光器等等。圖1所示便為一高功率的光纖放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。該光纖放大器主要包括種子 源1’、預(yù)放大模塊2’以及功率放大模塊這三個(gè)部分，其中該功率放大模塊則包括多個(gè)抽運(yùn) 激光器31’、合束器32’以及有源的雙包層光纖33’，該有源雙包層光纖33’的纖芯中摻雜 有稀土離子，例如摻鐿、鉺鐿共摻、摻銩、摻釹等等。該預(yù)防大模塊2’采用的是單模單包層 的光纖，以芯泵方式實(shí)現(xiàn)預(yù)放大，到達(dá)預(yù)防大級(jí)時(shí)的功率僅為百毫瓦量級(jí)。在該雙包層光纖 33’中，信號(hào)光在纖芯中傳輸，而抽運(yùn)光則在內(nèi)包層中螺旋式前進(jìn)，當(dāng)抽運(yùn)光穿越纖芯時(shí)便 會(huì)被纖芯中的稀土離子吸收，從而將稀土離子從基態(tài)激射至激發(fā)態(tài)，當(dāng)激發(fā)態(tài)的粒子數(shù)目 超過(guò)基態(tài)的粒子數(shù)目(粒子數(shù)反轉(zhuǎn))時(shí)，激發(fā)態(tài)的粒子將會(huì)發(fā)生雪崩現(xiàn)象，回落到基態(tài)，同 時(shí)激射出相應(yīng)波段的激光，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)光的進(jìn)一步放大。被激射放大的信號(hào)光除了基態(tài)模 式的激光以外，還包含有一部分低階模式的激光；若纖芯進(jìn)一步加粗時(shí)，則還會(huì)有一部分高 階模式的激光被激射出來(lái)；另外，為了充分抽運(yùn)，還必須保持剩余有足夠的抽運(yùn)光。在這樣的有源雙包層光纖的輸出端處，由于外包層已經(jīng)剝除，而空氣的折射率小 于內(nèi)包層，這便會(huì)造成內(nèi)包層中能量的堆積，如果不能對(duì)此進(jìn)行有效的處理，則將會(huì)導(dǎo)致在 該輸出端處發(fā)生過(guò)熱燃燒等現(xiàn)象。因此，在高功率光纖放大器以及高功率光纖激光器等系 統(tǒng)中，例如在圖1中的該有源雙包層光纖33’的輸出端處，一方面為了保證后面的隔離器5’ 的安全，另一方面為了保證輸出激光模式的純凈，即使得輸出激光模式能夠盡可能地接近 衍射極限，有必要設(shè)置一激光模式凈化裝置4’，以對(duì)非基模激光以及抽運(yùn)光進(jìn)行濾除。對(duì)于該激光模式凈化裝置4’的功能而言，目前一般采用的實(shí)現(xiàn)方式有1)高功率的濾波器但濾波器只能夠?yàn)V除相應(yīng)的抽運(yùn)光，卻很難濾除掉非基態(tài)模式的激光，尤其是低 階模式的激光；同時(shí)高功率濾波器的價(jià)格昂貴，還會(huì)引起插入損耗。2)空間結(jié)構(gòu)的二相色鏡，以及WDM(波分復(fù)用)反用這兩種方法的缺陷與濾波器的情況相似，尤其是空間結(jié)構(gòu)的二相色鏡，無(wú)法實(shí)現(xiàn) 全光纖化，而高功率的WDM則價(jià)格昂貴。3)在有源雙包層光纖的輸出端處涂敷單一的高折射率的膠層，即泵浦泄放裝置此種方案比上述的其它器件均有效，而且價(jià)格便宜。然而，單一的高折射率的膠層 仍然難以濾除所有的剩余抽運(yùn)光以及非基模激光，尤其是低階模式的激光。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法有效地實(shí)現(xiàn)激光模式凈化的缺陷，提供一種能夠非常高效地實(shí)現(xiàn)激光模式凈化的激光模式凈化裝置。本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的一種激光模式凈化裝 置，其特點(diǎn)在于，其包括一金屬座以及一穿設(shè)固定于該金屬座中的雙包層光纖，該雙包層光 纖由內(nèi)至外包括折射率依次減小的無(wú)摻雜纖芯、內(nèi)包層和外包層，該雙包層光纖具有位于 該金屬座中并相互鄰接的至少兩個(gè)泄放段，每個(gè)泄放段均剝除了外包層、并在內(nèi)包層上涂 有膠層，各個(gè)泄放段的膠層的折射率依次增大或依次減小、但均大于內(nèi)包層的折射率。較佳地，所述泄放段的數(shù)量為三個(gè)。較佳地，每個(gè)泄放段的長(zhǎng)度相同。較佳地，每個(gè)泄放段的膠層均為紫外固化膠材質(zhì)。較佳地，該金屬座包括相互固定的一蓋板和一底板，該底板上設(shè)有用于擱置該雙 包層光纖的凹槽。較佳地，該凹槽的橫截面形狀為半圓形。較佳地，該底板設(shè)有多個(gè)固定耳。較佳地，該金屬座為鋁制。本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于1、將用于對(duì)抽運(yùn)光以及非基模激光進(jìn)行濾除的泄放段形成在與實(shí)際應(yīng)用的有源 光纖相匹配的一段無(wú)源光纖上，由此保證放大器與激光器等增益介質(zhì)的完整性。2、該無(wú)源光纖的內(nèi)包層與纖芯都沒(méi)有受到破壞，因此當(dāng)該無(wú)源光纖與實(shí)際應(yīng)用的 有源光纖熔接后，可以保證信號(hào)光的傳輸及其信號(hào)的大小、強(qiáng)度等均不受影響。3、在該無(wú)源光纖上設(shè)計(jì)了多個(gè)相鄰的泄放段，各個(gè)泄放段分別涂敷有折射率依次 增大或依次減小的高折射率膠層，由此一方面能夠?qū)⑹Ｓ嗟某檫\(yùn)光逐步泄放，而不是在剝 起點(diǎn)(剝除外包層的起點(diǎn)，該點(diǎn)處是抽運(yùn)光泄露最強(qiáng)的位置)處一次性地將大部分的抽運(yùn) 光濾除，由此能夠較好地避免引發(fā)著火等意外，從而確保該激光模式凈化裝置的安全性；另 一方面能夠?qū)⒏唠A模式的激光以及圍繞在纖芯中的低階模式的激光幾乎徹底濾除，從而使 得最終輸出的激光模式純凈，接近于衍射極限。4、該無(wú)源光纖穿設(shè)固定于金屬座中，保證了能夠?qū)⑿狗懦鰜?lái)的非基模激光以及抽 運(yùn)光的能量高效地轉(zhuǎn)化為熱能，并由該金屬座高效地傳導(dǎo)到外部。5、該金屬座可以固定在相關(guān)設(shè)備或器件上，穩(wěn)固可靠，抗震性強(qiáng)。6、材料成本低廉，制作及安裝方便，并且可以批量生產(chǎn)。

圖1為現(xiàn)有的一光纖放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型中的無(wú)源雙包層光纖的示意圖。圖3為本實(shí)用新型中的無(wú)源雙包層光纖的透視圖。圖4為本實(shí)用新型中的金屬座的底板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型中的金屬座的底板擱置有無(wú)源光纖時(shí)的示意圖。[0033]圖6為本實(shí)用新型的該激光模式凈化裝置的示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如圖6所示，本實(shí)用新型的該激光模式凈化裝置包括一金屬座1以及一穿設(shè)固定于該金屬座1中的無(wú)源雙包層光纖2。如圖3所示，該無(wú)源雙包層光纖2被劃分為三個(gè)部 分，其首尾兩部分均保持為普通的雙包層光纖結(jié)構(gòu)，即由內(nèi)至外依次為無(wú)摻雜的纖芯21、內(nèi) 包層22、外包層23以及最外面的保護(hù)層，設(shè)纖芯的折射率為n1、內(nèi)包層的折射率為n2、外包 層的折射率為n3，則滿(mǎn)足n1 > n2 > n3,即內(nèi)包層22與纖芯21以及外包層23與內(nèi)包層22 均形成光波導(dǎo)，從而保證當(dāng)該無(wú)源光纖與實(shí)際應(yīng)用的有源光纖熔接之后，信號(hào)光S1將在纖 芯內(nèi)傳輸，而抽運(yùn)光S2則將在內(nèi)包層中傳輸。特別地，該雙包層光纖2的中間部分設(shè)計(jì)有至少兩個(gè)泄放段，該些泄放段相互鄰 接、并均位于該金屬座1中。如圖2所示并參考圖3和圖5，較佳地在該雙包層光纖2上設(shè) 計(jì)有三個(gè)泄放段A、B和C，每個(gè)泄放段均是在上述的普通無(wú)源雙包層光纖的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上通 過(guò)剝除外包層23 (當(dāng)然也剝除了外包層外面的保護(hù)層)、然后再在暴露出來(lái)的內(nèi)包層22上 涂敷膠層實(shí)現(xiàn)的。設(shè)泄放段A的膠層A1的折射率為nI、泄放段B的膠層B1的折射率為nII、 泄放段C的膠層C1的折射率為nIII,則它們應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足nI < nII < nIII或nI > nII > nIII,且 nI, nII、nIIΙ的數(shù)值均大于內(nèi)包層22的折射率n2。在將本實(shí)用新型的該激光模式凈化裝置 接入系統(tǒng)使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇將該無(wú)源雙包層光纖2的距離膠層折射率最小的泄放段較近的 一端與實(shí)際應(yīng)用的有源光纖進(jìn)行熔接，從而使得沿著信號(hào)光的傳輸方向觀察時(shí)，鄰接的多 個(gè)泄放段的膠層折射率是依次增大的。較佳地，每個(gè)泄放段所涂敷的折射率不同的膠層均 可以采用紫外固化膠，所需的各種折射率的紫外固化膠均市售可得，而且該種膠的涂敷以 及固化操作均十分便捷。如圖3所示，在該無(wú)源雙包層光纖2的中間部分的該些泄放段處， 剩余的抽運(yùn)光S2將被逐步泄放，同時(shí)非基模激光也將被幾乎徹底濾除。該金屬座1可以采用各種結(jié)構(gòu)，如圖4-6所示，例如其可以包括一蓋板11以及一 底板12，它們之間可以通過(guò)例如螺絲和螺絲孔121實(shí)現(xiàn)蓋合固定。該底板12上設(shè)有用于擱 置該無(wú)源雙包層光纖2的凹槽13，并且該凹槽13的橫截面較佳地為半圓形，而該雙包層光 纖2則被點(diǎn)膠固定在該凹槽13中。該金屬座1的材質(zhì)較佳地可以選用鋁，以在考慮成本的 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高效導(dǎo)熱。另外，仍如圖4-6所示，該底板12上還可以設(shè)計(jì)多個(gè)固定耳14，以便 于將該金屬座1與其它的相關(guān)設(shè)備或器件進(jìn)行固定。實(shí)施例該激光模式凈化裝置可以設(shè)于高功率光纖放大器或高功率光纖激光器等系統(tǒng)中 的任何位置處，例如在圖1所示的高功率光纖放大器系統(tǒng)中，便可以采用本實(shí)用新型的該 激光模式凈化裝置來(lái)取代原先的效果不佳的激光模式凈化裝置4’。本實(shí)用新型的該激光模式凈化裝置的制作方法以及使用方法如下1)選取一段長(zhǎng)度約為50cm的、并且與圖1中的該有源雙包層光纖33’相匹配的無(wú) 源雙包層光纖，將該無(wú)源光纖的中間部分長(zhǎng)度為L(zhǎng)的一段的外包層剝除。2)在剝除了外包層的該段上，沿著該無(wú)源光纖的延伸方向依次涂敷三種折射率 依次增大的紫外固化膠，并且該三種紫外固化膠的折射率均大于該無(wú)源光纖的內(nèi)包層折射率，每段紫外固化膠的涂敷長(zhǎng)度均為例如約L/3，從而形成三個(gè)泄放段。3)如圖5所示，將該無(wú)源光纖點(diǎn)膠固定于該底板12上的凹槽13中，并且確保涂敷 有紫外固化膠的泄放段均位于該凹槽13中；然后如圖6所示，合上蓋板11，并將該蓋板11 與該底板12相互固定。4)制造完成的該激光模式凈化裝置的兩端均為伸出該金屬座1的裸纖，利用光纖 熔接機(jī)將一端的裸纖與前面的有源雙包層光纖33’熔接，并將另一端的裸纖與后面的例如 隔離器等器件熔接，并且保證涂敷的三種紫外固化膠的折射率的增大方向與信號(hào)光的傳輸 方向相同。而熔接點(diǎn)處則可以另外采用一同樣市售可得的折射率較低的紫外固化膠進(jìn)行涂 敷保護(hù)。上文中以設(shè)置三個(gè)泄放段的情況為例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解，這僅僅為考慮了制作復(fù)雜度以及對(duì)非基模激光和抽運(yùn)光的濾除效率之后的 一種優(yōu)選，根據(jù)公知的耦合原理，只要各個(gè)泄放段的膠層折射率均大于內(nèi)包層折射率、并且 各個(gè)泄放段的膠層折射率依次增大則均能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型的基本目的，因此選擇設(shè)計(jì)兩 個(gè)或三個(gè)以上的泄放段顯然也是可行的，在此不做贅述。 綜上所述，本實(shí)用新型的該激光模式凈化裝置能夠高效地濾除非基模激光以及抽 運(yùn)光，并將泄放出來(lái)的能量高效地轉(zhuǎn)換為熱能，然后輕松地傳導(dǎo)到光纖放大器或光纖激光 器等系統(tǒng)的熱沉上面，從而保證了該激光模式凈化裝置的安全性以及工作穩(wěn)定性。 雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 這些僅是舉例說(shuō)明，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修 改，但這些變更和修改均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種激光模式凈化裝置，其特征在于，其包括一金屬座以及一穿設(shè)固定于該金屬座中的雙包層光纖，該雙包層光纖由內(nèi)至外包括折射率依次減小的無(wú)摻雜纖芯、內(nèi)包層和外包層，該雙包層光纖具有位于該金屬座中并相互鄰接的至少兩個(gè)泄放段，每個(gè)泄放段均剝除了外包層、并在內(nèi)包層上涂有膠層，各個(gè)泄放段的膠層的折射率依次增大或依次減小、但均大于內(nèi)包層的折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的激光模式凈化裝置，其特征在于，所述泄放段的數(shù)量為三個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的激光模式凈化裝置，其特征在于，每個(gè)泄放段的長(zhǎng)度相同。
4.如權(quán)利要求1所述的激光模式凈化裝置，其特征在于，每個(gè)泄放段的膠層均為紫外 固化膠材質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的激光模式凈化裝置，其特征在于，該金屬座包括 相互固定的一蓋板和一底板，該底板上設(shè)有用于擱置該雙包層光纖的凹槽。
6.如權(quán)利要求5所述的激光模式凈化裝置，其特征在于，該凹槽的橫截面形狀為半圓形。
7.如權(quán)利要求5所述的激光模式凈化裝置，其特征在于，該底板設(shè)有多個(gè)固定耳。
8.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的激光模式凈化裝置，其特征在于，該金屬座為鋁制。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種激光模式凈化裝置，其包括一金屬座以及一穿設(shè)固定于該金屬座中的雙包層光纖，該雙包層光纖由內(nèi)至外包括折射率依次減小的無(wú)摻雜纖芯、內(nèi)包層和外包層，該雙包層光纖具有位于該金屬座中并相互鄰接的至少兩個(gè)泄放段，每個(gè)泄放段均剝除了外包層、并在內(nèi)包層上涂有膠層，各個(gè)泄放段的膠層的折射率依次增大或依次減小、但均大于內(nèi)包層的折射率。本實(shí)用新型能夠非常高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)激光模式的凈化。
文檔編號(hào)H01S5/065GK201774137SQ20102029364
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者賈秀杰 申請(qǐng)人:上海瀚宇光纖通信技術(shù)有限公司