專利名稱：一種大模場方形包層光纖雙側(cè)面泵浦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大模場方形包層光纖雙側(cè)面泵浦裝置，屬于光通信、光器件和光信息處理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
泵浦技術(shù)是激光科學(xué)發(fā)展中的核心技術(shù)，泵浦技術(shù)直接影響激光輸出的性能。隨著激光技術(shù)的高速發(fā)展，激光器也向著固體激光器、氣體激光器、液體激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器等多樣化的方向發(fā)展，而不同激光器對泵浦技術(shù)也有不同的要求，因此激光泵浦技術(shù)一直是科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前采用的泵浦光源主要由閃光燈、白熾燈、發(fā)光二極管、激光二極管等。泵浦方式主要有單端面泵浦、雙端面泵浦和側(cè)面泵浦三種。
目前，光纖激光器在向著高功率的方向發(fā)展，因此對于泵浦光的強(qiáng)度要求也越來越高，而激光二極管陣列作為一種低功耗、高強(qiáng)度、穩(wěn)定性好、壽命長的光源得到了廣泛的應(yīng)用。但是在用高功率的二極管陣列進(jìn)行光纖端面泵浦時，由于光纖端面上所承受的光功率密度太高而經(jīng)常導(dǎo)致光纖端面熔化，不能滿足要求。因此大家將研究方向轉(zhuǎn)移到側(cè)面泵浦方式。目前采用的側(cè)面泵浦方式主要有熔錐側(cè)面泵浦耦合、V形槽側(cè)面耦合、嵌入反射鏡側(cè)面耦合、角度磨拋側(cè)面泵浦耦合、微棱鏡側(cè)面泵浦耦合、衍射光柵側(cè)面泵浦耦合等。但他們一般工藝復(fù)雜，制作難度較高。還有人直接用激光二極管線陣通過透鏡聚焦于光纖表面泵浦，但該方式所產(chǎn)生的泵浦光在光纖軸向上不太均勻，且光能利用率不高。本發(fā)明通過將激光二極管陣列中的每個二極管泵浦光耦合進(jìn)入光纖束陣列，可以選擇纖芯與待泵浦光纖的纖芯粗細(xì)相同的光纖組成光纖束陣列，使耦合進(jìn)入光纖束陣列的光出射時通過方形包層的平面?zhèn)让嫒咳肷湓诖闷止饫w的纖芯上，從而提高了光能的利用率。由于光纖無縫緊密排列，因此在待泵浦光纖的軸向上泵浦光強(qiáng)分布均勻；由于激光發(fā)散角及多模效應(yīng)的存在，相鄰光纖出射光斑將部分重疊可以彌補(bǔ)光纖包層對應(yīng)的無光區(qū)；在方形光纖的兩個側(cè)面鍍反射膜提高了泵浦光的利用率；采用雙側(cè)面泵浦技術(shù)在提高泵浦強(qiáng)度的同時也使得纖芯所受的泵浦光場更加均勻；已經(jīng)成熟的激光二極管陣列及其耦合技術(shù)使得該裝置更具便捷性。該發(fā)明專利可以很好的應(yīng)用于高功率光纖激光器，為高功率光纖激光器提供了一種有效方便的側(cè)面泵浦技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于，提出一種大模場方形包層光纖雙側(cè)面泵浦裝置，解決高功率光纖激光器側(cè)面泵浦問題。技術(shù)方案本發(fā)明提出的大模場方形包層光纖雙側(cè)面泵浦裝置包括大模場方形包層光纖、激光二極管陣列、光纖耦合模塊、緊密排列的光纖束陣列、光纖夾具、光纖固定模塊；大模場方形包層光纖由纖芯和包層組成；
激光二極管陣列為泵浦光源，光纖束陣列為纖芯與待泵浦光纖纖芯直徑相同或相近的光纖緊密排列組成，激光二極管泵浦光通過光纖耦合模塊將光束整形逐一耦合到緊密排列的光纖束陣列中，緊密排列的光纖束陣列的輸出端各光纖無縫緊密貼合排列成“一”字形，使所有光纖端面保持平齊，再用光纖夾具固定，該“一”字形排列的光纖束陣列正對大模場方形包層光纖的一個側(cè)面，且對準(zhǔn)纖芯位置，則從光纖束陣列中輸出的激光照射在纖芯上且在對面全反射膜的反射下返回再次通過纖芯，起到泵浦加強(qiáng)作用，另一側(cè)面的泵浦過程與上述過程一樣。所述大模場方形包層光纖的纖芯為稀土摻雜玻璃基質(zhì)材料，包層為不摻雜的與纖芯玻璃基質(zhì)相同的玻璃材料；纖芯橫截面為圓形，包層橫截面外輪廓為方形，內(nèi)輪廓為圓形；在方形包層光纖上選取相鄰的兩個側(cè)面作為泵浦光入射面，另外的相鄰兩個側(cè)面鍍?nèi)瓷淠?，泵浦光信號從?cè)面入射光纖后在全反射膜的反射下再次通過纖芯，使得泵浦效率得到加強(qiáng)。所述光纖固定模塊采用導(dǎo)熱性能良好的堅(jiān)硬材料制成，在該模塊的一個棱邊處刻制一直角槽，用于放置光纖，將光纖鍍有反射膜的兩面緊貼方形槽放置，光纖與方形槽之間 用導(dǎo)熱硅膠粘附。由以上過程可以實(shí)現(xiàn)對大模場方形包層光纖的雙側(cè)面泵浦。
有益效果根據(jù)以上敘述可知，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)
本發(fā)明通過將激光二極管陣列中的每個二極管泵浦光耦合進(jìn)入光纖束陣列，通過選擇纖芯與待泵浦光纖的纖芯粗細(xì)相同的光纖組成光纖束陣列，使耦合進(jìn)入光纖束陣列的光出射時通過方形包層的平面?zhèn)让嫒咳肷湓诖闷止饫w的纖芯上，從而提高了光能的利用率。由于光纖無縫緊密排列，因此在待泵浦光纖的軸向上泵浦光強(qiáng)分布均勻；由于激光發(fā)散角及多模效應(yīng)的存在，相鄰光纖出射光斑將部分重疊可以彌補(bǔ)光纖包層對應(yīng)的無光區(qū)；在方形光纖的兩個側(cè)面鍍反射膜提高了泵浦光的利用率；采用雙側(cè)面泵浦技術(shù)在提高泵浦強(qiáng)度的同時也使得纖芯所受的泵浦光場更加
均勻；已經(jīng)成熟的激光二極管陣列及其耦合技術(shù)使得該裝置更具便捷性。該發(fā)明專利可以很好的應(yīng)用于高功率光纖激光器，為高功率光纖激光器提供了一種有效方便的側(cè)面泵浦技術(shù)。
圖1為大模場方形包層光纖不意圖。圖2為激光二極管陣列和光纖陣列及其耦合模塊示意圖。圖3為雙側(cè)面泵浦示意圖。圖4為光纖固定模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的大模場方形包層光纖雙側(cè)面泵浦裝置分別如圖1、圖2、圖3和圖4所示。圖1為大模場方形包層光纖示意圖。包層7的外輪廓為方形，內(nèi)輪廓為圓形，纖芯
(6)為圓形。為敘述簡便，假設(shè)方形包層光纖的8個端點(diǎn)分別為A、B、C、D、E、F、G、H ;設(shè)其中ABCD平面和BCFG平面作為泵浦光入射平面，AEHD平面和EFGH平面鍍?nèi)瓷淠ぁ?br>
圖2為激光二極管陣列2和光纖束陣列4及其耦合模塊3示意圖。選擇纖芯與待泵浦光纖纖芯直徑相同或相近的光纖組成光纖束陣列4，激光二極管陣列2通過光纖耦合模塊3將光束整形耦合進(jìn)入光纖束陣列4，在光纖束陣列4的出射端使光纖無縫緊密貼合“一”字形排列，且使所有光纖端面保持平齊，然后用光纖夾具5固定。圖3為雙側(cè)面泵浦示意圖。兩組光纖束陣列4分別正對大模場方形包層光纖I的AB⑶平面和BCFG平面將泵浦光入射至方形包層光纖I的纖芯6，然后在AEHD平面和EFGH平面全反射膜的作用下返回再次通過光纖纖芯6，提高了泵浦光的利用效率。圖4為光纖固定模塊8示意圖。由導(dǎo)熱性能良好的堅(jiān)硬材料做成，在一個棱邊處刻制一直角槽，如圖中PQMNRS所示，將光纖I放入時，光纖I的AEHD平面緊貼光纖固定模塊8的PQMN平面，光纖I的EFGH平面緊貼光纖固定模塊8MNRS平面，光纖與直角槽之間用導(dǎo)熱硅膠粘附。 具體實(shí)施時，假設(shè)方形包層光纖I的8個端點(diǎn)分別為A、B、C、D、E、F、G、H，設(shè)其中ABCD平面和BCFG平面作為泵浦光入射平面，AEHD平面和EFGH平面鍍?nèi)瓷淠ぁ＜す舛O管陣列2通過光纖耦合模塊3將光束整形耦合進(jìn)入光纖束陣列4，在光纖束陣列4的出射端使光纖無縫緊密貼合“一”字形排列，且使所有光纖端面保持平齊，然后用光纖夾具5固定。兩組光纖束陣列4分別正對AB⑶平面和BCFG平面將泵浦光入射至光纖纖芯6，然后在AEHD平面和EFGH平面全反射膜的作用下返回再次通過光纖纖芯6，提高了泵浦光的利用效率。該光纖I固定在圖4中的光纖固定模塊8上，該模塊由導(dǎo)熱性能良好的堅(jiān)硬材料做成，在一個棱邊處刻制一直角槽，如圖中PQMNRS所示，將光纖I放入時，光纖I的AEHD平面緊貼光纖固定模塊8的PQMN平面，光纖I的EFGH平面緊貼光纖固定模塊8MNRS平面，光纖與直角槽之間用導(dǎo)熱硅膠粘附。由此可以實(shí)現(xiàn)對該光纖的雙側(cè)面泵浦。
權(quán)利要求
1.一種大模場方形包層光纖雙側(cè)面泵浦裝置，其特征在于，該裝置包括大模場方形包層光纖(I)、激光二極管陣列(2)、光纖耦合模塊(3)、緊密排列的光纖束陣列(4)、光纖夾具(5)、光纖固定模塊(8);大模場方形包層光纖(I)由纖芯(6)和包層(7)組成； 激光二極管陣列(2)為泵浦光源，光纖束陣列(4)為纖芯與待泵浦光纖纖芯直徑相同或相近的光纖緊密排列組成，激光二極管泵浦光通過光纖耦合模塊(3)將光束整形逐一耦合到緊密排列的光纖束陣列(4)中，緊密排列的光纖束陣列(4)的輸出端各光纖無縫緊密貼合排列成“一”字形，使所有光纖端面保持平齊，再用光纖夾具(5)固定，該“一”字形排列的光纖束陣列(4)正對大模場方形包層光纖(I)的一個側(cè)面，且對準(zhǔn)纖芯(6)位置，則從光纖束陣列(4)中輸出的激光照射在纖芯(6)上且在對面全反射膜的反射下返回再次通過纖芯(6 )，起到泵浦加強(qiáng)作用，另一側(cè)面的泵浦過程與上述過程一樣。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的大模場方形包層光纖雙側(cè)面泵浦裝置，其特征在于，所述大模場方形包層光纖(I)的纖芯(6)為稀土摻雜玻璃基質(zhì)材料,包層(7)為不摻雜的與纖芯玻璃基質(zhì)相同的玻璃材料；纖芯(6)橫截面為圓形，包層(7)橫截面外輪廓為方形，內(nèi)輪廓為圓形；在方形包層光纖(I)上選取相鄰的兩個側(cè)面作為泵浦光入射面，另外的相鄰兩個側(cè)面鍍?nèi)瓷淠ぁ?br>
3.根據(jù)權(quán)利I所述的大模場方形包層光纖雙側(cè)面泵浦裝置，其特征在于，所述光纖固定模塊(8)采用導(dǎo)熱性能良好的堅(jiān)硬材料制成，在該模塊的一個棱邊處刻制一直角槽，用于放置光纖，將光纖鍍有反射膜的兩面緊貼方形槽放置，光纖與方形槽之間用導(dǎo)熱硅膠粘附。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種大模場方形包層光纖雙側(cè)面泵浦裝置，通過將激光二極管陣列中的每個二極管發(fā)出的激光耦合進(jìn)入光纖束陣列，從光纖束陣列出射的光通過方形包層的平面?zhèn)让嫒咳肷湓诖闷止饫w的纖芯上，從而提高了光能的利用率。由于光纖無縫緊密排列，因此在待泵浦光纖的軸向上泵浦光強(qiáng)分布均勻；采用雙側(cè)面泵浦技術(shù)在提高泵浦強(qiáng)度的同時也使得纖芯所受的泵浦光強(qiáng)更加均勻；在方形光纖的兩個側(cè)面鍍反射膜提高了泵浦光的利用率；已經(jīng)成熟的激光二極管陣列及其耦合技術(shù)使得該裝置更具便捷性。該發(fā)明可以很好的應(yīng)用于高功率光纖激光器，為高功率光纖激光器提供了一種有效方便的側(cè)面泵浦技術(shù)。
文檔編號H01S3/094GK103022875SQ20131000097
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者韋瑋, 沈驍 申請人:南京郵電大學(xué)