CN100559670C - 单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器 - Google Patents
单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100559670C CN100559670C CNB2008101118170A CN200810111817A CN100559670C CN 100559670 C CN100559670 C CN 100559670C CN B2008101118170 A CNB2008101118170 A CN B2008101118170A CN 200810111817 A CN200810111817 A CN 200810111817A CN 100559670 C CN100559670 C CN 100559670C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- active
- rare earth
- fibre core
- mixing
- single mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器，以实现超亮度单模激光输出。激光器由泵浦源(1，12)，单模有源掺稀土纤芯(4)，以及写入单模有源掺稀土纤芯(4)的光栅(51，52)，多模有源掺稀土纤芯(6)，内包层(2)与外包层(3)构成。其中内包层(2)中含有一个单模有源掺稀土纤芯(4)与一个多模有源掺稀土纤芯(6)。泵浦源，通过端面泵浦(1)或侧面泵浦(12)，在单模有源掺稀土纤芯(4)中产生单模激光，由于单模有源掺稀土纤芯(4)与多模有源掺稀土纤芯(6)之间的伴生耦合，使得这种结构能通过多模纤芯实现单模激光超亮度大功率输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种高功率光纤激光器，特别是一种单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器。
背景技术
光纤激光器以其卓越的性能和低廉的价格，在光纤通信、工业加工、医疗、军事等领域取得了日益广泛的应用。尽管在实验室已经实现单个光纤输出超过1kW的单模激光，而且实现这种激光需要严格的条件，难以工程应用；但是随着激光技术应用的发展，以及材料加工、空间通信、激光雷达、光电对抗、激光武器等的发展，需要高功率、高质量、高强度和超亮度的激光，要求单模输出功率达到MW甚至GW量级。仅仅采用单模有源纤芯的双包层掺稀土光纤激光器，由于单模有源纤芯芯径小于10μm，受到非线性、结构因素和衍射极限的限制，承受的光功率密度有限，单模有源光纤激光器纤芯连续波损坏阈值约为1W/μm2 [J.Nilsson，J.K.Sahu，Y.Jeong，W.A.Clarkson，R.Selvas，A.B.Grudinin，andS.U.Alam，“High Power Fiber Lasers：New Developments”，Proceedings of SPIEVol.4974，50-59(2003)]，其光学损坏危险成为实现大功率单模光纤激光器的一大挑战。除了光学损坏外，由于大功率光产生的热也会损坏光纤，甚至会最终融化纤芯。有文献报道，铒镱共掺光纤激光器每米可产生100W热[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)]。
发明内容
为了克服已有的传统双包层单模光纤激光器的输出单模激光功率有限以及随着光功率的增加，其输出光束质量变差，抗热等方面的缺陷，本发明提供一种内包层有单模有源掺稀土纤芯和多模有源掺稀土纤芯的双包层光纤激光器，以实现大功率超亮度单模激光输出。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器，它包括泵浦源、内包层、外包层。其内包层由一个单模有源掺稀土纤芯与一个多模有源掺稀土纤芯构成。单模有源掺稀土纤芯与多模有源掺稀土纤芯轴线平行，单模有源掺稀土纤芯与多模有源掺稀土纤芯表面的最小距离小于等于5μm。
在垂直于激光器轴线的截面上，单模有源掺稀土纤芯的圆心、多模有源掺稀土纤芯的截面重心与内包层的圆心成一条直线。
单模有源掺稀土纤芯的芯径为小于等于5μm，单模有源掺稀土纤芯两端写入光栅或激光器一端镀对应激光波长的高反射膜，单模有源掺稀土纤芯另一端写入光栅。写入光栅的单模有源掺稀土纤芯构成谐振腔。
泵浦源的泵浦方式为端面泵浦或侧面泵浦或同时进行端面泵浦与侧面泵浦。
单模有源掺稀土纤芯与多模有源掺稀土纤芯均为掺铒、掺镱、掺钬、掺铥、或铒镱共掺的有源纤芯。
多模有源掺稀土纤芯的形状为圆形、类心形、类凹字形或任意形状。
单模有源掺稀土纤芯为良好光敏特性，而多模有源掺稀土纤芯为无光敏特性或弱光敏特性。
把单模有源掺稀土光纤与多模有源掺稀土光纤预制棒截取相同的长度，外加许多相同长度的低折射率光纤预制棒，沉积拉伸构成内包层。
本发明的有益效果具体如下：所述内包层有单模有源掺稀土纤芯和多模有源掺稀土纤芯的双包层光纤激光器不需要外部调相装置，通过内部伴生耦合，使多模有源掺稀土纤芯谐振在写有光栅的单模有源掺稀土纤芯构成的激光腔产生的波长上，实现主动锁相，从而实现单模激光超亮度放大输出。所述内包层有单模有源掺稀土纤芯和多模有源掺稀土纤芯的双包层光纤激光器，由于多模纤芯散热面积大，输出较高的功率，又由于多模有源掺稀土纤芯实际上是一种光放大器，比单独使用单模有源掺稀土纤芯的双包层光纤激光器输出高百倍的功率，同时，由于多模有源掺稀土纤芯谐振在写有光栅的单模有源掺稀土纤芯构成的激光腔产生的波长上，使得这种激光器不会降低输出激光的质量，同时实现了单模激光超亮度大功率输出。为了实现高效率的泵浦，单模有源掺稀土纤芯圆心、多模有源掺稀土纤芯截面重心与内包层的圆心成一条直线。
附图说明
图1为单模有源纤芯两端写入光栅与端面泵浦的单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器主视图。
图2为图1的A-A剖面图。
图3为单模有源纤芯两端写入光栅、侧面泵浦的单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器主视图。
图4为图3的B-B剖面图。
图5为单模有源纤芯两端写入光栅、端面与侧面同时泵浦的单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器主视图。
图6为图5的C-C剖面图。
图7为单模有源纤芯另一端写入光栅、一端镀对应激光波长的高反射膜、侧面泵浦的单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器主视图。
图8为图7的D-D剖面图。
图9为单模有源纤芯两端写入光栅，一端镀对应激光波长的高反射膜、端面与侧面同时泵浦的单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器主视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例一
本实施例中，采用的有源光纤为掺稀土光纤，其掺杂离子为铒离子，参见图1和图2，详细描述如下：
单模有源掺稀土纤芯4芯径为5μm，多模有源掺稀土纤芯6芯径小于115μm，两纤芯表面的最小距离5μm。
在垂直于激光器轴线的截面上，单模有源掺稀土纤芯4圆心、多模有源掺稀土纤芯6截面重心与内包层2的圆心成一条直线。
单模有源掺稀土纤芯4、多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层光纤的轴线平行，内包层直径为125μm、外包层3厚度为150μm的双包层光纤，长度为10m。
多模有源掺稀土纤芯6的形状为圆形。
在单模有源掺稀土纤芯4两端写入光栅51与52，用泵浦源1对双包层光纤采用端面泵浦，激光从多模有源光纤中输出。
实施例二
本实施例中，采用的有源光纤为掺稀土光纤，其掺杂离子为镱离子，参见图3和图4，详细描述如下：
单模有源掺稀土纤芯4芯径为4μm，多模有源掺稀土纤芯6芯径小于191μm，两纤芯相贴在一起。
在垂直于激光器轴线的截面上，单模有源掺稀土纤芯4圆心、多模有源掺稀土纤芯6截面重心与内包层2的圆心成一条直线。
单模有源掺稀土纤芯4、多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层光纤的轴线平行，内包层直径为200μm、外包层3厚度为150μm的双包层光纤，长度为2m。
多模有源掺稀土纤芯6的形状为圆形。
在单模有源掺稀土纤芯4两端写入光栅51与52，用泵浦源1对双包层光纤采用侧面泵浦，激光从多模光纤中输出。
实施例三
本实施例中，采用的有源光纤为掺稀土光纤，其掺杂离子可钬离子，参见图5和图6，详细描述如下：
单模有源掺稀土纤芯4芯径为5μm，多模有源掺稀土纤芯6芯径小于390μm，两纤芯相贴在一起。
在垂直于激光器轴线的截面上，单模有源掺稀土纤芯4圆心、多模有源掺稀土纤芯6截面重心与内包层2的圆心成一条直线。
单模有源掺稀土纤芯4、多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层光纤的轴线平行，内包层直径为400μm、外包层3厚度为150μm的双包层光纤，长度为50cm。
多模有源掺稀土纤芯6的形状为类凹字形。单模有源掺稀土纤芯4置于多模有源掺稀土纤芯6的凹槽内。
在单模有源掺稀土纤芯4两端写入光栅51与52，分别用泵浦源12与泵浦源1对双包层光纤采用端面泵浦与侧面泵浦。
可以对双包层光纤进行拉锥处理，拉锥以不损失光功率以及更好地与普通光纤耦合为原则。
实施例四
本实施例中，采用的有源光纤为掺稀土光纤，其掺杂离子可为铥离子，参见图7和图8，详细描述如下：
单模有源掺稀土纤芯4芯径为5μm，多模有源掺稀土纤芯6芯径小于590μm，两纤芯相贴在一起。
在垂直于激光器轴线的截面上，单模有源掺稀土纤芯4圆心、多模有源掺稀土纤芯6截面重心与内包层2的圆心成一条直线。
单模有源掺稀土纤芯4、多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层光纤的轴线平行，内包层直径为600μm、外包层3厚度为150μm的双包层光纤，长度为10cm。
多模有源掺稀土纤芯6的形状为类心形。单模有源掺稀土纤芯4置于多模有源掺稀土纤芯6的心槽内。
双包层光纤中单模有源掺稀土纤芯4一端写入光栅52、另一端镀对应激光波长的高反射膜8，用泵浦源1对双包层光纤采用侧面泵浦。
可以对双包层光纤进行拉锥处理，拉锥以以不损失光功率以及更好地与普通光纤耦合为原则。
实施例五
本实施例中，采用的有源光纤为掺稀土光纤，其掺杂离子为铒离子，参见图1和图2，详细描述如下：
单模有源掺稀土纤芯4芯径为1μm，多模有源掺稀土纤芯6的芯径5μm，演化为单模有源掺稀土纤芯，两纤芯表面的最小距离2μm。
在垂直于激光器轴线的截面上，单模有源掺稀土纤芯4圆心、多模有源掺稀土纤芯6截面重心与内包层2的圆心成一条直线。
单模有源掺稀土纤芯4、多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层光纤的轴线平行，内包层直径为125μm、外包层3厚度为150μm的双包层光纤，长度为10m。
多模有源掺稀土纤芯6的形状为圆形。
在单模有源掺稀土纤芯4两端写入光栅51与52，用泵浦源1对双包层光纤采用端面泵浦，激光从多模有源光纤中输出。
实施例六
本实施例中，采用的掺杂光纤为有源掺杂光纤，其有源介质为铒镱共掺，参见图9，其实施步骤如下：
单模有源掺稀土纤芯4芯径小于5μm，多模有源掺稀土纤芯处理为任意形状，两纤芯相贴在一起。
在垂直于激光器轴线的截面上，单模有源掺稀土纤芯4圆心、多模有源掺稀土纤芯6截面重心与内包层2的圆心成一条直线。
单模有源掺稀土纤芯4、多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层光纤的轴线平行，内包层直径为125μm～600μm、外包层3厚度为150μm的双包层光纤，长度为0.1～10m。
在单模有源掺稀土纤芯4两端写入光栅51与52，分别用泵浦源12与泵浦源1对双包层光纤采用端面泵浦与侧面泵浦；在激光器端面泵浦的一端镀对应激光波长的高反射膜8。
Claims (3)
1.一种单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器，它包括泵浦源、内包层、外包层；其特征为：
内包层(2)由一个单模有源掺稀土纤芯(4)与一个多模有源掺稀土纤芯(6)构成；
单模有源掺稀土纤芯(4)与多模有源掺稀土纤芯(6)轴线平行，单模有源掺稀土纤芯(4)的表面与多模有源掺稀土纤芯(6)表面的最小距离小于等于5μm；
在垂直于激光器轴线的截面上，单模有源掺稀土纤芯(4)的圆心、多模有源掺稀土纤芯(6)的截面重心与内包层(2)的圆心成一条直线；
单模有源掺稀土纤芯(4)的芯径为小于等于5μm，单模有源掺稀土纤芯(4)的两端写入第一光栅(51)与第二光栅(52)，或者单模有源掺稀土纤芯(4)的一端写入第二光栅(52)，并且在激光器未写入第二光栅(52)所对应的另一端镀对应激光波长的高反射膜(8)。
2.根据权利要求1所述的单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器，其特征为：第一泵浦源(1)和第二泵浦源(12)的泵浦方式为端面泵浦或侧面泵浦或同时进行端面泵浦与侧面泵浦。
3.根据权利要求1所述的单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器，其特征为：单模有源掺稀土纤芯(4)与多模有源掺稀土纤芯(6)均为掺铒、掺镱、掺钬、掺铥或铒镱共掺的有源纤芯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2008101118170A CN100559670C (zh) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | 单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2008101118170A CN100559670C (zh) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | 单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101276988A CN101276988A (zh) | 2008-10-01 |
| CN100559670C true CN100559670C (zh) | 2009-11-11 |
Family
ID=39996109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2008101118170A Expired - Fee Related CN100559670C (zh) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | 单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100559670C (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5677467B2 (ja) | 2011-01-18 | 2015-02-25 | 古河電気工業株式会社 | ファイバレーザ装置およびレーザ光照射位置の位置決め方法 |
| CN103560381A (zh) * | 2013-09-29 | 2014-02-05 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 单模光纤激光器 |
| US9755739B1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-09-05 | Google Inc. | WFOV and NFOV shared aperture beacon laser |
| CN109106340A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-01 | 烟台龙驰光电技术有限公司 | 一种介入式光声成像与激光热治疗系统 |
-
2008
- 2008-05-19 CN CNB2008101118170A patent/CN100559670C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101276988A (zh) | 2008-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100495093C (zh) | 强耦合的多芯光纤 | |
| Zou et al. | 3.6 W compact all-fiber Pr3+-doped green laser at 521 nm | |
| WO2020047977A1 (zh) | 一种基于轨道角动量模式谐振的全光纤涡旋光激光器 | |
| CN102208739A (zh) | 高脉冲能量包层泵浦超快光纤激光器 | |
| CN103531994A (zh) | 一种使用掺铒石英光纤作增益介质的同带泵浦单频光纤激光器 | |
| CN101582559A (zh) | 中红外级联拉曼光纤激光器 | |
| CN100559670C (zh) | 单模有源光纤伴生耦合多模有源光纤超亮度单模激光器 | |
| CN105589127A (zh) | 一种单模多环纤芯耦合多块掺稀土瓣状纤芯的光纤 | |
| CN202995205U (zh) | 基于多芯光子晶体光纤的超连续谱光源 | |
| CN101764342A (zh) | 多纤芯双包层有源光纤、泵浦激光输出装置及方法 | |
| Kristiansen et al. | Microstructured fibers and their applications | |
| CN106842413A (zh) | 一种大模场单模多层纤芯的瓣状光纤 | |
| CN206379615U (zh) | 一种线偏振输出的全光纤脉冲双腔激光器 | |
| CN100581010C (zh) | 螺旋耦合有源掺杂光纤棒单模输出激光器 | |
| CN101764344B (zh) | 单模有源纤芯外腔耦合多模有源纤芯超亮度单模激光器 | |
| CN101620295A (zh) | 一种大模场多芯光纤 | |
| CN101764343B (zh) | 一种单模纤芯耦合多层掺稀土环形纤芯的光纤 | |
| CN201282264Y (zh) | 多根多模光纤组束超大功率单模激光器 | |
| CN101122654A (zh) | 大模场多芯光纤 | |
| CN201247903Y (zh) | 有源光纤束大功率激光器 | |
| CN100589295C (zh) | 种子激光注入式有源光纤棒单模激光器 | |
| CN201107425Y (zh) | 强耦合的多芯光纤 | |
| CN213717242U (zh) | 一种新型光纤激光器 | |
| CN201083847Y (zh) | 折射率反导引多芯光纤 | |
| CN100451699C (zh) | 折射率反导引多芯光纤 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091111 Termination date: 20120519 |