CN101021603A - 一种实现大功率泵浦光高效率耦合的光纤耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实现大功率泵浦光高效率耦合的光纤耦合器，属于光学与激光光电子技术领域。其特征是，在使用光纤耦合器泵浦光纤激光器的应用中，激光泵浦源发射的泵浦光通过光学耦合元器件的作用，直接进入光纤耦合器的光纤输入端，再分别经过多支路泵浦光纤的传输，在泵浦光纤的输出端注入到光纤耦合器的主光纤中，泵浦光在主光纤内部沿一定方向传输，最终在主光纤的一端输出，用于泵浦光纤激光器。由于本发明提出的光纤耦合器的多支路泵浦光纤仅仅具有一个光纤输入端，同时由于光纤输入端的端面形状可以是任意的，因此不需要复杂整形耦合系统，能够直接与各种不同形式的激光泵浦源匹配，入纤效率高，避免了复杂光学整形系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤耦合器，属于光学与激光光电子技术领域。
背景技术
光纤激光器以其效率高、阈值低、光束质量高、紧凑小巧和高性能价格比等众多的优良特点受到普遍关注，并得到了长足发展。近年来，由于大功率泵浦源技术的成熟以及包层泵浦技术的运用，光纤激光器、光纤放大器的输出功率得到显著提高，在军事、医疗和工业加工等领域展示出广阔的应用前景。
目前，限制双包层光纤激光器输出功率提高的最关键的问题是增益光纤如何获得更多的泵浦功率，所以改进泵浦源与光纤的泵浦耦合方法，提高入纤光功率成为一项关键技术。目前现有的光纤激光器泵浦技术一般有以下几种方式：透镜直接耦合，V形槽侧面抽运，微棱镜侧面抽运，光纤侧面胶合抽运，光纤侧面熔接抽运等。在透镜直接耦合中，激光器件稳定性较差；在V形槽侧面抽运中，V形槽只能位于光纤的两端，否则影响泵浦光的传输，不适于对双包层光纤进行多点泵浦；在微棱镜侧面抽运和光纤侧面胶合抽运中，由于加工难度大，调整困难，并且光学胶能承受光功率有限，所以这几种方法难以耦合大功率的抽运光。目前被广泛采用的方法是利用光纤耦合器对光纤激光器进行泵浦。
采用光纤耦合器的方法可获得较高的耦合效率，主要方法是将多支路泵浦光纤熔接在双包层光纤的泵浦包层上，然后使用许多个低功率输出的激光泵浦源与光纤耦合器的每条泵浦光纤分别进行耦合，完成对光纤激光器的泵浦，这样可以提高入纤抽运光功率，制冷简单，体积小，所以利用光纤耦合器泵浦激光器的方法为解决泵浦功率的耦合提供了有效途径。然而，目前该方法是采取低功率的激光泵浦源与光纤耦合器的每条泵浦光纤分别进行耦合，所以需要泵浦源与泵浦光纤一一对应的进行光束整形，技术复杂，加工、装调难度较大，加工工艺会严重影响耦合效率，并限制了进一步采用更大功率输出的激光泵浦源，故光纤激光器输出功率的进一步提高受到了限制。
发明内容
本发明的目的在于提出一种实现大功率泵浦光高效率耦合的光纤耦合器，由于多支路泵浦光纤仅仅具有一个光纤输入端，因此，克服了现有技术结构复杂、装调困难的缺点；由于光纤输入端形状可以是长方形，椭圆形，圆形，三角形等任意形状，因此不需要复杂整形耦合系统，能够直接与各种不同形式的激光泵浦源匹配，入纤效率高，因此克服了现有技术存在的泵浦效率低，入纤光功率小，激光泵浦源与单根小芯径泵浦光纤耦合难度大等缺点。
本发明提出的一种实现大功率泵浦光高效率耦合的光纤耦合器，包括光纤输入端、多支路泵浦光纤以及双包层主光纤，其特征在于，所述的光纤耦合器具有一个光纤输入端，泵浦光通过光纤输入端进入多支路泵浦光纤进行传输，再注入到双包层主光纤中，最后在主光纤的一端输出；其中，所述的多支路泵浦光纤共用一个光纤输入端，多支路泵浦光纤的所有输出端与双包层主光纤接合。
在上述光纤耦合器中，光纤耦合器的支路泵浦光纤的数量总数大于2。
在上述光纤耦合器中，光纤输入端的端面形状是长方形，椭圆形，圆形，三角形或任意形状。
本发明提出的一种实现大功率泵浦光高效率耦合的光纤耦合器，与现有技术相比，各个支路的泵浦光纤共用一个光纤输入端。因此，本发明一方面避免了激光泵浦源与光纤耦合器的各支路泵浦光纤之间的整形过程，而是通过一个光纤输入端接收泵浦光，结构简单，加工装调难度小，耦合效率高；另一方面光纤输入端的端面形状可以是长方形，椭圆形，圆形，三角形等任意形状，因此不需要复杂整形系统，能够直接与各种不同形式的激光泵浦源匹配，入纤效率高。所以，本发明为进一步提高光纤激光器的输出功率提供了可能。
附图说明
图1为现有技术中采用光学整形装置和光纤耦合器泵浦光纤激光器的结构示意图。
图2为本发明所述的光纤耦合器的第一实施例结构示意图。
图3为本发明所述的光纤耦合器的光纤输入端的端面形状示意图。
图4为激光泵浦源通过光学耦合元器件与采用本发明所述的光纤耦合器的第一实施例实现泵浦功率耦合的示意图。
在图l-4中，1是光纤耦合器的双包层主光纤，2是光纤耦合器的支路泵浦光纤，3是激光泵浦源，4是光学整形与耦合系统，5是光纤耦合器的光纤输入端，6是光学耦合元器件，7是泵浦光，8是光纤输入端的端面形状。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明的详细结构。
本发明的第一实施例的结构如图2所示，在使用光纤耦合器泵浦光纤激光器的应用中，激光泵浦源(3)发射的泵浦光(7)通过光学耦合元器件(6)的作用，直接进入光纤耦合器的光纤输入端(5)，再分别经过多支路泵浦光纤(2)的传输，在泵浦光纤(2)的输出端注入到光纤耦合器的主光纤(1)中，泵浦光(7)在主光纤(1)内部沿一定方向传输，最终在主光纤(1)的一端获得高光束质量的泵浦光束，用于泵浦光纤激光器。
本发明提出的一种实现大功率泵浦光高效率耦合的光纤耦合器，包括光纤输入端(5)、多支路泵浦光纤(2)以及双包层主光纤(1)等几个部分，其中多支路泵浦光纤(2)具有一个公共的光纤输入端(5)，而所有泵浦光纤(2)的输出端与光纤耦合器主光纤(1)接合。
上述装置还包括激光泵浦源(3)与光学耦合元器件(6)，其中光学耦合元器件(6)置于本发明提出的光纤耦合器与激光泵浦源(3)之间，起到对泵浦光(7)聚焦耦合的作用。
本发明提出的一种实现大功率泵浦光高效率耦合的光纤耦合器，光纤输入端(5)的端面形状(8)可以是长方形，椭圆形，圆形，三角形等任意形状，如图3所示，能够直接与各种不同形式的激光泵浦源匹配，不需要复杂的光学整形系统(4)，入纤效率高，而传统的泵浦技术则是利用多个激光泵浦源(3)与多支路泵浦光纤(2)分别对应耦合，需要各泵浦源(3)与各支路泵浦光纤(2)一一对应地进行光束整形，如图1所示，技术复杂，加工工艺会严重影响耦合效率。上述光纤耦合器的支路泵浦光纤(2)数量总数大于2，由于众多支路泵浦光纤(2)具有一个共同的光纤输入端(5)，所以仅需要一套光学耦合系统，相比于传统泵浦技术需要为每条泵浦光纤(2)配置一套单独的整形耦合系统(4)而言，可以简化结构，减低装调难度，如图4所示。
Claims (3)
1.一种实现大功率泵浦光高效率耦合的光纤耦合器，包括光纤输入端、多支路泵浦光纤以及双包层主光纤，其特征在于，所述的光纤耦合器具有一个光纤输入端，泵浦光通过光纤输入端进入多支路泵浦光纤进行传输，再注入到双包层主光纤中，最后在主光纤的一端输出；其中，所述的多支路泵浦光纤共用一个光纤输入端，多支路泵浦光纤的所有输出端与双包层主光纤接合。
2.如权利要求1所述的一种实现大功率泵浦光高效率耦合的光纤耦合器，其特征在于，光纤耦合器的支路泵浦光纤的数量总数大于2。
3.如权利要求1所述的一种实现大功率泵浦光高效率耦合的光纤耦合器，其特征在于，光纤输入端的端面形状是长方形，椭圆形，圆形，三角形或任意形状。
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