CN101783479B - 光纤激光器泵浦保护模块及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤激光器泵浦保护模块及方法，该保护模块包括至少两根小芯径多模光纤、一根大芯径多模光纤及一根单模双包层掺杂光纤，大芯径多模光纤直径为小芯径多模光纤直径的两倍以上，小芯径多模光纤的后端为激光输入端，小芯径多模光纤前端排列在大芯径多模光纤前端的周围，且小芯径多模光纤前端及大芯径多模光纤前端通过融合段与单模双包层掺杂光纤融合。本发明结构简单，价格低廉，能有效的满足泵浦大功率光纤激光器与保护泵浦光源的需求。

Description

光纤激光器泵浦保护模块及方法

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器泵浦保护模块及方法。

背景技术

光纤激光器凭借其高功率、高效率、高可靠性、高光束质量、波长选择性好、易冷却等优势，已经得到了普遍的认可，随着双包层全光纤激光器在激光加工、光通信领域中研究生产的不断发展，激光二极管作为泵浦源已经得到了研究和工业领域的广泛应用，在全光纤无缝连接结构的光纤激光器中，全光纤激光器一般采用在双包层掺杂光纤上直接刻制光纤布拉格光栅作为激光谐振腔，采用工作波长为λ1的激光二极管作为泵浦源，泵浦光通过光纤合束器进入掺镱光纤后，使增益介质(稀土离子)达到粒子数反转，再由两个反射波长为λ2的光纤光栅构成的光纤结构谐振腔中进行腔内多次往返，形成相干的持续振荡得到稳定的λ2波长左右的激光输出。

从光纤激光器的形成原理可知，掺稀土光纤(有源光纤)在泵浦激光二极管源的泵浦下，在形成激光之前会在有源光纤中通常形成一个宽带的放大自发辐射光，其波长通常偏离λ1一段距离，带宽为Δλ；光纤激光工作波长λ2包含在放大自发辐射带宽中，具体的波长取决于所形成的光学谐振腔的波长选择，泵浦源在有源光纤上所激发的放大自发辐射(ASE)光可以在光纤的正反两个方向上传输，因此，在激光器泵浦端无可避免的出现波长在激光器工作波长附近的较高功率反射光，很容易对泵浦源造成损坏，反向放大自发辐射光的存在所导致的高功率光反射是泵浦源损坏的主要原因之一，所以国内外已有不少研究机构和生产企业开展了相关的研究，并提出了解决方案。目前对于全光纤激光器，国内外主要采用泵浦源自身保护、外加泵浦源反射保护两种方式，而对于外加泵浦源反射保护方式而言，又主要采用以下三种方法：

1、光隔离器法，光隔离器又称为光单向器，是一种光非互易传输无源器件，利用了磁光晶体的法拉第效应，用来消除或抑制光纤信道中产生的反向光；半导体激光器及光放大器等对来自连接器、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感，并导致性能恶化，因此需要用光隔离器阻止反射光；光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉弟旋转的非互易性；

2、分光片法，利用各个波长光的折射角不同的原理，利用分光玻片，使一定波长的光无法通过玻片，达到消除反向光的目的，这种器件依赖于从薄层束反射的许多光波之间的干涉效应；如果每层的厚度是λ/4，那么，当入射角等于零即垂直入射时，波长为λ的光在通过每层后得到相位位移π，因此，反射波与入射波相位相反，它们将成相消性干涉，也就是相互抵消，起到特定波长滤波效果，利用这种特性，在基底G上镀多层介质膜，多层结构增强了效果，使滤波特性接近理想状态；

3、光纤光栅滤波保护法，利用光纤光栅具有特殊的透射或反射光谱特性，使光栅中波导与光波的相互作用，将在光纤中传输的特定频率的光波，从原来前向传输限定在纤芯中的模式，耦合到前向或后向传输限定在包层或纤芯中的模式，从而得到特定的透射或反射光谱特性，起到特定波长滤波效果。从而达到消除和抑制反射光的目的。

目前光纤激光器应用较多的是双包层掺镱激光器，输出波长在1060nm左右，在这一波段中，目前以上光隔离器、分光片产品生产较少，价格昂贵，同时现有的泵浦保护模块，所保护的波长范围较小，而且插入损耗较大，而对于光纤光栅保护法，由于其光纤合束器部分与泵浦保护部分分离、集成度不高、制作复杂，因而以上三种方法不能完全满足需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种光纤激光器泵浦保护模块及方法，本发明的结构更简单，集成度高。

其技术方案如下：

一种光纤激光器泵浦保护模块，其包括至少两根小芯径多模光纤、一根大芯径多模光纤及一根单模双包层掺杂光纤，大芯径多模光纤直径为小芯径多模光纤直径的两倍以上，小芯径多模光纤的后端为激光输入端，小芯径多模光纤前端排列在大芯径多模光纤前端的周围，且小芯径多模光纤前端及大芯径多模光纤前端通过融合段与单模双包层掺杂光纤融合。

前述技术方案进一步细化的技术方案可以是：

所述单模双包层掺杂光纤直径为所述大芯径多模光纤直径的0.8倍至1.5倍。

所述大芯径多模光纤直径为小芯径多模光纤直径的两倍以上。

所述小芯径多模光纤为至少两根，所述小芯径多模光纤前端排列在大芯径多模光纤前端的周围且均匀分布。

本发明的光纤激光器泵浦保护方法包括如下步骤：

a、泵浦源发出激光，并从小芯径多模光纤的后端输入，激光在小芯径多模光纤内向前端传输；

b、小芯径多模光纤内的激光经融合段输入单模双包层掺杂光纤内，并由单模双包层掺杂光纤向其前端传输；

c、由于大芯径多模光纤直径远大于小芯径多模光纤直径，单模双包层掺杂光纤内的反射光大量的进入大芯径多模光纤中，并由大芯径多模光纤的后端荡去，单模双包层掺杂光纤内的反射光少量的进入小芯径多模光纤，并对连接在小芯径多模光纤上的泵浦源起到保护作用。

综上所述，本发明的优点是：由于大芯径多模光纤直径远大于小芯径多模光纤直径，大部分反射光进入大芯径多模光纤中，并由大芯径多模光纤的后端荡去，从而对泵浦源起到保护作用，本发明结构简单，价格低廉，能有效的满足大功率光纤激光器的需求。

附图说明

图1是本发明实施例所述光纤激光器泵浦保护模块与泵浦源连接的结构图；

图2是小芯径多模光纤与大芯径多模光纤后端的连接结构图；

附图标记说明：

1、小芯径多模光纤，2、大芯径多模光纤，3、泵浦源，4、融合段，5、单模双包层掺杂光纤。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

如图1所示，一种光纤激光器泵浦保护模块，其包括至少两根小芯径多模光纤1、一根大芯径多模光纤2及一根单模双包层掺杂光纤5，大芯径多模光纤2直径为小芯径多模光纤1直径的两倍以上，小芯径多模光纤1的后端为激光输入端，小芯径多模光纤1前端排列在大芯径多模光纤2前端的周围，且小芯径多模光纤1前端及大芯径多模光纤2前端通过融合段4与单模双包层掺杂光纤5融合。

其中，所述单模双包层掺杂光纤5直径与大芯径多模光纤2直径相等，所述大芯径多模光纤2直径为小芯径多模光纤1直径的三倍以上；所述小芯径多模光纤1为八根，所述小芯径多模光纤1前端排列在大芯径多模光纤2前端的周围且均匀分布。

本实施例所述光纤激光器泵浦保护方法包括如下步骤：

a、泵浦源3发出激光，并从小芯径多模光纤1的后端输入，激光在小芯径多模光纤1内向前端传输；

b、小芯径多模光纤1内的激光经融合段4输入单模双包层掺杂光纤5内，并由单模双包层掺杂光纤5向其前端传输；

c、由于大芯径多模光纤2直径远大于小芯径多模光纤1直径，单模双包层掺杂光纤5内的反射光大量的进入大芯径多模光纤2中，并由大芯径多模光纤2的后端荡去，单模双包层掺杂光纤5内的反射光少量的进入小芯径多模光纤1，并对连接在小芯径多模光纤1上的泵浦源3起到保护作用。

本实施例的优点是：由于大芯径多模光纤2直径远大于小芯径多模光纤1直径，大部分反射光进入大芯径多模光纤2中，并由大芯径多模光纤2的后端荡去，从而对泵浦源3起到保护作用，本发明结构简单，价格低廉，能有效的满足大功率光纤激光器的需求。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种光纤激光器泵浦保护模块，其特征在于，其包括至少两根小芯径多模光纤、一根大芯径多模光纤及一根单模双包层掺杂光纤，大芯径多模光纤直径为小芯径多模光纤直径的两倍以上，小芯径多模光纤的后端为激光输入端，小芯径多模光纤前端排列在大芯径多模光纤前端的周围，且小芯径多模光纤前端及大芯径多模光纤前端通过融合段与单模双包层掺杂光纤融合。

2.如权利要求1所述光纤激光器泵浦保护模块，其特征在于，所述单模双包层掺杂光纤直径为所述大芯径多模光纤直径的0.8倍至1.5倍。

3.如权利要求1所述光纤激光器泵浦保护模块，其特征在于，所述大芯径多模光纤直径为小芯径多模光纤直径的两倍以上。

4.如权利要求1至3中任一项所述光纤激光器泵浦保护模块，其特征在于，所述小芯径多模光纤为至少两根，所述小芯径多模光纤前端排列在大芯径多模光纤前端的周围且均匀分布。

5.如权利要求1所述光纤激光器泵浦保护模块的泵浦保护方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a、泵浦源发出激光，并从小芯径多模光纤的后端输入，激光在小芯径多模光纤内向前端传输；

b、小芯径多模光纤内的激光经融合段输入单模双包层掺杂光纤内，并由单模双包层掺杂光纤向其前端传输；

c、由于大芯径多模光纤直径远大于小芯径多模光纤直径，单模双包层掺杂光纤内的反射光大量的进入大芯径多模光纤中，并由大芯径多模光纤的后端荡去，单模双包层掺杂光纤内的反射光少量的进入小芯径多模光纤，从而对连接在小芯径多模光纤上的泵浦源起到保护作用。

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