CN102891430A - 光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置 - Google Patents

光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，包括输出光纤以及位于所述输出光纤光线输出端一侧的输出部件，在所述输出光纤的输出端面紧密接触有折射率匹配液，所述折射率匹配液的折射率与所述输出光纤纤芯的折射率相匹配。本发明的装置可以抑制输出光纤输出端面的反馈效果并对其进行冷却。

Description

光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置。
背景技术
在光纤激光器和放大器中，输出光纤端面反射引起的激光反馈对其性能带来重大影响。对于光纤激光器端面反馈将使激光器构成新的谐振子腔，影响输出波长以及激光器稳定性。对于放大器，端面反馈会引起严重放大的自发辐射和自激现象。特别是对于光纤超荧光光源，光纤端面反馈直接决定了超荧光光源的输出功率水平。所以，输出光纤端面反馈的抑制是光纤激光器、放大器，特别是光纤超荧光光源所不可缺少的措施。现在，抑制光纤端面反馈的主要方法有：(1)在光纤端面研磨出一个倾斜角并进行抛光；(2)在光纤输出端熔接一个切成一定角度的端帽；(3)在输出光纤端面镀减反膜。方法一采用研磨抛光的方式加工光纤斜端面，能够起到一定抑制反馈效果，但是光纤端面始终存在不平整点和研磨引入的杂质，不能够完全抑制端面反馈，并且无法耐受高功率密度激光。方法二采用切割的方式得到的斜端面，其端面平整度不佳，预计端面反馈仍然保持50dB。方法三反馈抑制能力取决于端面处理平整度和镀膜工艺。此外，光纤输出端面存在的微小杂质在高功率激光下，会吸收激光转换成热，导致光纤输出端面局部高温，极易造成光纤端面损坏。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，以抑制输出光纤输出端面的反馈效果。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，包括输出光纤以及位于所述输出光纤光线输出端一侧的输出部件，在所述输出光纤的输出端面紧密接触有折射率匹配液，所述折射率匹配液的折射率与所述输出光纤纤芯的折射率相匹配。
优选地，所述折射率匹配液填充于所述输出光纤的输出端面以及输出部件的输入端面之间。
优选地，所述反馈抑制装置还包括用于容置所述折射率匹配液的容置器，所述输出光纤和输出部件分别穿过所述容置器的腔壁与所述折射率匹配液接触。
优选地，所述容置器上设有分别供所述折射率匹配液流入和流出的折射率匹配液入口和折射率匹配液出口。
优选地，所述折射率匹配液与所述输出光纤的输出端面相对静止，或呈流动状态从所述输出光纤的输出端面流过。
优选地，所述的输出光纤是单包层光纤或多包层光纤。
优选地，所述输出光纤还包括熔接于单包层光纤或多包层光纤输出端的一段无芯光纤。
优选地，所述输出光纤的输出端面经过研磨抛光或切割与输出轴之间呈直角或斜角设置。
优选地，所述的输出部件为输出准直透镜或输出平面窗。
优选地，所述的输出光纤，是采用包括铒、镱、钕、铥和钕等在内的增益粒子在光纤纤芯上掺杂而成的增益光纤；或是不掺有激光增益离子的无源光纤。
优选地，所述的输出光纤，是圆形光纤，或六边形光纤，或八边形光纤。
优选地，所述的输出光纤，是单模光纤，或多模光纤。
(三)有益效果
本发明采用折射率匹配液体与光纤输出端面紧密接触，填补了光纤输出端面表面的不平整缺陷，抑制端面反射，并避免高功率下的损伤。此外，折射率匹配液体与光纤输出端面接触，也可以对光纤端面起到冷却作用，进一步提高端面的高功率耦合能力。
附图说明
图1为本发明实施例一反馈抑制装置的结构示意图；
图2为本发明采用单包层光纤作为输出光纤的实施例二的结构示意图；
图3为本发明采用双包层光纤作为输出光纤的实施例三的结构示意图；
图4为本发明实施例应用于高功率超荧光光源的结构示意图；
其中，101：输出光纤；101a：输出端面；101b：纤芯；102：输出部件；102a：输入端面；103：折射率匹配液；104：容置器；104a：折射率匹配液入口；104b：折射率匹配液出口；
201：输出光纤；201a：输出端面；201b：纤芯；201c：输入端面；202：输出部件；202a：输入端面；203：折射率匹配液；204：容置器；204a：折射率匹配液入口；204b：折射率匹配液出口；
301：双包层光纤；301a：输入端；302：输出部件；302a：输入端面；303：折射率匹配液；304：容置器；304a：折射率匹配液入口；304b：折射率匹配液出；305：无芯光纤；305a：输出端面；
401：输出光纤；401a：输出端面；401c：输入端面；402：输出部件；402a：输入端面；403：折射率匹配液；404：容置器；404a：折射率匹配液入口；404b：折射率匹配液出；405：半导体激光器泵浦源；406：泵浦光纤；407：超荧光。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。
实施例一：
如图1所示，本实施例记载了一种光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，包括输出光纤101以及位于所述输出光纤光线输出端一侧的输出部件102，在所述输出光纤101的输出端面101a紧密接触有折射率匹配液103，所述折射率匹配液103的折射率与所述输出光纤101纤芯101b的折射率相匹配。
在本实施例中，所述折射率匹配液103填充于所述输出光纤101的输出端面101a以及输出部件102的输入端面102a之间。所述反馈抑制装置还包括用于容置所述折射率匹配液103的容置器104，所述输出光纤101和输出部件102分别穿过所述容置器104的腔壁与所述折射率匹配液103接触。
在本实施例中，所述容置器104上设有分别供所述折射率匹配液103流入和流出的折射率匹配液入口104a和折射率匹配液出口104b。在本发明的其它实施例中，所述容置器104还可以为密闭容置器。
所述折射率匹配液103与所述输出光纤101的输出端面101a相对静止，或呈流动状态从所述输出光纤101的输出端面101a流过(即所述折射率匹配液103不断由所述折射率匹配液入口104a流入，并由所述折射率匹配液出口104b流出)。
在本实施例中，所述的输出光纤是单包层光纤所述输出光纤的输出端面与输出轴之间呈斜角设置。
实施例二：
如图2所示，本实施例记载了一种光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，与实施例一结构类似的，其具有输出光纤201、输出部件202、折射率匹配液203以及容置所述折射率匹配液203并设有分别供所述折射率匹配液203流入和流出的折射率匹配液入口204a和折射率匹配液出口204b的容置器204。
本实施例中，所述输出光纤201为单包层的单模光纤，其输出端面201a切割成与所述输出轴之间呈直角设置。折射率匹配液203由所述折射率匹配液入口204a流入，并由所述折射率匹配液出口204b流出。装置工作过程中，折射率匹配液从输出端面201a表面流过，在起到折射率匹配的同时，还具有冷却输出端面201a的作用。所述输出部件202输出部件采用准直透镜，准直透镜输入端面202a与折射率匹配液紧密接触。
在本实施例中所述输出光纤201的输入端面201c与光纤激光器(图2中未显示)或者光纤放大器(图2中未显示)熔接。
实施例三：
如图3所示，本实施例记载了一种光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，与实施例一结构类似的，其具有输出光纤、输出部件302、折射率匹配液303以及容置所述折射率匹配液303并设有分别供所述折射率匹配液303流入和流出的折射率匹配液入口304a和折射率匹配液出口304b的容置器304。
其中，所述输出光纤由双包层光纤301以及所述双包层光纤301输出端熔接的一段无芯光纤305构成，其输出端面305a位于所述无芯光纤的输出端上，并被研磨至与输出轴呈8度斜角。折射率匹配液303由所述折射率匹配液入口304a流入，并由所述折射率匹配液出口304b流出。装置工作过程中，折射率匹配液从输出端面305a表面流过，在起到折射率匹配的同时，还具有冷却输出端面305a的作用。本实施例中所述输出部件302采用平面镜，平面镜输入端面302a与折射率匹配液紧密接触。所述双包层光纤301输入端301a与光纤激光器(图3中未显示)或者光纤放大器熔接(图3中未显示)。
实施例四：
本实施例为将本发明的光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置应用于高功率超荧光光源的实施例。
其中双包层掺Yb增益光纤作为本实施例的输出光纤401，其输出端面401a端直接切割成与输出轴呈8度的斜角。所述输出端面401a浸没入由容置器404容置的折射率匹配液403中，折射率匹配液403由折射率匹配液入口404a流入容置器404的腔体与所述输出光纤401和输出部件402接触后再由折射率匹配液出口404b流出。装置工作过程中，折射率匹配液403从输出光纤401的输出端面401a表面流过。输出部件402采用准直透镜，准直透镜的输入端面402a与折射率匹配液403紧密接触。折射率匹配液403既起到抑制输出端面401a的激光反射作用，也起到冷却所述输出端面401a的作用。输出光纤401的输入端面401c切割成直角，形成约4％菲涅尔反射。半导体激光器泵浦源405通过泵浦光纤406以侧面泵浦方式将泵浦光耦合入所述输出光纤401中。由于输出光纤401的输出端面401a的反馈得到抑制，系统可以获得高功率的超荧光407输出。
本发明采用折射率匹配液体与光纤输出端面紧密接触，填补了光纤输出端面表面的不平整缺陷，抑制端面反射，并避免高功率下的损伤。此外，折射率匹配液体与光纤输出端面接触，也可以对光纤端面起到冷却作用，进一步提高端面的高功率耦合能力。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，包括输出光纤以及位于所述输出光纤光线输出端一侧的输出部件，其特征在于，在所述输出光纤的输出端面紧密接触有折射率匹配液，所述折射率匹配液的折射率与所述输出光纤纤芯的折射率相匹配。
2.如权利要求1所述的光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，其特征在于，所述折射率匹配液填充于所述输出光纤的输出端面以及输出部件的输入端面之间。
3.如权利要求2所述的光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，其特征在于，所述反馈抑制装置还包括用于容置所述折射率匹配液的容置器，所述输出光纤和输出部件分别穿过所述容置器的腔壁与所述折射率匹配液接触。
4.如权利要求3所述的光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，其特征在于，所述容置器上设有分别供所述折射率匹配液流入和流出的折射率匹配液入口和折射率匹配液出口。
5.如权利要求1所述的光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，其特征在于，所述折射率匹配液与所述输出光纤的输出端面相对静止，或呈流动状态从所述输出光纤的输出端面流过。
6.如权利要求1所述的光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，其特征在于，所述的输出光纤是单包层光纤、多包层光纤。
7.如权利要求6所述的光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，其特征在于，所述输出光纤还包括熔接于单包层光纤或多包层光纤输出端的一段无芯光纤。
8.如权利要求7所述的光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，其特征在于，所述输出光纤包括铒、镱、钕、铥和钕等在内的增益粒子在光纤纤芯上掺杂而成的增益光纤；或是不掺有增益离子的无源光纤。
9.如权利要求1所述的光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，其特征在于，所述输出光纤的输出端面与输出轴之间呈直角或斜角设置。
10.如权利要求1所述的光纤高功率激光输出端面反馈抑制装置，其特征在于，所述的输出部件为输出准直透镜或输出平面窗。
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