CN105633778B - 高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器及其制作方法，输入信号光纤、围绕输入信号光纤周缘均布的多根输入泵浦光纤和输出光纤，输入泵浦光纤围绕输入信号光纤均布形成输入光纤束，输入光纤束的一端经过熔融拉锥后形成相互结合的熔锥输入光纤束，输出光纤的一端经过熔融拉锥后与熔锥输入光纤束的一端相熔接接形成熔接点；在熔接点处，熔锥输入光纤束中的输入信号光纤纤芯直径与输出光纤纤芯直径相等，输入信号光纤纤芯和输出光纤纤芯的数值孔径相等，均为0.06‑0.1。该耦合器可实现对高阶模信号光的滤除，而对基模(LP01模式)信号光的耦合效率达到100％。

Description

高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器及其制作方法

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体的涉及一种高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器及其制作方法。

背景技术

光纤激光器由于具有转换效率高、光束质量好、结构紧凑、易散热、工作稳定性高等优点，已经广泛应用于工业加工、医疗卫生和国防军事等领域。近些年来，随着双包层光纤泵浦技术的成熟和光纤制造工艺的改进，光纤激光器的输出功率也不断提升。目前大功率光纤激光器中主要采用主振荡功率放大(MOPA)结构来实现激光输出功率的提高，这种结构通常由振荡器和一级放大器或者更多级放大器组成。光纤泵浦耦合器的性能直接决定了进入放大器的信号光功率和泵浦光功率，是MOPA结构大功率光纤激光器的核心元器件。其中光纤泵浦耦合器的作用是将振荡器或者前级的信号光与泵浦光高效地耦合进光纤下一级放大器的增益双包层光纤中。

目前用于主振荡功率放大结构的光纤泵浦耦合器主要采用端面泵浦的实现方式。传统的光纤端面泵浦耦合器的实现原理是通过对输入的信号光纤和输入泵浦光纤进行熔融拉锥，然后将熔锥光纤束在锥区进行切割，之后与输出光纤直接进行熔接。由于信号光纤的纤芯经过拉锥后直径变小，使得其与输出光纤熔接时产生的信号光损耗很大。为了降低这种损耗，现有技术中存在以下解决方法：CN201410600456.1中公开了一种大功率弱拉锥低损耗泵浦/信号合束器，该泵浦/信号合束器通过将拉锥比例控制在1～1.45的范围内，以实现降低信号光的损耗。再例如CN201110458029.0中公开了一种大模场光纤泵浦耦合器及其制造方法，该方法提出了一种不改变信号光纤纤芯直径的方法，以降低信号激光在传输过程中的损耗。

尽管这些专利都能够有效降低信号激光的损耗，但并不能保证所输出激光的亮度和光束质量。

另一方面，对于传统的光纤端面耦合器的包层泵浦激光，还存在严重的涂覆层热负载问题。这是由于目前常用的双包层光纤的涂覆层为聚合物材料，导致内包层的数值孔径仅为NA＝0.46，而由内包层和空气构成的波导结构所形成结构的数值孔径大于1，二者之间存在不匹配，这使得通过熔接点后的部分泵浦光(数值孔径大于0.46的部分)容易在涂覆层处损耗，继而形成热积累。双包层光纤的涂覆层聚合物材料的热负载能力远低于石英等材料，造成光纤泵浦耦合器在此处容易受热导致断裂，使其使用过程中存在不稳定因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器及其制作方法，该发明解决了现有光纤端面泵浦耦合器基模信号光损耗较大、输出激光光束质量较低，以及输出光纤涂覆层热负载过大的技术问题。

本发明的一方面还提供了一种高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器，包括：输入信号光纤、围绕输入信号光纤周缘均布的多根输入泵浦光纤和输出光纤，输入泵浦光纤围绕输入信号光纤均布形成输入光纤组束，输入光纤组束的一端经过熔融拉锥后形成相互结合的输入光纤束，输出光纤的一端经过熔融拉锥后与输入光纤束的一端相熔接接形成熔接点；

在熔接点处，输入信号光纤纤芯直径与输出光纤纤芯直径相等，输入信号光纤纤芯和输出信号光纤纤芯的数值孔径相等，均为0.06-0.1；

在熔接点处，输入信号光纤的纤芯归一化频率V<2.405。

进一步地，输入光纤的内包层直径与输入泵浦光纤的包层直径相差不超过20％。

进一步地，在熔接点处，输入光纤束的外周直径小于或者等于输出光纤内包层直径。

本发明的另一方面还提供了一种如上述高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器的制作方法，为扭转法或套管法，

扭转法包括以下步骤：

1)分别去除输入信号光纤、多根输入泵浦光纤和输出光纤中段的涂覆层，露出包层，形成剥除区；

2)夹持住输入光纤组束留有涂覆层的两端，沿相反方向扭转输入光纤组束一圈或者两圈，形成输入光纤束；

3)加热输入光纤束和输出光纤剥除区至熔融状态并进行拉锥，拉锥至输入光纤束的外径和输出光纤剥除区的内包层直径均为100μm时停止，分别形成熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤，在熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤的锥腰进行切割，切割端面处的输入信号光纤纤芯和输出光纤纤芯的直径相等；

4)将熔锥输入光纤束的切割端面和熔锥输出光纤的切割端面进行熔接，得到高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器；

套管法包括以下步骤：

1)将玻璃管的中段拉锥至内径为750μm，外径为825μm，拉锥后玻璃管的锥腰长度为4cm，分别去除输出光纤、输入信号光纤和多根输入泵浦光纤一端的涂覆层，露出包层，形成剥除区；

2)将剥除区的输入信号光纤和泵浦光纤分别插入拉锥后的玻璃管对应的孔中，得到输入光纤束，输入信号光纤和泵浦光纤的剥除区位于拉锥后的玻璃管的锥腰区中，剥除端的输入信号光纤和泵浦光纤伸出包层区在纵向上重叠；

3)加热输入光纤束和输出光纤剥除区至熔融状态并拉锥至输入光纤束的外径和输出光纤剥除区的内包层直径均为100μm时停止，分别形成熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤，在熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤的锥腰进行切割，切割端面处的输入光纤纤芯和输出光纤纤芯的直径均为10μm；

4)将熔锥输出光纤和熔锥输入光纤束的切割端面进行熔接得到所述高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器。

本发明的技术效果：

1、本发明提供的高阶模滤除功能光纤端面泵浦耦合器，通过控制拉锥比例，使得输入光纤束的信号纤芯和输出光纤的纤芯的直径和数值孔径在熔接点处相等，从而实现基模(LP01模式)信号光的耦合效率达到100％；

2、本发明提供的高阶模滤除功能光纤端面泵浦耦合器制作方法，通过控制熔接点区域的拉锥尺寸，(即确保V<2.405)，从而使得纤芯只支持基模传输，实现对高阶模式(例如LP11模式和LP02模式等)激光的有效滤除，提高输出信号激光的光束质量；

3、本发明提供的高阶模滤除功能光纤端面泵浦耦合器，泵浦光在进入输出光纤之后，数值孔径在拉锥区域逐渐减小，从而进一步降低输出光纤外包层的热负载。提高所得光纤端面泵浦耦合器的使用稳定性。

具体请参考根据本发明的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器及其制作方法提出的各种实施例的如下描述，将使得本发明的上述和其他方面显而易见。

附图说明

图1是本发明优选实施例的基于扭转法的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器剖面主视示意图；

图2中的a-d分别为图1中A-A、B-B、C-C、D-D处的剖面示意图；

图3是本发明优选实施例的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器中信号激光传播原理示意图；

图4是本发明优选实施例的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器中泵浦光传播原理示意图；

图5是是本发明优选实施例的基于套管法的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器剖面主视示意图；

图6中的a-d分别为图5中A-A、B-B、C-C、D-D处的剖面示意图。

图例说明：

100、输入信号光纤；110、信号光纤纤芯；120、信号光纤包层；140、基模信号光；141、锥腰基模信号光；150、高阶模信号光；151、包层模式；170、输入泵浦光；171、锥腰泵浦光；470、输出光纤泵浦光；200、输入泵浦光纤；210、泵浦光纤纤芯；220、泵浦光纤包层；230、泵浦光纤涂覆层；300、玻璃管；400、输出光纤；410、输出光纤纤芯；420、输出光纤内包层；430、输出光纤涂覆层；411：锥腰输出光纤纤芯；421：锥腰输出光纤内包层；440、输出基模信号光。

具体实施方式

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在现有的大功率光纤激光器中普遍采用少模光纤而不是单模光纤作为信号光纤，这种光纤在传输过程中，存在着大量的高阶模式激光，而这些高阶模式激光也会在放大器部分被放大，而降低了输出激光的光束质量。因而，为了实现高亮度的激光输出，而不仅仅是降低激光传输过程中的损耗，本发明提供的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器还对进入放大器的纤芯模式进行控制。

本文中输入信号光纤和输入泵浦光纤排列在一起的过程叫做组束，对应所得为输入光纤束；对输入光纤束进行熔融拉锥，对应所得为熔锥输入光纤束，熔锥输入光纤束除了原始光纤之外分为锥区和锥腰，锥区和锥腰合起来统称拉锥区域。

参见图1～2，本发明提供的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器，输入信号光纤100、围绕输入信号光纤100周缘均布的多根输入泵浦光纤200和输出光纤400，输入泵浦光纤200围绕输入信号光纤100均布形成输入光纤束，输入光纤束的一端经过熔融拉锥后形成相互结合的熔锥输入光纤束，输出光纤400的一端经过熔融拉锥后与熔锥输入光纤束的一端相熔接接。输入信号光纤100、输出光纤400和输入泵浦光纤200的相接端面附近形成拉锥腰。输入信号光纤100、输出光纤400和输入泵浦光纤200在拉锥区域内保持各光纤的原有结构的同时，各光纤的整体尺寸被拉伸。图1中130为信号光纤涂覆层。

参见图2中的(b)～(c)，在熔接点处，输入光纤中的信号纤芯111直径与输出光纤400的输出纤芯411的直径均为10μm，输入信号光纤纤芯111和输出光纤纤芯411的数值孔径为0.06-0.1。这使得实现基模(LP01模式)信号光的耦合效率达到100％。对于锥腰输入信号光纤纤芯111直径和锥腰输出光纤纤芯411直径的拉锥比例控制方法，与现有技术中常用的纤芯直径控制拉锥方法相同。采用该结构的光纤可实现高亮度激光的输出。按此选用光纤能提高激光的耦合效率。20-50μm是指原始光纤，对于熔接点处输出纤芯411的直径小于该值，具体数值根据单模条件决定，多在10μm左右。

在熔接点处，输入信号光纤100中的锥腰信号光纤纤芯111的归一化频率V<2.405；从而使得纤芯只支持基模传输，实现对高阶模式激光的有效滤除。提高输出信号激光的光束质量。

显然此处所用输入信号光纤100和输出光纤400均为双包层光纤，输入泵浦光纤200为单包层光纤。

优选的，输入光纤的内包层直径与输入泵浦光纤200的包层直径相近。以方便对其进行组束。此处的相近是指二者相差不超过20％。

优选的，在熔接点处，输入光纤束的外周直径小于或者等于输出光纤400的输出包层的直径。这样的结构是保证输入泵浦激光能够都耦合进输出光纤中。

对于上述结构的耦合器制备方法可以为各类常用方法，也可以为扭转法或套管法。优选为扭转法或套管法。本发明提供的制备方法首次对输出光纤进行拉锥处理，一方面可以实现和输入信号光纤的纤芯直径匹配，提高基模信号光的传输效率；另一方面可以降低输出光纤内包层中泵浦光的数值孔径，减小输出光纤涂覆层的热负载。

扭转法包括以下步骤：

1)去除输入信号光纤100、输出光纤400和多根输入泵浦光纤200中段的涂覆层，露出包层，形成剥除区；

2)将输入信号光纤和输入泵浦光纤紧密排列形成输入光纤束，并确保输入信号光纤在光纤束中心，夹持住输入光纤束留有涂覆层的两端，沿相反方向进行扭转一圈或者两圈，形成输入光纤束；该组束方法可参考美国专利US7933479。

3)加热输入光纤束和输出光纤400剥除区至熔融状态并进行拉锥，拉锥至输入光纤束的外径和输出光纤400剥除区的内包层直径均为100μm时停止，分别形成熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤，在熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤400的锥腰进行切割，切割端面处的输入光纤纤芯111和输出光纤纤芯411的直径均为10μm；

4)将熔锥输入光纤束的切割端面和熔锥输出光纤400的切割端面进行熔接，得到高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器。

套管法包括以下步骤：

1)将玻璃管300的中段拉锥至内径为750μm，外径为825μm，拉锥后玻璃管300的锥腰长度为4cm，去除输出光纤400、输入信号光纤100和多根输入泵浦光纤200一端的涂覆层，露出包层；

2)将剥除区的输入信号光纤和输入泵浦光纤的一端插入玻璃管300中，确保输入信号光纤位于光纤束的中心，输入光纤剥除区位于玻璃管300的锥腰区域中，剥除端的输入光纤束伸出包层区在纵向上重叠，形成输入光纤束；

3)加热输入光纤束和输出光纤400剥除区至熔融状态并进行拉锥，拉锥至输入光纤束的外径和输出光纤400剥除区的内包层直径均为100μm时停止，分别形成熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤，在熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤400的锥腰进行切割，切割端面处的输入光纤纤芯111和输出光纤纤芯411的直径均为10μm；

4)将熔锥输出光纤400和熔锥输入光纤束的切割端面进行熔接得到高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器。

具体的，扭转法包括以下步骤：

1)分别对输入信号光纤100、输出光纤400和多根输入泵浦光纤200的一端进行去除涂覆层处理，经过处理后露出包层，之后对涂覆层剥除区域进行彻底清洁；

2)将多根输入泵浦光纤200围绕输入信号光纤100周缘紧密排列，使输入信号光纤100处于输入光纤束的中心，并使输入泵浦光纤200和输入信号光纤100的包层露出区域相互重叠，利用两个光纤夹具分别夹持住输入光纤束的两端带有涂覆层区域130和230，沿相反方向扭转输入光纤束一圈或者两圈，形成输入光纤束。此处的光纤夹具为现有的能夹持住光纤，且不会对其造成损失的常用各类夹具。扭转后，中部除去涂覆层的区域相互紧密贴合。

3)将输入光纤束放置到光纤拉锥机上，加热输入光纤束剥除涂覆层区域至熔融状态并进行拉锥，拉锥至输入光纤束的外径为100μm时停止，形成熔锥输入光纤束，在熔锥输入光纤束的锥腰进行切割，切割处的输入光纤纤芯直径为10μm，横截面如图2中(b)所示，图中121为拉锥区信号光纤包层。

4)去除输出光纤400中段处4cm的输出涂覆层430，以露出输出内包层，之后对剥除区进行清洁，利用拉锥机将输出光纤400的剥除区拉锥，至剥除区的内包层直径为100μm时停止，形成熔锥输出光纤，对熔锥输出光纤400的锥腰进行切割，使得端面处锥腰输出光纤纤芯411的直径为10μm，横截面如图2中(c)所示。

5)通过熔接机将熔锥输入光纤束的切割端面和熔锥输出光纤400的切割端面进行熔接，完成耦合器的制作。采用该方法，能有效实现对拉锥比例的控制，避免出现过度拉伸问题。

具体的，套管法包括以下步骤：

1)将玻璃管300的中段拉锥至内径为750μm，外径为825μm；使得所形成的玻璃管300锥腰长度为4cm；将1根输入信号光纤100和6根输入泵浦光纤200组束后，去除输入光纤组束一端的4cm涂覆层以露出包层结构，并对去除包覆层后的光纤包层进行彻底清洁。

2)参见图5，将剥除区的输入光纤组束的一端插入玻璃管300中，使得剥除区位于玻璃管300的锥腰区域中，输入信号光纤100处于输入光纤束的中心，如图6中(a)图所示，剥除端的输入光纤束伸出包层区在纵向上重叠。玻璃管300拉锥后形成锥区和锥腰。锥腰用于容纳输入光纤束。输入光纤束中的各光纤的涂覆层均不进入玻璃管300的锥腰。

3)加热输入光纤束和输出光纤400剥除区至熔融状态并进行拉锥，拉锥至输入光纤束的外径和输出光纤400剥除区的内包层直径均为100μm时停止，分别形成熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤，在熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤400的锥腰进行切割，切割端面处的输入信号光纤纤芯111和输出信号光纤纤芯411的直径均为10μm；熔锥输入光纤束的锥腰横截面结构如图6中(b)所示。411为拉锥区输出纤芯，421为拉锥区输出包层.

熔锥输出光纤的横截面结构如图6中(c)所示。

4)将完成切割后的熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤400在切割端面上进行熔接，得到本发明提供的耦合器。

实施例1

本发明提供的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器一种实施方式为基于扭转法实现，如图1～2所示。该耦合器包括1根输入信号光纤100、围绕输入信号光纤100周缘布置的6根输入泵浦光纤200和与拉锥后的输入光纤束熔合相接的输出光纤400。显然根据所用输入泵浦光纤200的直径，可以相应调整所用输入泵浦光纤200的数量。其中输入信号光纤100包括设置于输入信号光纤100轴线上的输入光纤纤芯110、包裹于输入光纤纤芯外周上的输入光纤包层120和包覆于输入光纤包层120外壁上的输入光纤涂覆层130。输入泵浦光纤200和输出光纤400结构与输入信号光纤100相同，均包括相应的纤芯、包层和涂覆层。输入泵浦光纤200包括泵浦光纤纤芯210、泵浦光纤包层220和泵浦光纤涂覆层230。输出光纤400包括输出光纤纤芯410、输出光纤内包层和输出光纤涂覆层430。图1中的A-A剖面线为图2中的(a)，对应于输入信号光纤100和输入泵浦光纤200组束后的区域。图2中(b)为图1中B-B的剖面图，对应于输入光纤组束后经过拉锥后形成的锥腰。211为锥腰泵浦光纤纤芯。

本实施例中，信号光纤纤芯110的直径为40μm，信号光纤包层120的直径为125μm，信号光纤纤芯110的数值孔径为0.06，信号光纤内包层的数值孔径为0.46。泵浦光纤纤芯210的直径为105μm，泵浦光纤包层220的直径为125μm，纤芯数值孔径为0.22。输出光纤400为双包层光纤，其输出光纤纤芯410的直径为25μm。输出光纤内包层的直径为250μm。输出光纤纤芯410的数值孔径为0.06。输出光纤内包层的数值孔径为0.46。

具体的对于此类本发明提供高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器的制作方法包括以下步骤：

1)分别对输入信号光纤100和多根输入泵浦光纤200的中段进行去除涂覆层处理，经过处理后露出包层，之后对涂覆层剥除区域进行彻底清洁；

2)将多根输入泵浦光纤200围绕输入信号光纤100周缘紧密排列，使输入信号光纤100处于输入光纤束的中心，并使输入泵浦光纤200和输入信号光纤100的包层露出区域相互重叠，利用两个光纤夹具分别夹持住输入光纤束的两端带有涂覆层区域130和230，沿相反方向扭转输入光纤束一圈或者两圈，形成输入光纤束。此处的光纤夹具为现有的能夹持住光纤，且不会对其造成损伤的常用各类夹具。

3)将输入光纤束放置到光纤拉锥机上，加热输入光纤束剥除涂覆层区域至熔融状态并进行拉锥，拉锥至输入光纤束的外径为100μm时停止，形成熔锥输入光纤束，在熔锥输入光纤束的锥腰进行切割，切割处的输入光纤纤芯直径为10μm，横截面如图2中(b)所示。

4)去除输出光纤400中段处4cm的输出涂覆层430，以露出输出内包层，之后对剥除区进行清洁，利用拉锥机将输出光纤400的剥除区拉锥，至剥除区的内包层直径为100μm时停止，形成熔锥输出光纤，对熔锥输出光纤400的锥腰进行切割，使得端面处的锥腰输出光纤纤芯410的直径为10μm，横截面如图2中(c)所示。

5)通过熔接机将熔锥输入光纤束的切割端面和熔锥输出光纤400的切割端面进行熔接，完成耦合器的制作。采用该方法，能有效实现对拉锥比例的控制，避免出现过度拉伸问题。

图3为此实施例中信号激光传播原理示意图，以说明本发明提供的耦合器的高阶模滤除功能。对于波长λ＝1.064μm的激光，输入信号光纤100的纤芯归一化频率V＝7，除了基模LP01模式之外，大约还存在11个高阶模式。140为输入信号光纤100中的基模信号光140，150为输入信号光纤100中的高阶模信号光150。基模信号光140传播至拉锥区时形成锥区基模信号光141，之后在继续传播至输出光纤400的过程中，逐渐演化为输出信号光纤中的输出基模信号光440。而对于高阶模信号光150而言，由于锥腰区域的拉锥区信号纤芯(即图中的111)直径仅为10μm，其对应的归一化频率为V＝1.77<2.405，该归一化频率仅支持单模传输，因而高阶模信号光150在传播至拉锥区域时逐渐演化为包层模式151，包层模式151的光一部分在锥腰区域辐射出光纤，另一部分继续传播至输出光纤400的包层中形成包层信号光450。也无法通过输出纤芯410继续传播。因而只有基模信号光140能通过输出纤芯410被放大，实现高质量光束激光的输出，从而对高阶模信号光150实现滤除作用。

图3为此实施例中泵浦光传播原理示意图，以说明本发明提供的耦合器所具有的：降低输出双包层光纤涂覆层430中热负载的功能。

第一个阶段：泵浦激光171从输入泵浦光纤200到熔接点处的传输。本实施例中所用输入泵浦光纤200纤芯的数值孔径为0.22，输入光纤束的整体外径约为400μm，输入光纤束中的泵浦光170传播至拉锥区后，随着包层直径缩小为100μm，根据亮度守恒原理，泵浦激光171的数值孔径将变为NA＝0.22×400/100≈0.88。而熔接点处包层的数值孔径由石英玻璃折射率(n≈1.44)和空气折射率(n≈1)决定，为NA≈1.04。由于泵浦激光的数值孔径小于包层的数值孔径，因而避免了部分泵浦激光171在传输通过熔接点时转变为热量，造成熔接点的热负载过大的问题。从而实现无损耗传输。

第二个阶段：参见图4，泵浦激光171从熔接点到输出光纤400的传输。泵浦光170从熔接点(NA＝1.04)传播至输出光纤400的过程中，泵浦激光171经过拉锥区后，逐渐演化为输出光纤泵浦光470，对应输出光纤的包层的直径为250μm(此时是指的进入没有拉锥的输出光纤中)，根据亮度守恒原理，对应的输出光纤泵浦激光470的数值孔径为NA＝1.04×100/250≈0.42，小于输出光纤400内包层数值孔径NA＝0.46。由于泵浦激光171的数值孔径小于输出光纤400内包层的数值孔径，因而所有进入输出光纤400的泵浦光都能被束缚在输出光纤400的内包层中，减少了在输出光纤400涂覆层处形成的热负载。

实施例2

本实施例中提供的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器为通过套管法制成。如图5～6所示。该耦合器包括位于中心处的1根输入信号光纤100、6根围绕输入信号光纤100周缘均布的输入泵浦光纤200、包裹于输入泵浦光纤200外周的纯石英玻璃管300和用于与输入光纤束对接的输出光纤400。图6中(a)为图5中的A-A的剖面图，对应于耦合器的输入光纤组束区域。图6中(b)为图5中B-B的剖面图，对应于熔锥输入光纤束的锥腰。图6中(c)为图5中C-C的剖面图，对应于熔锥输出光纤400的锥腰。图6中(d)为图5中标记位置D-D的剖面图，对应于输出光纤400的输出区域。图6(b)中310是指拉锥后的玻璃管。

本实施例中，信号光纤纤芯110的直径为40μm，信号光纤包层120的直径为250μm，信号光纤纤芯110的数值孔径为0.06，信号光纤包层120的数值孔径为0.46。泵浦光纤纤芯210的直径为220μm。泵浦光纤包层220的直径为242μm，泵浦光纤纤芯210的数值孔径为0.22。输出光纤400的纤芯410的直径为20μm。输出光纤内包层的直径为400μm，输出光纤纤芯410的数值孔径为0.06，输出光纤内包层的数值孔径为0.46。所采用的纯石英制成的玻璃管300的内径为1000μm，外径为1100μm，长度为10cm。

结合图5～6说明该耦合器的制作方法包括以下步骤：

1)将玻璃管300的中段(此处的中段是指对应于输入光纤束拉锥区域处)拉锥至内径为750μm，外径为825μm；使得所形成的玻璃管300锥腰长度为4cm。、

2)将1根输入信号光纤100和6根输入泵浦光纤200组束后，去除输入光纤组束一端的4cm涂覆层以露出包层结构，并对去除包覆层后的光纤包层进行彻底清洁。

3)参见图5，将剥除区的输入光纤组束的一端插入玻璃管300中，使得剥除涂覆层区位于玻璃管300的锥腰区域中，输入信号光纤100处于输入光纤束的中心，如图6中(a)图所示，剥除端的输入光纤束伸出包层区在纵向上重叠，在拉锥区形成输入光纤束。所形成的输入光纤束容纳于玻璃管300内。玻璃管300拉锥后形成锥区和锥腰。锥腰用于容纳输入光纤束。输入光纤束中的各光纤的涂覆层130均不进入玻璃管300的锥腰。

4)加热输入光纤束至熔融状态并进行拉锥，拉锥至输入光纤束的外径为200μm时停止，形成熔锥输入光纤束，将熔锥输入光纤束在锥腰进行切割，此处输入信号光纤纤芯111直径变为10μm。横截面结构如图6中(b)所示。

5)去除输出光纤400一端的涂覆层4cm以露出内包层结构，同样进行彻底清洁，将内包层直径拉锥至200μm，对拉锥后的输出光纤400在锥腰区进行切割，以使熔接端的输出光纤400纤芯直径为10μm，横截面如图6中(c)所示。

6)将完成切割后的熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤400在切割端面上进行熔接，得到本发明提供的耦合器。

本领域技术人员将清楚本发明的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本发明的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本发明，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。

通过对附图，说明书和权利要求书的研究，在实施本发明时本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变形。在权利要求书中，术语“包括”不排除其他步骤或元素，而不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中引用的某些措施的事实不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标记不构成对本发明的范围的限制。

Claims (4)

1.一种高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器的制作方法，其特征在于，为套管法，

所述套管法包括以下步骤：

1)将玻璃管的中段拉锥至内径为750μm，外径为825μm，拉锥后所述玻璃管的锥腰长度为4cm，分别去除输出光纤、输入信号光纤和多根输入泵浦光纤一端的涂覆层，露出包层，形成剥除区；

2)将剥除区的输入信号光纤和泵浦光纤分别插入拉锥后的玻璃管对应的孔中，得到输入光纤束，所述输入信号光纤和所述泵浦光纤的剥除区位于拉锥后的玻璃管的锥腰区中，剥除端的所述输入信号光纤和所述泵浦光纤伸出包层区在纵向上重叠；

3)加热所述输入光纤束和所述输出光纤剥除区至熔融状态并拉锥至所述输入光纤束的外径和所述输出光纤剥除区的内包层直径均为100μm时停止，分别形成熔锥输入光纤束和熔锥输出光纤，在所述熔锥输入光纤束和所述熔锥输出光纤的锥腰进行切割，切割端面处的所述输入光纤纤芯和所述输出光纤纤芯的直径均为10μm；

4)将所述熔锥输出光纤和所述熔锥输入光纤束的切割端面进行熔接得到所述高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器。

2.根据权利要求1所述的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器的制作方法，其特征在于，所述高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器的制作方法制得所述高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器包括：输入信号光纤、围绕所述输入信号光纤周缘均布的多根输入泵浦光纤和输出光纤，所述输入泵浦光纤围绕所述输入信号光纤均布形成输入光纤束，所述输入光纤束的一端经过熔融拉锥后形成相互结合的熔锥输入光纤束，所述输出光纤的一端经过所述熔融拉锥后与所述熔锥输入光纤束的一端相熔接接形成熔接点；

在所述熔接点处，所述熔锥输入光纤束中的信号光纤纤芯直径与所述输出光纤纤芯直径相等，所述输入信号光纤纤芯和所述输出光纤纤芯的数值孔径相等，均为0.06-0.1；

在熔接点处，所述输入信号光纤的纤芯归一化频率V<2.405。

3.根据权利要求2所述的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器的制作方法，其特征在于，所述输入光纤的内包层直径与所述输入泵浦光纤的包层直径相差不超过20％。

4.根据权利要求2所述的高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器的制作方法，其特征在于，在所述熔接点处，输入光纤束的外周直径小于或者等于所述输出光纤的内包层直径。