CN106226867A - 一种光纤高阶模式剥离器件 - Google Patents

一种光纤高阶模式剥离器件 Download PDF

Info

Publication number
CN106226867A
CN106226867A CN201610742101.5A CN201610742101A CN106226867A CN 106226867 A CN106226867 A CN 106226867A CN 201610742101 A CN201610742101 A CN 201610742101A CN 106226867 A CN106226867 A CN 106226867A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mode
district
cone
optical fiber
optical fibre
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.)
Withdrawn
Application number
CN201610742101.5A
Other languages
English (en)
Inventor
祝启欣
骆崛逵
李榕
黄中亚
施建宏
李成
闫大鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies Co Ltd
Original Assignee
Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies Co Ltd filed Critical Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies Co Ltd
Priority to CN201610742101.5A priority Critical patent/CN106226867A/zh
Publication of CN106226867A publication Critical patent/CN106226867A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/264—Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/365—Non-linear optics in an optical waveguide structure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

本发明涉及一种光纤高阶模式剥离器件，包括输入光纤、第一锥区、平坦区、第二锥区、输出光纤以及包层模剥离器，输入光纤通过第一锥区、平坦区、第二锥区与输出光纤相连，包层模剥离器覆盖在第一锥区、平坦区和第二锥区上，输入光纤中传输光的混合模式；通过拉锥形成的第一锥区，将光的高阶模部分转化为基模，另一部分溢出到包层形成包层模；包层模剥器将光的包层模剥离，在平坦区维持基模的传播，根据绝热拉锥原理拉制第二锥区，基模在第二锥区以很低损耗传播到输出光纤。本发明通过拉锥光纤将高阶模式转化为基模和包层模，通过包层模剥离器使得光纤中只有基模能在光纤中传播，以提高输出激光的光束质量，为激光的应用带来很大的便利。

Description

一种光纤高阶模式剥离器件
技术领域：
本发明属于光纤技术领域，涉及一种光纤高阶模式剥离器件。
背景技术
光纤激光器作为第三代激光器，对比于传统的气体激光器和固体激光器具有光束质量好、功耗小、结构紧凑、寿命长等特点，目前越来越广泛的应用于激光光纤通讯、激光标刻、材料加工以及国防安全等方面。应用市场对于光纤激光器的输出功率的要求越来越高，然而，一些气体激光器和固体激光器能够更容易地产生高连续激光功率输出或者高能量/高峰值功率的光能脉冲输出。
众所周知，由于光纤将光能限制到相对小的横截面中会产生很高的功率密度，此时很容易出现非线性现象，例如激发拉曼散射(SRS)或激发布里渊散射(SBS)，这种非线性效应会严重地限制光纤激光器的输出功率。非线性的原理较为复杂，通过降低光纤纤芯中的功率密度，可以再一定程度地解决非线性问题。一种减小功率密度的方法是增大光纤的纤芯直径或者减小光纤的数值孔径(NA)，从而光纤具有较大的模场直径(MFD)，这种方式可以提高激发非线性现象的功率阈值。
然而，这种方式并不是没有缺点的，具有较大芯径光纤的传播模式较多，除了基模(LP01)外，通常还可以支持高阶模(LP11、LP21、LP02…)。这种高阶模会降低光纤激光器输出光束的质量，增大M2参数(较低的M2意味着较高的光束质量)。
在本领域中已知的一些剥离光纤中传输的高阶模式的方法。例如，于2002年12月17日公布的美国专利US 6,496,301，说明了一种通过弯曲具有较大芯径的光纤以增大高阶模衰减损耗的方法，从而达到光纤激光器输出基模的目的。总所周知，光纤盘绕半径具有一定要求，如果弯曲半径过小，在激光器的使用过程中，将有光纤断裂的风险。因此上述方法在光纤激光器工业生产中具有一定使用风险。
2008年9月9号，US 7,424,193公布了一种复合波导以实现单模输出的目的。这种复合波导具有中央纤芯和螺旋地缠绕在中央纤芯周围的至少一个侧芯。根据该专利所述，中央纤芯的高阶模选择性地耦合到螺旋形侧芯并有较大损耗，从而实现中央纤芯输出单模的目的。这种技术对于光纤的制作工艺提出很大的要求，按照目前的情况来看，通过这种方法实现高阶模的剥离将产生非常大的成本。
现有技术无法再所有情况下都让人满意，因此，本发明的目的是致力于解决现有技术的一个或者多个缺陷或者缺点。
发明内容：
为了克服上述问题，本发明提出一种剥离光纤中高阶模式剥离器件，提高光纤激光器的输出光束质量。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种光纤高阶模式剥离器件，包括输入光纤、第一锥区、平坦区、第二锥区、输出光纤以及包层模剥离器，其特征在于：输入光纤通过第一锥区、平坦区、第二锥区与输出光纤相连，包层模剥离器覆盖在第一锥区、平坦区和第二锥区上，输入光纤中传输光的混合模式；通过拉锥形成的第一锥区，将光的高阶模部分转化为基模，另一部分溢出到包层形成包层模；包层模剥器将光的包层模剥离，在平坦区维持基模的传播，根据绝热拉锥原理拉制第二锥区，基模在第二锥区以很低损耗传播到输出光纤。
所述的输入光纤为被动光纤、掺杂光纤或光子晶体光纤。
所述的输出光纤为被动光纤、掺杂光纤或光子晶体光纤。
所述的第一锥区，按照一定比例进行拉锥，第一锥区一端与输入光纤的纤芯相匹配，另一端与平坦区的模场直径相匹配。
所述的第一锥区的作用在于将高阶模转化为基模与包层模。
所述的平坦区的作用在于维持基模的传播，并增大高阶模的传输损耗。
所述的第二锥区，按照一定比例进行拉锥，第二锥区一端与平坦区的模场直径相匹配，另一端与输出光纤的模场直径相匹配。
所述的第二锥区的作用在于以降低平坦区到输出光纤的基模传输损耗。
所述包层模剥离器作用于第一锥区、平坦区和第二锥区，以剥离溢出到包层的包层模。
所述包层模剥离器通过高折射率胶水、表面机械刻蚀、表面化学腐蚀或表面金属薄膜镀金的方式来实现。
本发明的有益效果为：本发明的一种光纤高阶模式剥离器，通过拉锥光纤将高阶模式转化为基模和包层模，通过包层模剥离器使得光纤中只有基模能在光纤中传播，以提高输出激光的光束质量，为激光的应用带来很大的便利。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的高阶模通过光纤高阶模式剥离器件的功率变化示意图。
图3为本发明的输入光纤中的模场分布图。
图4为本发明的输出光纤中的模场分布图。
图5为本发明的输出激光的光束质量测量图。
图6为本发明的基模通过光纤高阶模式剥离器件的功率变化示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1所示，为本发明包括输入光纤1、第一锥区2、平坦区3、第二锥区4、输出光纤5以及包层模剥离器6，其特征在于：输入光纤1通过第一锥区2、平坦区3、第二锥区4与输出光纤5相连，包层模剥离器6覆盖在第一锥区2、平坦区3和第二锥区4上，输入光纤1中传输光的混合模式；通过拉锥形成的第一锥区2，将光的高阶模部分转化为基模，另一部分溢出到包层形成包层模；包层模剥器将光的包层模剥离，所述包层模剥离器通过高折射率胶水的方式来实现；在平坦区3维持基模的传播，根据绝热拉锥原理拉制第二锥区4，基模在第二锥区4以很低损耗传播到输出光纤5。所述的输入光纤、输出光纤均为光子晶体光纤，芯包直径为25/400，使用光纤拉锥机对光纤进行拉锥制作，第一锥区2长度为2mm，平坦区3长度为20mm，第二锥区4长度为10mm。平坦区3的芯包直径为10/160。所述的第一锥区，按照一定比例进行拉锥，第一锥区一端与输入光纤的纤芯相匹配，另一端与平坦区的模场直径相匹配。所述的第二锥区，按照一定比例进行拉锥，第二锥区一端与平坦区的模场直径相匹配，另一端与输出光纤的模场直径相匹配。所述包层模剥离器作用于第一锥区、平坦区和第二锥区，以剥离溢出到包层的包层模。
通过模式转换器，将激光器内的模式转化为LP02模，其模场分布如图2、图3所示，并将该模式注入传输光纤。在传输光纤中11，LP02模的功率比例为100％。经过第一锥区12，LP02模的功率比例急剧下降，降低到30％；其中一部分转化为基模，一部分转化为包层模；经过平坦区13，LP01模式稳定传播，LP02模震荡传播，高阶模进一步衰减。经过第二锥区14，基模稳定传输，最后在输出光纤15中，传播的为输入功率的30％的基模，如图4所示。使用M2测试仪器测量其光束质量，测量数据如图5所示，M2为1.11。
另外，这种光纤高阶模式剥离器件对光纤激光器内原来的基模不会造成影响，如图6所示，输入100％的基模，最终有97.5％的能量继续在输出光纤中传播。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光纤高阶模式剥离器件，包括输入光纤(1)、第一锥区(2)、平坦区(3)、第二锥区(4)、输出光纤(5)以及包层模剥离器(6)，其特征在于：输入光纤(1)通过第一锥区(2)、平坦区(3)、第二锥区(4)与输出光纤(5)相连，包层模剥离器(6)覆盖在第一锥区(2)、平坦区(3)和第二锥区(4)上，输入光纤(1)中传输光的混合模式；通过拉锥形成的第一锥区(2)，将光的高阶模部分转化为基模，另一部分溢出到包层形成包层模；包层模剥器将光的包层模剥离，在平坦区(3)维持基模的传播，根据绝热拉锥原理拉制第二锥区(4)，基模在第二锥区(4)以很低损耗传播到输出光纤(5)。
2.如权利要求1所述的一种光纤高阶模式剥离器件，其特征在于：所述的输入光纤为被动光纤、掺杂光纤或光子晶体光纤。
3.如权利要求1所述的一种光纤高阶模式剥离器件，其特征在于：所述的输出光纤为被动光纤、掺杂光纤或光子晶体光纤。
4.如权利要求1所述的一种光纤高阶模式剥离器件，其特征在于：所述的第一锥区，按照一定比例进行拉锥，第一锥区一端与输入光纤的纤芯相匹配，另一端与平坦区的模场直径相匹配。
5.如权利要求4所述的一种光纤高阶模式剥离器件，其特征在于：所述的第一锥区的作用在于将高阶模转化为基模与包层模。
6.如权利要求1所述的一种光纤高阶模式剥离器件，其特征在于：所述的平坦区的作用在于维持基模的传播，并增大高阶模的传输损耗。
7.如权利要求1所述的一种光纤高阶模式剥离器件，其特征在于：所述的第二锥区，按照一定比例进行拉锥，第二锥区一端与平坦区的模场直径相匹配，另一端与输出光纤的模场直径相匹配。
8.如权利要求7所述的一种光纤高阶模式剥离器件，其特征在于：所述的第二锥区的作用在于以降低平坦区到输出光纤的基模传输损耗。
9.如权利要求1所述的一种光纤高阶模式剥离器件，其特征在于：所述包层模剥离器作用于第一锥区、平坦区和第二锥区，以剥离溢出到包层的包层模。
10.如权利要求9所述的一种光纤高阶模式剥离器件，其特征在于：所述包层模剥离器通过高折射率胶水、表面机械刻蚀、表面化学腐蚀或表面金属薄膜镀金的方式来实现。
CN201610742101.5A 2016-08-26 2016-08-26 一种光纤高阶模式剥离器件 Withdrawn CN106226867A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610742101.5A CN106226867A (zh) 2016-08-26 2016-08-26 一种光纤高阶模式剥离器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610742101.5A CN106226867A (zh) 2016-08-26 2016-08-26 一种光纤高阶模式剥离器件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106226867A true CN106226867A (zh) 2016-12-14

Family

ID=57554828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610742101.5A Withdrawn CN106226867A (zh) 2016-08-26 2016-08-26 一种光纤高阶模式剥离器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106226867A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109765663A (zh) * 2019-02-22 2019-05-17 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种双头激光传输光缆及其制作方法
CN111965758A (zh) * 2020-08-07 2020-11-20 华南师范大学 用于高功率激光光束质量优化器件、测试装置及制备方法
CN112332207A (zh) * 2021-01-04 2021-02-05 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 激光准直光纤、系统、制作方法及存储介质
CN113031156A (zh) * 2021-03-31 2021-06-25 湖南大科激光有限公司 一种带包层功率剥除功能的光纤模场适配器及其制备方法
CN114325942A (zh) * 2021-12-07 2022-04-12 长飞光纤光缆股份有限公司 一种光纤基模激发的实现方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6496301B1 (en) * 2000-03-10 2002-12-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Helical fiber amplifier
CN101052907A (zh) * 2004-07-14 2007-10-10 密执安州立大学董事会 复合波导
CN105633778A (zh) * 2016-03-28 2016-06-01 中国人民解放军国防科学技术大学 高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器及其制作方法
CN105785523A (zh) * 2016-01-14 2016-07-20 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种泵浦信号耦合器及其工艺方法
CN206096546U (zh) * 2016-08-26 2017-04-12 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种光纤高阶模式剥离器件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6496301B1 (en) * 2000-03-10 2002-12-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Helical fiber amplifier
CN101052907A (zh) * 2004-07-14 2007-10-10 密执安州立大学董事会 复合波导
CN105785523A (zh) * 2016-01-14 2016-07-20 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种泵浦信号耦合器及其工艺方法
CN105633778A (zh) * 2016-03-28 2016-06-01 中国人民解放军国防科学技术大学 高阶模滤除光纤端面泵浦耦合器及其制作方法
CN206096546U (zh) * 2016-08-26 2017-04-12 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种光纤高阶模式剥离器件

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109765663A (zh) * 2019-02-22 2019-05-17 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 一种双头激光传输光缆及其制作方法
CN111965758A (zh) * 2020-08-07 2020-11-20 华南师范大学 用于高功率激光光束质量优化器件、测试装置及制备方法
CN112332207A (zh) * 2021-01-04 2021-02-05 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 激光准直光纤、系统、制作方法及存储介质
CN113031156A (zh) * 2021-03-31 2021-06-25 湖南大科激光有限公司 一种带包层功率剥除功能的光纤模场适配器及其制备方法
CN114325942A (zh) * 2021-12-07 2022-04-12 长飞光纤光缆股份有限公司 一种光纤基模激发的实现方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206096546U (zh) 一种光纤高阶模式剥离器件
CN106226867A (zh) 一种光纤高阶模式剥离器件
CN104483735B (zh) 一种全光纤模式转换器的光系统
CN102866462B (zh) 实现lp01模场直径低损耗变换的光纤模场适配器
Xie et al. Low-DMD and low-crosstalk few-mode multi-core fiber with air-trench/holes assisted graded-index profile
WO2009155536A3 (en) Fused fiber optic coupler arrangement and method for use thereof
JP6656076B2 (ja) ファイバー構造体及び光源装置
CN110221381B (zh) 一种有节点式空芯反共振光子晶体光纤及其制备方法
CN104503020A (zh) 一种纵向螺旋模式转移光纤
JP2015094840A (ja) コンバイナ及びその製造方法
CN104635296A (zh) 一种长距离激光能量传输光纤
Park et al. All-fiber mode division multiplexer optimized for C-band
CN107925212A (zh) 用于向包层泵浦光纤传输能量的双向泵浦光纤
JP6578017B2 (ja) フォトニック結晶ファイバ及びハイパワー光伝送システム
JP6681213B2 (ja) 光デバイス
CN107533193A (zh) 光纤设计方法
CN103217736B (zh) 一种多层光纤
JP2017111173A (ja) ファイバヒューズ抑圧ファイバ及び光コネクタ
CN107533192A (zh) 光子晶体光纤
CN204287535U (zh) 一种全光纤模式转换器及光系统
CN204793598U (zh) 一种光纤中光剥离装置
CN100495091C (zh) 泄漏结构大模场双包层单模掺镱光纤
CN107085263A (zh) 一种熔融拉锥型弯曲不敏感单模光纤
CN102866455B (zh) 一种大模场光纤传输系统
CN105572793A (zh) 带损耗伴芯的大模场光纤

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20161214