CN1146090C - 圆柱形排布的双包层光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
一种圆柱形排布的双包层光纤激光器，是将双包层光纤盘绕成圆柱形，沿着圆柱体的一条圆外切线去掉双包层光纤的外包层，露出一长条内包层作为耦合泵浦窗口。与它相对的有长发光面的半导体激光泵浦源和焦斑是线状的聚焦透镜。由泵浦源长发光面上发射的泵浦光经聚焦透镜聚焦成线状光斑正好焦在长条形耦合泵浦窗口上、通过内包层均匀地泵浦着纤芯。由构成激光谐振腔的部分反射镜处输出激光。与在先技术相比，本发明的双包层光纤激光器结构紧凑、泵浦光均匀、泵浦效率高，能够输出高功率高质量的激光束。
Description
技术领域：
本发明是一种圆柱形排布的双包层光纤激光器，是将双包层光纤按圆柱形排布，构成一种高功率双包层光纤激光器。
背景技术：
在双包层光纤激光器中，泵浦光要进入内包层才能起到泵浦作用。在先技术中，光纤激光器是通过聚焦使泵浦光进入光纤的两端。由于一根光纤只有两个端面，每个端面有一定的破坏域值，这就限制了总的泵浦能量，参见在先技术[Electron.Lett.35：1158-1160，1999]。另一种结构是将光纤盘成像蚊香盘的形状，即一圈一圈地盘成一个圆盘状。通过去掉侧面外包层，对光纤纤芯进行泵浦，参见在先技术[JP Patent No.9-174450]和[JP PatentNo.9-289851]，可以增大泵浦光的耦合，但由于蚊香盘的结构中心部分圆周长远小于外围部分，要达到均匀泵浦(即每隔一定距离有一个泵浦源)在技术上比较复杂。
发明内容：
本发明将双包层光纤盘成圆柱形，每一圈的周长是一致的，沿圆柱体的一条圆外切线去除外包层作为耦合泵浦窗口，形成长条形的耦合泵浦窗口，正好适合与条状半导体结构阵列的泵浦源条状的输出相匹配，从而实现高泵浦效率、高功率输出的双包层光纤激光器。
本发明的双包层光纤激光器的结构，如图1所示。包括：双包层光纤1，双包层光纤1排布成，或者说如线圈一样盘绕成圆柱体6，沿着圆柱体6的一条圆外切线OO′将双包层光纤1的外包层去掉，露出一长条内包层，作为耦合泵浦窗口2。由泵浦源4发射的激光束对准圆柱体6上的耦合泵浦窗口2，在耦合泵浦窗口2与泵浦源4之间置有聚焦透镜3。耦合泵浦窗口2在聚焦透镜3的焦点上。其中耦合泵浦窗口2的中心线O1O′与聚焦透镜3的纵向中心轴线O2O″和泵浦源4长发光面的纵向中心轴线(O3O)在同一平面上相互平行。置于双包层光纤1两端面外有全反射镜5和部分反射镜7构成激光谐振腔。
所说的泵浦源4的泵光波长应与双包层光纤1中芯纤材料的吸收波长相匹配，例如对于掺杂Yb3+离子的材料，其吸收峰在915nm及975nm，则泵浦源4的波长可选择915nm或选择975nm。对于其它稀土离子，泵浦波长要随纤芯的吸收率而定。因为圆柱体6上的耦合泵浦窗口2是一长条，因此泵浦源4的发光面也应与之相对应，是一长条发光面。若圆柱体6较长，则泵浦源4是长发光面的半导体激光器，或者是半导体激光器阵列。
所说的聚焦透镜3是焦斑为线状的柱面镜，或者是微柱透镜阵列。
所说的双包层光纤1的纤芯材料是激光工作物质，是掺杂稀土离子的晶体，或者是掺杂稀土离子的玻璃。
所说的双包层光纤1内包层的横截面的外形是矩形，或是方形，或是其它多边形。
具有长发光面的泵浦源4发射出波长与双包层光纤1纤芯材料的吸收波长相匹配的泵浦光束，经过聚焦透镜3聚焦成一条线状光斑恰好聚焦在圆柱体7长条形的耦合泵浦窗口2上，通过内包层泵浦纤芯，使纤芯的激光工作物质受激发射，在激光谐振腔内产生激光振荡，由部分反射镜7输出激光束。
本发明的双包层光纤激光器与在先技术相比，构成圆柱体6的每一圈的直径是相等的，所以泵浦光均匀，结构简单紧凑，泵浦效率高，能够获得高功率光束质量好的激光输出，是一种较理想的双包层光纤激光器。
附图说明：
图1为本发明的圆柱形排布的双包层光纤激光器的结构示意图
具体实施方式
如图1所示的结构。双包层光纤1的纤芯材料是掺杂Yb3+离子的石英玻璃，波长的吸收峰在915nm和975nm。泵浦源4是半导体激光二极管阵列，泵浦源4有两块阵列，与之相对应的聚焦透镜3也有两块长柱面透镜。双包层光纤1长50m，纤芯直径9μm，内包层的横截面为330×170μm，外包层横截面为350×190μm。全反镜5是对1.1μm波长的全反射镜，部分反射镜7是对1.1μm波长有部分反射。激光束从部分反射镜7处输出。本实施例的双包层光纤激光器输出为TEM00模激光束，有良好的光束质量。
Claims (5)
1.一种圆柱形排布的双包层光纤激光器，包括双包层光纤(1)，由置于双包层光纤(1)两端面上的全反射镜(5)和部分反射镜(7)构成的激光谐振腔，泵浦源(4)和聚焦透镜(3)，其特征在于所说的双包层光纤(1)盘绕成圆柱体(6)，沿着圆柱体(6)的一条圆外切线(O1O′)去掉双包层光纤(1)的外包层，露出一长条内包层作为耦合泵浦窗口(2)，泵浦源(4)输出的激光束对准圆柱体(6)上的耦合泵浦窗口(2)，在耦合泵浦窗口(2)与泵浦源(4)之间置有聚焦透镜(3)，耦合泵浦窗口(2)在聚焦透镜(3)的焦点上，其中耦合泵浦窗口(2)的中心线(OO′)与聚焦透镜(3)的纵向中心轴线(O2O″)和泵浦源(4)发光面的纵向中心轴线(O3O)在同一平面上相互平行。
2.根据权利要求1所述的圆柱形排布的双包层光纤激光器，其特征在于所说的双包层光纤(1)的纤芯材料是激光工作物质，是掺杂稀土离子的晶体或是掺杂稀土离子的玻璃。
3.根据权利要求1所述的圆柱形排布的双包层光纤激光器，其特征在于所说的双包层光纤(1)内包层的横截面外形是矩形，或是正方形。
4.根据权利要求1所述的圆柱形排布的双包层光纤激光器，其特征在于所说的泵浦源(4)的泵光波长应与双包层光纤(1)纤芯材料的吸收波长相匹配，是长发光面的半导体激光器，或者是半导体激光器阵列。
5.根据权利要求1所述的圆柱形排布的双包层光纤激光器，其特征在于所说的聚焦透镜(3)为焦斑是线状的柱面镜，或是微柱透镜列阵。
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