CN217239982U - 一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，包括光纤准直器组、分光镜、耦合透镜和接收光纤，光纤准直器组包括两个光纤准直器，其中一个用于准直纤芯信号光，另一个在实现信号光准直的同时起到准直包层泵浦光的作用，残余泵浦光经过准直器准直后经过分光镜反射至耦合透镜，最终将残余泵浦光耦合至接收光纤，接收的残余泵浦光可以再次经过泵浦合束器进入增益光纤，使得所有泵浦能量持续不断的经过增益光纤被多次吸收，提高泵浦利用率。本实用新型提供的光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，在提高能量利用率的同时，还能在一定程度上缩短增益光纤的长度，有利于激光系统非线性效应的抑制，提高激光器系统峰值功率和稳定性。

Description

一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置

技术领域

本实用新型属于光纤技术领域，具体涉及一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置。

背景技术

光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑、散热性能好、免维护等优点。目前在光纤激光器领域，特别是1550nm波段光纤激光器领域，光光转化效率是其他波波段的40％左右，转化效率非常低。通常有以下几种方法来增加能量转化效率：

第一种方法是采用976nm激光二极管进行泵浦，976激光二极管的波长随温度变化而变化，由于增益光纤在976nm附近的吸收谱宽较窄，即使对976激光二极管进行锁波，也难以将波长精确控制在增益光纤吸收带宽内，所以此方法大多停留在实验室中；

第二种方法是增加掺杂光纤使用长度来确保泵浦光的吸收，但是掺杂光纤的加长必然导致非线性效应的加剧，限制中心波长峰值功率的提高；

第三种方法是增加掺杂光纤的稀土元素掺杂浓度，但是，提高稀土元素的掺杂浓度不但要考虑掺杂元素的团簇效应、光暗化等一系列物理效应，还要控制光纤的损伤阈值，对于光纤制作工艺要求极高，难以实现。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本实用新型采用的技术方案为：

一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，包括光纤准直器组、分光镜、耦合透镜和接收光纤，所述光纤准直器组包括若干个光纤准直器，光纤准直器设置于分光镜同一侧或不同侧。

进一步的，所述光纤准直器组包括第一光纤准直器和第二光纤准直器，所述第一光纤准直器和第二光纤准直器分别位于分光镜的左右两侧，所述分光镜倾斜放置，所述耦合透镜和接收光纤设置于分光镜上方，耦合透镜和接收光纤由下至上依次设置。

进一步的，所述分光镜镀有1550nm波长光透过、940nm波长光反射的膜。

进一步的，所述接收光纤端面镀有940nm宽谱增透膜。

进一步的，所述光纤准直器组包括第一光纤准直器和第二光纤准直器，所述第一光纤准直器和第二光纤准直器均设置于分光镜右侧，所述耦合透镜和接收光纤均设置于分光镜左侧，耦合透镜和接收光纤由右至左设置，所述分光镜倾斜设置。

进一步的，所述分光镜镀有1550nm波段高反、940nm波段增透的膜。

进一步的，所述光纤准直器组包括第一光纤准直器和第二光纤准直器，所述第一光纤准直器和第二光纤准直器分别位于分光镜的左右两侧，所述分光镜倾斜设置，分光镜中间开设有小孔，所述耦合透镜和接收光纤设置于分光镜上方，耦合透镜和接收光纤由下至上依次设置。

进一步的，所述分光镜与水平面之间的夹角为45°。

进一步的，所述第二光纤准直器尾纤为单包层光纤或双包层光纤，第二光纤准直器为非球面镜准直器。

进一步的，所述接收光纤为多模光纤，为105/125或200/220规格。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型公开了一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，包括光纤准直器组、分光镜、耦合透镜和接收光纤，光纤准直器组包括两个光纤准直器，其中一个用于准直纤芯信号光，另一个在实现信号光准直的同时起到准直包层泵浦光的作用，残余泵浦光经过准直器准直后经过分光镜反射至耦合透镜，最终将残余泵浦光耦合至接收光纤，接收的残余泵浦光可以再次经过泵浦合束器进入增益光纤，使得所有泵浦能量持续不断的经过增益光纤被多次吸收，提高泵浦利用率。本实用新型提供的光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，将收集的残余泵浦光通过泵浦合束器再一次进入增益光纤重新吸收，提高能量利用率，降低热管理难度，同时，还能在一定程度上缩短增益光纤的长度，有利于激光系统非线性效应的抑制，提高激光器系统峰值功率和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例2的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

如图1-3所示，一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，包括光纤准直器组1、分光镜2、耦合透镜3和接收光纤4，光纤准直器组1包括若干个光纤准直器，其中一个用于准直纤芯信号光，另一个在实现信号光准直的同时起到准直包层泵浦光的作用，残余泵浦光经过准直后经过分光镜2反射至耦合透镜3，最终将残余泵浦光耦合至接收光纤4，接收的残余泵浦光可以再次经过泵浦合束器进入增益光纤，使得所有泵浦能量持续不断的经过增益光纤被多次吸收，提高泵浦利用率。

本实用新型中所有透镜均镀有900nm-1700nm或者以上范围的增透膜，增加激光透过率，减少反射损失。

分光镜2优选倾斜放置，分光镜2的形状为圆形，尺寸大小能确保所有光在分光镜2边缘以内。分光镜2表面可根据实际需求镀不同功能的膜，可镀有对940nm波段的光高反、对1550nm波段的光高透、对940nm波段的光高透或对1550nm波段的光高反的膜层。

耦合透镜3和接收光纤4部分可以合二为一组成一个接收准直器，作为接收端。耦合透镜3的基底材料为石英玻璃，面型为消球差透镜，透镜表面镀有针对940nm或1550nm的增透膜。

实施例1

如图1所示，一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，包括光纤准直器组1、分光镜2、耦合透镜3和接收光纤4，光纤准直器组1包括第一光纤准直器5和第二光纤准直器6，第一光纤准直器5和第二光纤准直器6分别位于分光镜2的左右两侧，分光镜2倾斜放置，耦合透镜3和接收光纤4设置于分光镜2上方，耦合透镜3和接收光纤4由下至上依次设置。

分光镜2为特殊镀膜镜片，1550nm波长光透过，940nm波长光反射，优选将分光镜2倾斜45°放置，方便调试。

接收光纤4端面镀有940nm宽谱增透膜，可增加耦合效率，减小热积累。

接收光纤4为多模光纤，可为105/125或200/220规格，优选为105/125多模光纤，其NA为0.22，接收光纤4与光纤激光器泵浦合束器相匹配。

第一光纤准直器5尾纤可为单包层光纤或双包层光纤，优选为单包层光纤，保证输入光的光束质量，则此时第一光纤准直器5为球面镜准直器，工作距离远大于第一光纤准直器5和第二光纤准直器6的间距。

单包层单模准直器的尾纤是单包层光纤，纤芯只能允许1550nm基模光传播，工作距离可以通过准直器透镜位置灵活调节，尾纤涂覆层涂有折射率相对较高的图层，确保包层无法传播激光。

第二光纤准直器6尾纤可为单包层光纤或双包层光纤，优选为双包层光纤，为泵浦光传播提供传输通道，则此时，第二光纤准直器6为非球面镜准直器，用于校正准直器的球差，泵浦与信号光经过该准直器后的束腰位置为无穷远。纤芯只允许1550nm基模光传播，纤芯中的光与包层中发出的光经过非球面准直透镜后，可以近似看成平行光。

实施例2

如图2所示，一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，包括光纤准直器组1、分光镜2、耦合透镜3和接收光纤4，光纤准直器组1包括第一光纤准直器5和第二光纤准直器6，分光镜2倾斜设置，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的耦合透镜3和第一准直器5位置对调，耦合透镜3和接收光纤4位于分光镜2左侧，耦合透镜3和接收光纤4由右至左设置，第二光纤准直器6位于分光镜2右侧，分光镜2镀有1550nm波段高反、940nm波段增透的特殊膜。

分光镜2倾斜45°放置，方便调试。

接收光纤4为多模光纤，可为105/125或200/220规格，优选为105/125多模光纤。

第一光纤准直器5尾纤为单模光纤，可为6/125、7/125、10/125、11/125或12/125等规格，优选为10/125单模光纤。

第一光纤准直器5光纤头端面镀有中心波长1550nm宽谱增透膜，增加耦合效率，减小热积累。

第二光纤准直器6尾纤可为单包层光纤或双包层光纤，优选为双包层光纤，为泵浦光传播提供传输通道，则此时，第二光纤准直器6为非球面镜准直器，校正光纤包层泵浦光通过准直器的球差，泵浦与信号光经过准直器过后的束腰位置为无穷远。

余同实施例1。

实施例3

如图3所示，一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，包括光纤准直器组1、分光镜2、耦合透镜3和接收光纤4，光纤准直器组1包括第一光纤准直器5和第二光纤准直器6，分光镜2倾斜设置，本实施例与实施例1的区别在于，分光镜2为中间开设有小孔的940nm反射镜，小孔能够允许光束直径较小的纤芯信号光通过，1550nm纤芯信号光95％以上透过小孔，940nm波长经过反射进入接收端。

第一光纤准直器5尾纤可为单包层光纤或双包层光纤，优选为单包层光纤，保证输入光的光束质量，则此时第一光纤准直器5为球面镜准直器。

第二光纤准直器6尾纤可为单包层光纤或双包层光纤，优选为双包层光纤，为泵浦光传播提供传输通道，此时，第二光纤准直器6为非球面镜准直器，校正光纤包层泵浦光通过准直器的球差，泵浦与信号光经过准直器过后的束腰位置为无穷远。

分光镜2倾斜45°放置，准直之后的泵浦光光斑直径较大，经过分光镜2后反射回接收端。

余同实施例1。

本实用新型未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，其特征在于，包括光纤准直器组、分光镜、耦合透镜和接收光纤，所述光纤准直器组包括若干个光纤准直器，光纤准直器设置于分光镜同一侧或不同侧。

2.根据权利要求1所述的一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，其特征在于，所述光纤准直器组包括第一光纤准直器和第二光纤准直器，所述第一光纤准直器和第二光纤准直器分别位于分光镜的左右两侧，所述分光镜倾斜放置，所述耦合透镜和接收光纤设置于分光镜上方，耦合透镜和接收光纤由下至上依次设置。

3.根据权利要求2所述的一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，其特征在于，所述分光镜镀有1550nm波长光透过、940nm波长光反射的膜。

4.根据权利要求2所述的一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，其特征在于，所述接收光纤端面镀有940nm宽谱增透膜。

5.根据权利要求1所述的一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，其特征在于，所述光纤准直器组包括第一光纤准直器和第二光纤准直器，所述第一光纤准直器和第二光纤准直器均设置于分光镜右侧，所述耦合透镜和接收光纤均设置于分光镜左侧，耦合透镜和接收光纤由右至左设置，所述分光镜倾斜设置。

6.根据权利要求5所述的一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，其特征在于，所述分光镜镀有1550nm波段高反、940nm波段增透的膜。

7.根据权利要求1所述的一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，其特征在于，所述光纤准直器组包括第一光纤准直器和第二光纤准直器，所述第一光纤准直器和第二光纤准直器分别位于分光镜的左右两侧，所述分光镜倾斜设置，分光镜中间开设有小孔，所述耦合透镜和接收光纤设置于分光镜上方，耦合透镜和接收光纤由下至上依次设置。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，其特征在于，所述分光镜与水平面之间的夹角为45°。

9.根据权利要求2、5或7所述的一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，其特征在于，所述第二光纤准直器尾纤为单包层光纤或双包层光纤，第二光纤准直器为非球面镜准直器。

10.根据权利要求1-7任一所述的一种光纤放大器的残余泵浦光回收再利用装置，其特征在于，所述接收光纤为多模光纤，为105/125或200/220规格。

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