專利名稱：有源光纖束大功率激光器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種大功率光纖放大器、大功率光纖激光器、激光組束技 術，特別是一種有源光纖束大功率激光器。
背景技術：
光纖激光器以其卓越的性能和低廉的價格，在光纖通信、工業(yè)加工、醫(yī)療、 軍事等領域取得了日益廣泛的應用。盡管在實驗室已經實現(xiàn)單個光纖輸出超過
1kW的單模激光，而且實現(xiàn)這種激光需要嚴格的條件，難以工程應用；但是隨 著激光技術應用的發(fā)展，以及材料加工、空間通信、激光雷達、光電對抗、激 光武器等的發(fā)展，需要高功率、高質量、高強度和超亮度的激光，要求單模輸 出功率達到MW甚至GW量級。僅僅采用單模摻稀土纖芯的雙包層摻稀土光纖 激光器，由于單模摻稀土纖芯芯徑小于10pm,受到非線性、結構因素和衍射極 限的限制，承受的光功率密度有限，單模摻稀土光纖激光器纖芯連續(xù)波損壞閾 值約1W/Vm2 [J. Nilsson， J. K. Sahu， Y Jeong， W. A. Clarkson， R. Selvas， A. B. Grudinin， and S. U. Alam， "High Power Fiber Lasers: New Developments", Proceedings of SPIE Vol.4974， 50-59 (2003)]，其光學損壞危險成為實現(xiàn)大功率單 模光纖激光器的一大挑戰(zhàn)。除了光學損壞外，由于大功率光產生的熱也會損壞 光纖，甚至會最終融化纖芯。有文獻報道，鉺鐿共摻光纖激光器每米可產生100W 熱[J. Nilsson, S. U. Alam, J. A. Alvarez-Chavez, P. W. Turner, W. A. Clarkson, and A. B. Grudinin, "High-power and tunable operation of erbium-ytterbium co-doped cladding-pumped fiber laser", IEEE J. Quantum Electron. 39, 987-994 (2003)]。目前 也有利用多光纖激光器組束實現(xiàn)高功率輸出，但是需要對稱的結構或者復雜的 相位控制[賈秀杰.高功率光纖激光器及其相干合成技術的研究[D].南開大學， 2007]。另一方面，在一般雙包層光纖中，由于單模位于多模內包層的中心，對單 模纖芯很難寫入光柵以構成光學諧振腔，大功率泵浦光耦合到雙包層光纖中效 率低且難度大。

實用新型內容
為了克服已有的傳統(tǒng)雙包層單模光纖激光器的輸出單模激光功率有限以及 隨著光功率的增加，其輸出光束質量變差，抗熱差，以及傳統(tǒng)雙包層單模光纖 激光器單模纖芯寫入光柵難度大，泵浦光耦合到雙包層光纖中效率低的缺點， 本實用新型提供一種采用有源光纖束大功率激光器的光纖激光器，以實現(xiàn)大功 率單模激光輸出。這種大功率光纖激光器具有制作設備簡單，工藝簡易、成本 低，且泵浦光可以分開耦合到光纖束，簡單且效率高的優(yōu)點。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的
一種有源光纖束大功率激光器，它包括泵浦源、單模有源光纖或者多模有 源光纖加至少一根單模有源光纖；把全部的有源光纖組織成束加熱或用光學膠 封裝，在任意一根單模有源光纖上寫入或者是連接兩根光纖光柵或鍍高反射膜， 并在任意一根單模有源光纖上寫入或者是連接一根光纖光柵。
單模有源光纖與光纖光柵或/和端面鍍的高反射膜構成單模激光器，通過耦 合使其他有源光纖工作在單模有源光纖與光纖光柵或/和端面鍍的高反射膜構成 單模激光器的波長上。
本實用新型的有益效果具體如下
所述有源光纖束大功率激光器不需要外部調相裝置，通過內部強耦合，由 于單模有源光纖與光纖光柵或/和端面鍍的高反射膜構成單模激光器提供主諧振
波長在有源光纖的發(fā)射譜范圍內；使有源光纖束諧振在單模有源光纖與光纖光 柵或/和端面鍍的高反射膜構成單模激光器產生的激光波長上，實現(xiàn)主動鎖相， 從而實現(xiàn)單模激光超亮度組束輸出。有源光纖束大功率激光器，由于有源光纖束包含多根，在不耦合的地方可以分開，加大了散熱面積且利于散熱，另外芯 層分散散熱面積大，可以比單獨使用單模有源光纖激光器輸出高得多的光功率， 同時，由于有源光纖束諧振在單模有源光纖與光纖光柵或/和端面鍍的高反射膜 構成單模激光腔產生的激光波長上，實現(xiàn)了單模激光超亮度大功率輸出。


圖1為實施例一有源光纖束大功率激光器示意圖。
圖2為實施例二有源光纖束大功率激光器示意圖。 圖3為實施例三有源光纖束大功率激光器示意圖。 圖4為實施例四有源光纖束大功率激光器示意圖。 圖5為實施例五有源光纖束大功率激光器示意圖。 圖6為實施例六有源光纖束大功率激光器示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。 實施例一
本實施例參見圖1，采用的有源光纖的有源摻雜離子為鉺離子，詳細描述如
下
選擇1根3m長有源光纖11，有源光纖11為單模有源光纖；3根2.8m長有 源光纖12、 13、 14，有源光纖12、 13、 14為多模有源光纖；
把4根有源光纖的一端5mm長度的包層去掉，然后放入與有源光纖包層相 同材料的圓管4內，加熱使有源光纖與圓管緊密封裝；
在有源光纖11上連接光纖光柵31和光纖光柵32;
泵浦光21、 22、 23、 24分別對有源光纖11、 12、 13、 14進行泵浦；有源光纖束大功率激光器的激光從封裝端輸出。 實施例二
本實施例參見圖2，采用的有源光纖的有源摻雜離子為釹離子，詳細描述如
下
選擇10根2m長有源光纖11.....110，有源光纖ll.....IIO為單模有源
光纖；9根2m長有源光纖111、 ...、 119，有源光纖lll..... 119為多模有源
光纖；選擇一個19xl9的耦合器5;
把19根有源光纖的一端依次連接在耦合器的右端，另外一端對齊，扎成束， 封裝在圓管4內；
在有源光纖12上連接光纖光柵31和光纖光柵32;
泵浦光21、 ...、 219分別對有源光纖11、 ...、 119進行泵浦；
有源光纖束大功率激光器的激光從封裝端輸出。
實施例三
本實施例參見圖3，采用的有源光纖的有源摻雜離子為鐿離子，詳細描述如
下
選擇16根5m長有源光纖11、 ...、 116,有源光纖ll.....116為單模有源
光纖；48根4m長有源光纖117、…、164，有源光纖117、…、164為多模有源 光纖；
把64根有源光纖的一端10mm長度的包層去掉，然后放入與有源光纖包層 相同材料的圓管4內，加熱使有源光纖與圓管緊密結合起來，并在端面鍍上對 應激光波長的高反射膜6;另外一端端面對齊成束，用光學膠封裝在圓管4內；
在有源光纖12上連接光纖光柵31;泵浦光泵浦光21對有源光纖12進行泵浦，泵浦光2對所有有源光纖進行 泵浦；
有源光纖束大功率激光器的激光從沒有鍍高反射膜的光學膠封裝端輸出。 實施例四
本實施例參見圖4，采用的有源光纖的有源摻雜離子為鉺鐿離子，詳細描述 如下
選擇100根10m長有源光纖11、 ...、 1100，有源光纖ll、 ，..、 1100為多模 有源光纖；28根12m長有源光纖1101、 ...、 1128，有源光纖1101、 ...、 1128
為單模有源光纖；
把128根有源光纖的一端20mm長度的包層去掉，然后放入與有源光纖包 層相同材料的圓管4內，加熱使有源光纖與圓管緊密結合起來；在中部，把128 根有源光纖的部分包層去掉，用光學膠封裝在一起；在另外一端，加熱法使有 源光纖與圓管緊密結合起來，端面平整；
在有源光纖1128上連接光纖光柵31和光纖光柵32; 泵浦光21、 ...、 2128分別對有源光纖11、 ...、 1128進行泵浦；
有源光纖束大功率激光器的激光從兩端輸出 實施例五
本實施例見圖5,采用的有源光纖的有源摻雜離子為釷離子，詳細描述如下 選擇100根20m長有源光纖11、 ...、 1100，有源光纖ll、 ...、 1100為多模
有源光纖；169根23m長有源光纖1101、 ...、 1269，有源光纖1101、…、1269
為單模有源光纖，且有源光纖1269為單偏振的；
把269根有源光纖的一端50mm長度的包層去掉，然后放入與有源光纖包層相同材料的圓管4內，加熱使有源光纖與圓管緊密結合起來；在中部，把268 根有源光纖的部分包層去掉，用加熱封裝在一起；在另外一端，加熱使269根 有源光纖與圓管緊密結合起來，端面平整；
在有源光纖1269上寫入光纖光柵31和光纖光柵32;
泵浦光2對所有的有源光纖進行泵浦，泵浦光21..... 2269分別對有源光
纖ll、 ...、 1269進行泵浦；
有源光纖束大功率激光器的激光從兩端輸出 實施例六
本實施例參見圖6，采用的有源光纖的有源摻雜離子為任意的稀土離子，詳 細描述如下
選擇N根有源光纖，單模有源光纖至少有一根；有源光纖的長度為 0.5m 30m; N為2-500;有源光纖排列任意，連續(xù)標號，僅為了表述方便。
把N根有源光纖的一端的部分或全部包層去掉，然后放入與有源光纖包層 相同材料的圓管4內，加熱法或者光學膠使有源光纖與圓管緊密封裝；在中部， 把N根有源光纖的部分或全部包層包層去掉，用加熱法或者光學較封裝；在另 外一端，加熱法使N根有源光纖與圓管4緊密封裝，端面平整；
在任意一根單模有源光纖寫入或連接光纖光柵31，并在一個封裝端鍍激光 波長的高反射膜6;
或在任意一根單模有源光纖寫入或連接光纖光柵31和光纖光柵32。
泵浦光2對所有的有源光纖進行泵浦，泵浦光21.....2N分別對有源光纖
11、 ...、 1N進行泵浦；
有源光纖束大功率激光器的激光未鍍膜端輸出。
權利要求1. 一種有源光纖束大功率激光器，它包括泵浦源、有源光纖、光纖光柵或者鍍高反射膜，其特征為有源光纖(11)…(1N)為單模有源光纖或者多模有源光纖加至少一根單模有源光纖；把全部的有源光纖組織成束加熱或用光學膠封裝，在任意一根單模有源光纖上寫入或者是連接光纖光柵(31)或/和光纖光柵(32)，N為2～500。單模有源光纖與光纖光柵或/和端面鍍的高反射膜構成單模激光器，通過耦合使其他有源光纖工作在單模有源光纖與光纖光柵或/和端面鍍的高反射膜構成單模激光器的波長上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的有源光纖束大功率激光器，其特征為單模有源 光纖與光纖光柵或/和端面鍍的高反射膜構成單模激光器提供主諧振波長。
專利摘要本實用新型涉及一種有源光纖束大功率激光器，它包括泵浦源(2)和(21～2N)、光纖光柵(31)、(32)或者鍍高反射膜(6)，有源光纖(11)～(1N)為單模有源光纖或者多模有源光纖加至少一根單模有源光纖；把全部的有源光纖組織成束加熱或用光學膠封裝，在任意一根單模有源光纖上寫入或者是連接光纖光柵。通過內部強耦合使其他有源光纖工作在單模有源光纖與光纖光柵或/和端面鍍的高反射膜構成單模激光器的波長上。實現(xiàn)主動鎖相，從而實現(xiàn)單模激光超亮度組束輸出。該激光器由于有源光纖束包含多根，在不耦合的地方可以分開，加大了散熱面積利于散熱，芯層分散散熱面積大，可比單獨使用單模有源光纖激光器輸出高得多的光功率。
文檔編號H01S3/067GK201247903SQ200820110100
公開日2009年5月27日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權日2008年8月22日
發(fā)明者寧提綱, 晶 李, 胡旭東, 乂 阮 申請人:北京交通大學