[实用新型]带有增透层结构的分布式侧面泵浦光纤激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤激光器。特别应用于大功率激光输出领域、工业加工领域和军事领域。

背景技术

激光器问世以来，其良好的光线特性得到了广泛的认同，随着技术的发展，激光器的功率越来越大，大功率特殊模场的激光器在零件加工、光通信、以及国防等领域的应用日益得到人们的重视，其广泛的应用领域使得人们对这种激光器的投入越来越大。虽然激光器的功率已经有了一定的提升，但是单模激光器的输出功率还不能达到实际需求。尤其是光纤激光器近年来发展最为迅速，这得利于它紧凑的设备结构以及高的转换效率，但随着技术的不断发展，研究深度的不断进步，激光器的一些限制也逐步显现出来。首先一个就是要想进一步提升激光器输出功率，泵浦的方式还有待改进，目前常用端面泵浦方式，其弊端在于进行高功率泵浦时容易对光纤端面造成损伤。于是人们采用侧面泵浦的形式，但仍为点接入方式，相比完全的端面泵浦可以有效减小对光纤的损伤，但由于机械加工的原因会对光纤的机械强度造成较大影响。

目前采用的光纤激光器侧面泵浦技术如下：

多模光纤熔锥侧面泵浦耦合方式。多模光纤熔融拉锥定向耦合是将多根裸光纤和去掉外包层的双包层光纤缠绕在一起，在高温火焰中加热使之熔化，同时在光纤两端拉伸光纤，使光纤熔融区成为锥形过渡段，能够将泵浦光由多模光纤通过双包层光纤侧面导入内包层，从而实现定向侧面耦合泵浦。这种方法由于熔融拉锥的制作过程使得在泵浦光纤与多模有源光纤的耦合处光纤结构发生了变化，这对于激光功率及质量的提高不利。

V槽侧面泵浦耦合。该技术先将双包层光纤外包层去除一小段，然后在裸露的内包层刻蚀出一个V槽，槽的一个斜面用作反射面，也可将两个面都用于反射。泵浦光由半导体激光器经微透镜耦合，使泵浦光在V槽的侧面汇聚，经过侧面反射后改变方向进入双包层光纤内包层，从而沿着光纤的轴向传输。为了提高耦合效率，该方法要求V型反射槽对泵光全反射。V型槽对光纤的创伤使得光纤的机械强度大大下降，而且由于V型槽的制作工艺要求过高，都不利于高功率激光器的普及和应用。

嵌入反射镜式泵浦耦合。与V型槽方法类似，嵌入反射镜式泵浦耦合也需要在光纤侧面开槽，其实这是V型槽的改进方法，和V槽侧面耦合泵浦技术一样，嵌入反射镜式泵浦耦合技术对于内包层内泵浦光的传输也有较大损耗，同样不利于多点耦合注入泵浦功率的扩展，而且机械强度同样大大下降。

角度磨抛侧面泵浦耦合。其基本原理是在双包层光纤去一小段，剥去涂敷层和外包层，将内包层沿纵向进行磨抛，得到小段用以耦合泵浦光的平面。然后将泵浦光纤的纤芯的端面按一定角度磨抛好，与光纤紧密贴合固定。泵浦光经泵浦光纤对光纤侧面泵浦。这种方法与光纤角度磨抛侧面耦合泵浦技术相类似的是微棱镜来进行侧面耦合，但是微棱镜宽度不能大于内包层的直径，因此给微棱镜的加工带来了技术上的困难。

综上所述，现有的大功率激光器的侧面泵浦技术加工难度高，对光纤有机械损伤，使光纤的机械强度严重降低；光纤侧面泵浦技术的光纤与泵浦源的耦合点处光功率密度相比光纤其它部分要高，对耦合点处产生损伤。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：

目前大功率光纤激光的侧面泵浦技术加工难度高，对光纤有机械损伤，使光纤的机械强度严重降低；光纤侧面泵浦技术的光纤与泵浦源的耦合点处光功率密度相比光纤其它部分要高，对耦合点处产生损伤。

本实用新型的技术方案：

带有增透层结构的分布式侧面泵浦光纤激光器，包括：光纤、泵浦源、第一光纤光栅和第二光纤光栅。

所述的光纤包括纤芯、包层和增透层。

增透层结构为增透膜或是折射率高低相间的石英介质组成的增透结构，位于光纤最外层。

所述的纤芯的折射率为1.4～1.8，包层的折射率为1.3～1.7，聚光层的高折射率石英介质折射率为1.7～1.9，低折射率石英介质折射率为1.2～1.4。

所述的纤芯的半径为2μm～50μm，光纤外半径为50μm～1000μm，增透层的厚度为5μm～50μm。

所述增透层中高低折射率相间的层数为5～50。

所述的包层为双包层结构，分为内包层和外包层，折射率均在1.3～1.7之间，且内包层折射率大于外包层折射率，内包层形状为D形、圆形、星形和矩形。

所述泵浦源的泵浦方式为侧面分布式泵浦，即泵浦源直接照射于光纤侧面。

本实用新型和已有技术相比所具有的有益效果：