[实用新型]带有增透层结构的分布式侧面泵浦光纤放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤放大器。特别应用于光通信领域和光信号大功率放大领域。 

背景技术

光纤放大器问世以来，以其优异的信号放大以及光路的透明性得到了广泛的认同，随着技术的发展，光纤放大器的放大倍数越来越大，高倍率光纤放大器在光纤通信、国防和传感等领域的应用日益引起人们的重视，其广泛的应用领域使得人们对光纤放大器的投入越来越大。目前光纤放大器多数采用端面泵浦的方式，这主要取决于光纤的结构因素。首先，光纤的光信号束缚能力很强，侧面泵浦的耦合效率难以有效提高；其次，由于光纤熔接技术的成熟应用，使得端面泵浦可以大大提升激光的耦合效率。但端面泵浦方式的应用在某些领域也受到限制，例如，大功率的泵浦光从端面输入时，由于过高的光能量密度极有可能对端面造成不可逆转的损伤。 

目前采用的光纤放大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。这种方法实现的放大器，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。这种泵浦方式制得的光纤放大器，V型槽对光纤的创伤使得光纤的机械强度大大下降，而且由于对V型槽的制作工艺要求过高，都不利于高功率放大器的普及和应用。 

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。这种方法实现的光纤放大器和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，与放大光纤紧密贴合固定。泵浦光经泵浦光纤对放大光纤侧面泵浦。这种方法实现的光纤放大器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放大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；光纤侧面泵浦技术耦合点处光功率密度相比光纤其它部分要高，对光纤耦合点处产生损伤。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是： 

目前大功率光纤放大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；光纤侧面泵浦技术耦合点处光功率密度相比光纤 其它部分要高，对光纤耦合点处产生损伤。 

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放大器，包括光纤和泵浦源，泵浦源对光纤侧面泵浦。光纤包括纤芯、包层和在包层外部的增透层。 

增透层的结构为增透膜或是N层折射率高低相间的石英介质，N＝5～50。 

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，N层石英介质折射率高低相间，高折射率为1.7～1.9，低折射率为1.2～1.4。 

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

所述的包层包括一层结构或分为内包层和外包层双层结构。 

所述的内包层和外包层的折射率均为1.3～1.7，且内包层折射率大于外包层折射率，内包层的形状为D形、星形或矩形。 

所述泵浦源的泵浦方式为侧面分布式泵浦，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：