[发明专利]用于提升1.5μm波段激光效率的Er;Yb共掺光纤

说明书

本发明涉及一种用于提升~1.5μm激光效率的Er,Yb共掺光纤。适用于激光通信领域。该光纤由内到外依次包括纤芯、内包层、外包层和涂覆层，纤芯由直的纤芯和一段螺旋芯组成，通过调整螺旋芯的螺距和中心轴偏移量可以改变光纤损耗，使1μm波段的光纤损耗大于1.5μm波段的光纤损耗。这种特性使其能应用于高功率Er,Yb共掺光纤激光器中，有效地解决1μm寄生振荡的问题，提高1.5μm激光输出功率。

技术领域

本发明涉及一种Er, Yb共掺光纤，尤其适用于激光通信技术领域的用于提升~1.5μm激光效率的Er, Yb共掺光纤。

背景技术

~1.5 μm波段属于人眼安全波段，且处于大气窗口，因此该波段激光器在激光通信、测距、医疗、工业加工等领域有广泛的应用。目前产生~1.5 μm波段的主要方法是掺杂Er³⁺光纤激光器和体块增益介质固体激光器。光纤激光器与传统体块激光增益介质固体激光器相比，具有结构紧凑、光束质量好、高激光效率、简单的热管理等优点。现有的光纤结构由内到外依次包含纤芯、内包层、外包层和涂覆层，纤芯就是直的纤芯，单掺Er³⁺的增益光纤，其对泵浦光的吸收效率低，具有严重的浓度猝灭效应，因此单掺Er光纤激光器的效率低。为了提高掺Er光纤激光器的功率水平，通常选择在纤芯中掺入一定浓度的Yb³⁺作为敏化离子。由于Yb³⁺在980 nm附近具有较大的吸收系数，通过Er³⁺和Yb³⁺间的共振能量转移，可以提高Er³⁺对泵浦光的吸收效率，同时可以选择已商用的915~980 nm半导体激光器作为泵浦源。但是，这同时也带来问题：在2007年Y. Jeong等人在IEEE Journal of SelectedTopics in Quantum Electronics, vol. 13, No. 3, 573到579页的文章“Erbium:Ytterbium Codoped Large-Core Fiber Laser With 297-W Continuous-Wave OutputPower”中表明，虽然~1.5 μm激光输出的最大功率为297 W，~1 μm激光的输出功率也高达338W，超过了~1.5 μm激光的输出功率，并且，当出现~1 μm波段的寄生振荡后，~1.5 μm激光输出的斜效率从40%下降到19%。目前报道的Er: Yb共掺光纤激光器的最高输出功率为297W，远低于掺Yb光纤激光器获得的最大输出功率。造成这一现象的主要原因是高功率运转时，Yb³⁺产生~1 μm波段的寄生振荡限制了~1.5 μm波段激光输出功率的进一步提高。

发明内容

针对上述技术的不足之处，提供一种结构简单，抑制1 μm寄生振荡效果好，~1.5 μm激光转换效率高的用于提升~1.5μm激光效率的Er, Yb共掺光纤。

为实现上述技术目的，本发明的用于提升~1.5μm激光效率的Er, Yb共掺光纤，包括光纤纤芯，光纤纤芯外顺序设有内包层和外包层，外包层外设有涂覆层，其特征在于：所述光纤纤芯由直线结构的纤芯和螺旋结构的螺旋芯（5）构成，所述光纤纤芯的折射率大于内包层的折射率，内包层的折射率大于外包层的折射率；

所述纤芯和螺旋芯的直径为25 μm~40 μm，数值孔径(NA)为0.08~0.3，

所述螺旋芯的螺距>1 mm，螺旋芯距离整个共掺光纤的中心轴偏移量最小距离为10μm，最大距离不超过光纤内包层的半径，螺旋芯长度为1 cm~10 cm。