[实用新型]准分布式光纤合束器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤合束器。

背景技术

光纤合束器是光纤激光器和光纤放大器中的主要部件之一，它将多路泵浦激光功率耦合至无源双包层光纤的内包层，然后与有源双包层光纤熔接，经过内包层的多次反射进入掺杂纤芯被吸收，从而对信号光产生放大作用。光纤合束器在光纤激光器等系统中起着非常重要的作用，是光纤激光器的最大输出功率的受限因素之一，开发大功率光纤合束器能积极有效地促进大功率光纤激光器，包括大功率连续光纤激光器、大功率准连续光纤激光器、脉冲光纤激光器等的发展。

目前的光纤合束器主要是将N个光纤通过熔融拉锥工艺形成一个多芯复合光纤，然后和另一端扩束的双包层光纤对接熔合；或者将N个光纤在双包层信号光纤的侧面进行侧面熔合。这样的方法都会造成在耦合熔接点过于集中、周围光功率和发热的空间密度过大，使该区域容易发生热量积累和温度升高，在该区域容易造成器件的损伤和损坏。这些传统的合束器结构的制造工艺和实际使用都受到了巨大的考验。随着大功率光纤激光器功率水平的进一步提高，急需开发一种能够减轻光功率和发热空间密度过大问题的新型光纤合束器。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于准分布式多点耦合接入的、适用于大功率光纤激光器的能够很有效地缓解光功率和发热空间密度过大的弱点，具有更好的稳定性和长期可靠性的新型光纤合束器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种准分布式光纤合束器，其包括一根信号光纤以及多根泵浦光纤，每根所述的泵浦光纤均熔接于所述的信号光纤上并在二者相熔接处形成熔合面，各个所述的熔合面的中心分散分布于所述的信号光纤的外表面展开所形成的(θ，z)平面上的[0-φ]×[0-L]区域内，所述的(θ，z)平面中，纵轴θ对应于所述的信号光纤的圆周上的圆周角度，横轴z对应于所述的信号光纤的轴向。

所述的L的数值在5-30mm范围内。

所述的φ的数值在180-360°范围内。

所述的信号光纤为纤芯直径20-30μm、内包层直径200-400μm的无掺杂无源双包层光纤。

所述的泵浦光纤为纤芯直径为105μm、包层直径125μm的泵浦激光传输光纤。

所述的准分布式光纤合束器还包括光纤的固定及封装结构件。

所述的光纤的固定及封装结构件包括其中设置有所述的信号光纤和所述的泵浦光纤的金属外壳、填充于所述的金属外壳与所述的信号光纤和所述的泵浦光纤之间的高导热材料。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的准分布式光纤合束器采用多个耦合功率接入点，分散了光功率的空间密度，从而：

1、克服了光功率过于集中的问题；

2、结构具有可扩展性(scalability)，在保持基本结构和制作工艺方法不变的条件下，泵浦光纤的分支数目可以从2个到50个，甚至更多。相同的结构和工艺方法可以兼容不同规格的光纤合束器器件；

3、可允许部分泵浦接入分支有损伤，只需要放弃有损伤的分支，其它分支仍然可以使用，避免了其它结构的光纤合束器中一个分支有瑕疵将导致整个器件失效的问题，提高了器件的茁壮性；

4、主信号光纤是光学连贯的，没有切断点和光学不连续点，从而使信号光的损耗、散射、反射等不良因素均得到抑制；

5、该器件封装的散热条件得到改善；

6、工作稳定性和长期可靠性得到提高；

7、在相同的工作条件下，器件寿命得到延长；

8、器件的材料成本和制作工艺成本较低。

附图说明

附图1为本实用新型的准分布式光纤合束器的侧面结构示意图。

附图2为本实用新型的准分布式光纤合束器的横截面结构示意图。

附图3为本实用新型的准分布式光纤合束器具有不同接入分支数的示意图：a)接入四根泵浦光纤；b)接入六根泵浦光纤；c)接入八根泵浦光纤。其中虚线表示，泵浦光纤在信号光纤的背面。

附图4为本实用新型的准分布式光纤合束器的制造工艺流程示意图。

附图5为本实用新型的准分布式光纤合束器的第一种应用系统结构示意图。

附图6为本实用新型的准分布式光纤合束器的第二种应用系统结构示意图。

附图7为本实用新型的信号光纤周围的(θ,z)平面及熔接点空间分布的示意图。