[发明专利]一种带包层功率剥除功能的光纤模场适配器及其制备方法

说明书

本发明提供的一种带包层功率剥除功能的光纤模场适配器及其制备方法，包括纤芯模场适配区和光纤包层光剥离区，所述光纤包层光剥离区分别设置在所述纤芯模场适配区的输入端和输出端；本发明大大的减小了包层光对纤芯模场适配区的影响，只要求输入端光纤基模模场直径小于输出端光纤基模模场直径，摆脱了光纤模场适配器对光纤包层直径的限制，让输入端光纤包层直径大于输出端光纤包层直径的模场适配器成为可能。本发明还可以降低MFA内部熔接点的工作温度、减小MOPA结构光纤激光器中MFA前后器件的压力，提高系统稳定性。

技术领域

本发明涉及光纤激光技术领域，具体为一种带包层功率剥除功能的光纤模场适配器，并提供一种带包层功率剥除功能的光纤模场适配器的制备方法。

背景技术

高功率光纤激光器在工业加工、光电对抗等领域的应用越来越广泛，目前，通过主振荡功率放大(master oscillator power amplifier，MOPA)结构实现高功率、高光束质量输出的方案被广泛采用，光纤激光器的初始激光种子源以单模或准单模输出，在后级纤芯尺寸更大的光纤中进行放大，以减少非线性效应的影响，获得更高功率。

在放大系统中，为解决不同模场直径光纤的熔接损耗问题，要在两级之间加入光纤模场适配器(mode-field adaptor，MFA)，从而减小前级纤芯输出激光进入后级纤芯的损耗，减少后级光纤中高阶模的激发，提高两级之间纤芯光的耦合效率。目前，制作光纤模场适配器主要有光纤加热扩芯技术和光纤拉锥技术。

现有光纤模场适配器为了减小包层光泄露，需要确保光纤模场适配器内熔接点两端光纤的包层直径相匹配。如中国专利申请号201210320456.7(申请公布号CN 102866462A)中所述，要求热膨胀芯光纤包层外径等于激光器输出端光纤包层的外径，拉锥后小孔径包层的外径等于激光器输出端光纤包层的外径；中国专利申请号201811191148.2(申请公布号CN 111045151 A)要求输出光纤的包层直径大于输入光纤的包层直径，输出光纤的包层直径与输入光纤的包层直径之比大于输出光纤的纤芯直径与输入光纤的纤芯直径之比，需要将输出光纤进行精确的腐蚀、拉锥。如果对光纤包层腐蚀不均匀，会使得腐蚀后光纤纤芯和包层的同轴度降低，导致光纤熔接损耗增大，进而导致模场适配器损耗增大。

实际应用中，经常会有输入端光纤包层直径大于或等于输出端光纤包层直径的情况，同时包层光的传输方向可能是由前级到后级，也有可能是放大级的后向泵浦光残余，由后级传向前级。包层光在经过模场适配器时会有一部分转化为热量，对器件造成压力，甚至导致器件内部烧断，损坏激光器。

另一方面，前级输出的激光经过光纤模场适配器进入后级时，由于熔接、加工工艺等因素的影响，总会有部分纤芯光进入输出光纤的包层，如果不进行处理，会对后级的器件造成一定的影响，严重时还会导致后级器件损坏。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种带包层功率剥除功能的光纤模场适配器，在光纤模场适配器的输入端和输出端分别加入光纤包层光剥离器，先对包层光进行剥离，再实现小芯径到大芯径的模场适配。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种带包层功率剥除功能的光纤模场适配器，包括纤芯模场适配区和光纤包层光剥离区，所述光纤包层光剥离区分别设置在所述纤芯模场适配区的输入端和输出端。

在其中一个实施例中，所述光纤包层光剥离区包括输入端光纤包层光剥离区和输出端光纤包层光剥离区，所述输入端光纤包层光剥离区和输出端光纤包层光剥离区分别设置在所述纤芯模场适配区的输入端和输出端。

在其中一个实施例中，所述输入端光纤包层光剥离区包括输入端光纤包层光剥离区纤芯、输入端光纤包层光剥离区包层和第一包层光剥离区；所述输出端光纤包层光剥离区包括输出端光纤包层光剥离区纤芯、输出端光纤包层光剥离区包层和第二包层光剥离区。