[发明专利]一种增益泵浦一体化掺铥光纤及其制作方法

说明书

本发明提供一种增益泵浦一体化掺铥光纤及其制作方法，包括增益单元纤以及沿所述增益单元纤外侧长度方向上平行设置的至少一根泵浦单元纤，所述增益单元纤包括增益单元纤纤芯以及套设在所述增益单元纤纤芯表面的增益单元纤内包层，还包括套设在所述增益单元纤和泵浦单元纤表面的外包层，以及套设在所述外包层表面的涂覆层，本发明能够实现泵浦光随着增益单元纤长度方向一边传输一边侧面沿线耦合进入增益单元纤纤芯，有效解决泵浦光在光纤端面耦合注入时的光纤注入端局部发热量较大，以及泵浦光不易被注入端附近纤芯有效吸收的问题，不仅能够提升泵浦光吸收的纵向均匀性，同时有效减少光纤端面热积聚，有利于2μm光纤激光器系统的热管理。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，具体提供一种增益泵浦一体化掺铥光纤及其制作方法，能够实现泵浦光沿增益单元纤长度方向侧面沿线耦合进入增益单元纤纤芯，能够提升泵浦光吸收的纵向均匀性，同时有效减少光纤端面热积聚，有利于2μm光纤激光器系统的热管理。

背景技术

掺铥(Tm)光纤可实现2μm波段激光输出，该波段处于人眼安全波段及大气窗口，可被应用于生物医学、大气遥感、聚合物非金属材料加工等；此外，由于掺铥光纤的石英基质材料，容易实现高功率脉冲输出，可作为中红外超连续谱光源、光参量振荡器、中红外拉曼光纤激光器、THz波产生的良好泵浦源。通过790nm附近波段泵浦掺铥离子增益波导，理论上量子效率可达200％，光能转换效率可达80％。

国内2μm波段掺铥光纤的输出功率目前处于百瓦级水平，各家研制的掺铥双包层光纤斜率效率一般在40％～60％不等，且都为传统双包层波导结构，其端面泵浦方式受793nm LD泵源的耦合约束角、端面热效应限制较大，不利于高功率掺铥光纤激光器提升出光功率、转换效率和热管理水平。

增益泵浦一体化光纤，是一种基于倏逝场耦合的光纤，将泵浦光从有源光纤(增益单元纤)侧面的无源光纤(泵浦单元纤)注入，泵浦光在传播过程中逐渐耦合到增益单元纤中去。与常规双包层有源光纤不同的是，增益单元光纤的内包层有一根或多根与之保持光学接触的通常采用纯石英材质的泵浦单元纤。泵浦光首先是被注入到泵浦单元纤中，因此在入射端附近耦合到增益单元纤中的泵浦光较少，所承受的热载荷也较小。

目前国内增益泵浦一体化光纤都是在增益单元纤的纤芯中掺杂稀土元素镱(Yb)，实现1μm波长激光输出，其研制的1μm增益泵浦一体化掺镱光纤可实现数千瓦高功率激光输出。

但国内在2μm光纤激光器领域仍然基于传统的双包层掺铥光纤作为增益介质，存在端面泵浦耦合时光纤端面局部发热量较高、纵向吸收不均匀等问题，将成为制约2μm光纤激光输出功率进一步提升的重要因素之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增益泵浦一体化掺铥光纤，能够实现泵浦光沿增益单元纤长度方向侧面沿线耦合进入增益单元纤纤芯，能够实现2μm波长激光输出，不仅能够提升泵浦光吸收的纵向均匀性，同时能够有效减少光纤端面热积聚，有利于2μm光纤激光器系统的热管理。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：