[发明专利]利用低熔点介质实现光纤侧面熔接耦合的方法有效

专利信息
申请号: 201010034310.7 申请日: 2010-01-15
公开(公告)号: CN101750677A 公开(公告)日: 2010-06-23
发明(设计)人: 闫平;巩马理;郝金坪;张海涛;柳强;黄磊 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: G02B6/255 分类号: G02B6/255
代理公司: 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 代理人: 朱琨
地址: 100084 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 利用 熔点 介质 实现 光纤 侧面 熔接 耦合 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种新型光纤侧面耦合器,适用于全光纤化的高功率/能量光 纤激光器和光纤放大器,属于激光器技术领域。

背景技术

在高功率光纤激光器和光纤放大器中,泵浦耦合技术作为其核心技术, 目的是要把几十瓦甚至数百瓦的LD泵浦光功率耦合入直径只有数百微米的双 包层光纤内包层,以获得高的泵浦功率。侧面泵浦耦合作为一种重要的泵浦 方式,很好地利用了双包层光纤的特点。其中,光纤角度磨抛耦合技术,是 指将泵浦光纤的端面进行有角度(倾斜)磨抛,再将其端面与双包层光纤侧 面耦合的技术。这种技术具有耦合效率高,对双包层光纤纤芯无损伤等特点, 成为光纤激光器侧面抽运的研究热点之一。但是,该技术中通常使用的光学 胶,在较高的泵浦光功率注入下会受热而失效和烧蚀,导致侧面耦合器无法 工作。

对此,欧攀等在《双包层光纤激光器的熔接型侧面耦合器》(激光技术, Vol.32,No.1,2008)一文中,提出了采用CO2激光器制作熔接型侧面耦合器的 方法,并进行了实验研究,在一定程度上解决了角度磨抛耦合技术无法承受高 抽运光功率密度的问题。但是,在熔接过程中,需要将两段耦合光纤的接触 面融化,而熔融石英的软化温度在1700℃以上,制作过程中的高温以及较大 的熔接区域,会在一定程度上会破坏双包层光纤的结构,尤其会使双包层光 纤的纤芯结构和尺寸发生变化,从而影响泵浦光的耦合效率和纤芯光束的传 输,进而影响输出光的光束质量。在高功率运转过程中由于纤芯激光功率的 泄露,会影响光纤激光器的效率,甚至会把光纤烧毁。

发明内容

针对上述问题,本发明提供一种利用低熔点介质实现光纤侧面熔接耦合 的方法及耦合器,该方法利用熔点低于石英光纤的介质(低熔点玻璃或低熔 点石英),可以在不破坏光纤纤芯结构的前提下,实现光纤的侧面熔接耦合。

为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:

利用低熔点介质实现光纤侧面熔接耦合的方法,是一种采用低熔点介质 熔接泵浦光纤的端面和包括双包层在内的多包层光纤侧面的熔接耦合方法, 依次含有以下步骤:

步骤(1),分别将待熔接的双包层光纤和泵浦光纤进行预处理,露出内 包层;

步骤(1.1),除去所述双包层光纤表面待制作熔接侧面处的涂覆层,露 出内包层;

步骤(1.2),除去所述泵浦光纤表面靠近磨抛端一段的涂敷层,并将该 磨抛段的端面按照5°~30°角进行端面磨抛;

步骤(2),在距离所述双包层光纤包层的待熔接平面0.5mm~3mm处,平 行放置所述泵浦光纤的已磨抛端面;

步骤(3),在所述泵浦光纤的已磨抛端面均匀贴上粒状或片状,熔点低 于石英制光纤的低熔点玻璃,并把所述片状低熔点玻璃片紧贴所述双包层光 纤包层的待熔接平面;

步骤(4),用CO2激光器加热所述待熔接区域的低熔点玻璃,在熔接过程 中,始终保持紧贴状态,从而实现所述泵浦光纤和双包层光纤的熔接。

所述低熔点玻璃,可以用熔点低于所述石英制光纤的低熔点石英和玻璃 光纤代替。

所述方法在双包层光纤包层表面的至少一个点上实现与泵浦光纤的熔接 耦合。

所述CO2激光器,可以用氢氧焰、或丙烷气、或微粒子喷灯代替。

所述双包层光纤包层的平面,是D型、六边形、或八边形、矩形包层的 一个平面,或在双包层光纤的包层侧面加工实现的。

本发明由于采取以上技术方案,具有以下有优点:本发明采用熔点远低 于光纤的介质作为熔接介质(一般而言,光纤的熔点在1700℃以上,本发明 中采用的低熔点玻璃的熔点在400℃-500℃左右,低熔点石英的熔点在 1400℃-1500℃左右),因而可以在温度远低于石英光纤熔点的情况下完成熔 接,同时不会引起光纤纤芯结构的微形变,这将有助于泵浦光在耦合器中的 传输,提高耦合效率;同时还有助于高功率信号光的传输。此外,本发明中 使用的低熔点石英,其折射率为1.45853,与作为光纤材料的熔融石英的折射 率(n=1.458)非常接近,因而有助于泵浦光和信号光在耦合器各界面的传输, 避免因折射率偏差过大造成的耦合效率降低的现象,保证较高的耦合效率。 这类耦合器可以应用于单点侧面泵浦耦合、多点侧面泵浦耦合以及分布式抽 运耦合光纤激光器中。

附图说明

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