[发明专利]光纤之间激光耦合的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤激光器和光纤放大器，特别是用于高功率光纤激光器或放大器中双包层光纤和传能光纤之间的激光耦合方法。

背景技术

在大功率的光纤激光器和光纤放大器中，需要把传能光纤中的泵浦激光，传输到双包层光纤的内包层中。如果两根光纤的直径相同或相近，则直接把两根光纤的端面焊接在一起，如果两根光纤的直径差别较大，则采用分立的光学元件把传能光纤中的激光先准直，然后聚焦到双包层光纤的端面上，将激光能量耦合进双包层光纤的内包层中。直接焊接的方法在于焊接点总会产生一定的损耗，焊接点能耐受的激光功率通常要小于光纤本身的破坏阈值。而且，双包层光纤的纤芯中产生的激光容易返回到传能光纤中，造成与传能光纤连接在一起的激光二极管泵浦源的损坏。用分立的光学元件耦合的方法受双包层光纤端面的激光破坏阈值的限制，也受光纤工作的环境影响。现有光纤耦合方法中的这些问题，限制了大功率激光在光纤之间的耦合。

本发明设计了一种不受光纤端面激光破坏阈值限制的激光耦合方法，而且可以在一根双包层光纤的内包层上的多个位置上熔接多根传能光纤，避免了在光纤端面集中很大的激光功率，大大提高了光纤之间的激光耦合效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的问题，提供一种光纤之间的激光耦合方法，在双包层光纤内包层的侧面焊接传能光纤，以便把传能光纤中的激光耦合进双包层光纤的内包层中。具有耦合功率大，可以在一根双包层光纤上焊接多根传能光纤等特点。

本发明的技术解决方案原理是：

将传能光纤和双包层光纤的一段外包层及涂覆层去除，在传能光纤纤芯和双包层光纤内包层内传输的激光因为空气的折射率远小于光纤材料的折射率，因此也不会泄露出来。当传能光纤的纤芯和双包层的内包层熔接在一起时，因为两根光纤的材料一致，折射率相同，当激光通过这个熔合面时，传能光纤内传输的激光就能通过这个熔接面渗透进双包层光纤的内包层中。只要这个熔合面的长度足够，传能光纤内的激光就可以全部传输进双包层光纤的内包层，从而实现两根光纤之间的激光耦合。由于这个熔合面的面积要远大于光纤的端面，因此可以耦合更高的激光功率。

本发明的技术解决方案如下：

一种光纤之间激光耦合的方法，其特点在于该方法包括下列步骤：

①将待耦合的双包层光纤的涂覆层和外包层去除一段裸露出内包层；

②将待耦合的传能光纤去除涂覆层裸露出纤芯；

③将所述的传能光纤裸露的纤芯与所述的双包层光纤裸露的内包层紧靠在一起，用激光焊接的方法，使所述的传能光纤裸露的纤芯与所述的双包层光纤裸露的内包层的接触面熔合成熔合层，熔合层的深度不应碰到所述的双包层光纤的纤芯。

所述的双包层光纤和传能光纤之间的熔合层的长度根据需要耦合的激光功率决定，一般一段熔合层的长度≤10厘米，一段耦合不够，可以在一根双包层光纤的内包层上不同位置，熔接多根传能光纤。

所述的双包层光纤的内包层截面可以是任何形状的，所述的纤芯是单模的或是多模的。

所述的双包层光纤的任意位置去除涂覆层及外包层裸露的内包层的长度应略小于所述的传能光纤去除涂覆层后裸露的纤芯的长度。

本发明的技术效果：

1、本发明方法，在传能光纤中传输的激光就能通过熔合面全部传输到双包层光纤中。

2、本发明方法可以应用于高功率光纤激光器或放大器中，同时具有可以承受的激光功率大，能实现多点耦合等特点。以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

3、本发明具有结构简单，可以在一根双包层光纤上的多个位置熔接多根传能光纤，避免了在一根光纤的耦合面上传输太大的激光功率。与现有的光纤端面耦合传输激光相比，避免了光纤端面不能承受过大激光功率的限制，可以应用于高功率光纤激光器或高功率光纤放大器中的泵浦光耦合。

附图说明

图1为本发明实现光纤之间激光耦合的结构示意图。

图2为本发明的实施例的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明光纤之间激光耦合的方法，该方法包括下列步骤：

①将待耦合的双包层光纤1的涂覆层2及外包层3去除一段裸露出内包层4；

②将待耦合的传能光纤6去除涂覆层8裸露出纤芯7；

③将所述的传能光纤裸露的纤芯7与所述的双包层光纤1裸露的内包层4紧靠在一起，用激光焊接的方法，使所述的传能光纤裸露的纤芯7与所述的双包层光纤1裸露的内包层4的接触面熔合成熔合层9，熔合层9的深度不应碰到所述的双包层光纤1的纤芯5。

下面举一个具体的实施例：

例如一台输出激光功率10W全光纤化光纤激光器，光纤光栅(13)之后的双包层光纤的纤芯直径为20μm，内包层直径为400μm，需要两个10W的激光二极管(10、11)作为泵源，激光二极管的输出光纤为200μm的传能光纤。在双包层光纤靠近光纤光栅的地方，间隔一定距离分别去除两段外包层和涂覆层。两个激光二极管输出光纤的输出端也分别去除一段涂覆层，把去除涂覆层的200μm纤芯紧靠在双包层光纤去除外包层和涂覆层的内包层上，用激光焊接的方法把两根光纤的接触面焊接在一起，产生一层融合面。激光二极管输出的泵浦激光通过这两个熔合面耦合进双包层光纤的内包层中。如果需要制作更大的光纤激光器，可以在双包层光纤上焊接更多的激光二极管。