[发明专利]光纤激光器、增益光纤及其制作方法、光束整形系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光和光纤领域，尤其涉及一种光纤激光器、增益光纤及其制作方法，还有用于耦合的光束整形系统。

背景技术

光纤激光器作为激光器的一种，在激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割等领域都有重要的应用。目前的光纤激光器，一般需要较长的增益光纤来达到充分吸收泵浦光的目的，以实现高功率光纤激光器，而且对大功率泵浦LD的要求也比较高，成本难以降低。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种光纤激光器及其增益光纤，还有用于将大功率低成本多模LD泵浦光耦合进该增益光纤的光束整形系统，以及增益光纤的制作方法。可实现短光纤增益介质高吸收泵浦、低成本的高功率光纤激光器。

为达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种光纤激光器，包括泵浦LD、泵浦耦合系统和增益光纤，所述增益光纤的一端镀有对泵浦光和振荡光均高反的第一膜层，另一端镀有对泵浦光高反、对振荡光增透的第二膜层；其中一端面设有对泵浦光增透的微孔，或者在增益光纤侧面设置用于输入泵浦光的微透镜；所述泵浦LD发出的泵浦光通过泵浦耦合系统经过所述微孔或微透镜进入增益光纤，并在增益光纤内反复全内反射进行多次泵浦。

进一步的，所述增益光纤包括纤芯、套于纤芯外的光纤棒和光纤棒外面的外包层；或者所述增益光纤包括纤芯和套于纤芯外的毛细管，纤芯与毛细管通过SiO₂气溶胶相溶为一体。

进一步的，所述微孔偏离增益光纤的轴心。

进一步的，所述微孔为圆形、椭圆形、三角形或多边形；所述微孔与增益光纤端面的面积比在1/100~1/5之间。

进一步的，所述泵浦耦合系统包括沿泵浦光路依次设置的第一透镜、半波片或90°旋光元件、双折射晶体和第二透镜；所述泵浦LD发出的泵浦光经第一透镜准直之后成为光斑为椭圆形的平行光，所述半波片置于椭圆形光斑长轴的一半的光路上。

本发明的另一技术方案为用于上述光纤激光器的具有泵浦微孔的增益光纤，一端镀有对泵浦光和振荡光均高反的第一膜层，另一端镀有对泵浦光高反、对振荡光增透的第二膜层；其中一端面设有对泵浦光增透的微孔，或者在增益光纤侧面设置用于输入泵浦光的微透镜；泵浦光通过所述微孔或微透镜进入增益光纤，并在增益光纤内反复全内反射进行多次泵浦。

进一步的，所述增益光纤包括纤芯、套于纤芯外的光纤棒和光纤棒外面的外包层；或者所述增益光纤包括纤芯和套于纤芯外的毛细管，纤芯与毛细管通过SiO₂气溶胶相溶为一体；所述微孔偏离增益光纤的轴心位置。

本发明提供的制作具有泵浦微孔增益光纤的方法，包括如下步骤：1）在增益光纤端面用紫外胶固化一微小区域；2）对整个增益光纤端面进行镀膜；3）去除紫外胶上面的膜层；4）去除紫外胶。

本发明的又一技术方案，一种光束整形系统，用于将泵浦光整形耦合到具有泵浦微孔的增益光纤，包括沿光路依次设置的第一透镜、半波片或90°旋光元件、双折射晶体和第二透镜；所述泵浦LD发出的泵浦光经第一透镜准直之后成为光斑为椭圆形的平行光，所述半波片置于椭圆形光斑长轴的一半的光路上。

进一步的，所述第一透镜的焦距大于第二透镜的焦距。

本发明的有益效果为：通过在双包层增益光纤上设置偏离轴心的泵浦微孔或微透镜，使得耦合的泵浦光在较短的光纤增益介质内反复全内反射进行多次泵浦，实现短增益光纤的高吸收泵浦；并通过光束整形系统将椭圆光斑的泵浦光整形并缩小成小圆光斑，以提高泵浦微孔的耦合效率，便于利用大功率低成本的多模LD进行泵浦。该光纤激光器具有短增益光纤、低成本的多模LD泵浦，提高了增益光纤对泵浦的吸收率，降低了成本，实现了低成本的高功率光纤激光器结构。

附图说明

图1为本发明光纤激光器结构示意图；

图2为本发明增益光纤实施例一结构示意图；

图3为图2所示增益光纤左端面示意图；

图4为本发明增益光纤实施例二结构示意图；

图5为本发明增益光纤制作过程示意图；

图6为本发明光束整形系统结构意图。

附图标记：1、泵浦LD；2、泵浦耦合系统；21、第一透镜；22、双折射晶体；23、半波片；24、第二透镜；3、增益光纤；31、第一膜层；32、第二膜层；33、微孔；34、纤芯；35、光纤棒；36、外包层；37、毛细管；4、紫外胶。

具体实施方式