[发明专利]一种用于光纤激光器的泵浦光剥离器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电子领域，具体涉及一种用于光纤激光器的泵浦光剥离器。

背景技术

光纤激光器由于具有能量装换效率高、结构简单、成本低廉、光束质量高等优点而广泛应用于激光焊接、切割、打孔、表面处理以及打标等工业领域，其主要性能参数有：输出功率、光束质量、整体系统光电转换效率、光纤中残留的泵浦光的多少等。光纤激光器的有源介质通常为掺有稀土元素镱的石英玻璃光纤，其对应的吸收谱大约为910-977纳米，发射谱大约为1032-1064纳米，其有两种典型结构：一种为光纤谐振腔结构，即在光纤中制作一对DBR光栅，DBR光栅的反射率由设计而定，这样在两个DBR光栅之间，就会形成特定波长的光谐振；另一种结构为主震荡-光放大器结构，即光纤激光器的激光由半导体种子光源提供，而光纤有源介质对来自于种子光源的激光加以放大。

当今普遍使用的有源光纤采用双包层结构，由内芯、内包层和外包层组成，其中内芯直径为10微米左右，内包层是厚度为130微米左右的石英玻璃，外包层是厚度为250微米甚至更大的涂覆层。光纤的内芯仅支持单模传输，所以光束质量高，用来传输与放大信号激光；而内包层用来耦合与传输泵浦光，这样的设计既保证了光纤激光的光束质量，同时又增加了泵浦光与有源介质之间的耦合系数，提高了系统整体的能量转换效率。

由于在有源光纤中泵浦光在传播过程中，以指数形式衰减，这样在经过有限长度的有源光纤后，还有部分残留光留在光纤内。如果这些残留光不去除的话，会对系统的稳定性以及性能造成很大影响，为此在系统中需要光剥离器消除残留泵浦光。

光剥离器，可以通过去除有源光纤的涂覆层材料，然后覆以折射率比内包层材料的折射率更高的材料来实现，结构如图3所示，其工作机理是当新的涂覆层材料的折射率比光纤内包层的折射率高时，光将不再被限制在光纤的内包层中，而是逃逸出来。现有的光剥离器在制作过程中，新的涂覆材料会被均匀地涂覆上去，其问题是由于各处光的剥离量与该位置处的剩余光功率成正比，造成了第一个剥离点所剥离的光功率最多，然后依次按照几何级数关系下降，直至最后一个剥离点所剥离的功率远小于第一个剥离点所剥离的功率。这一结果造成了剥离器中的温度分布非常不均匀，第一个剥离点温度要比最后一个剥离点温度高出很多，温度分布的不均匀性有可能通过与器件材料的热膨胀系数的耦合从而对器件的运行可靠性产生影响。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种剥离点所剥离功率相同的用于光纤激光器的泵浦光剥离器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于光纤激光器的泵浦光剥离器，包括光纤芯、包覆于光纤芯外的光纤内包层、包覆于光纤内包层外的涂覆层，所述涂覆层材料的折射率比光纤内包层材料的折射率高，所述涂覆层由尺寸相同的圆环形剥离点排列而成，所述剥离点之间距离沿泵浦光传输方向依次减小，所述剥离点之间的距离满足公式（1）：

d1dn=1(1-α)n-1(1);]]>

式中，d₁为第1剥离点和第2剥离点之间的距离，d_n为第n剥离点和第n+1剥离点之间的距离为，α为剥离点对泵浦光的剥离系数且0<α<1，n为剥离点数。

优化地，所述泵浦光剥离器的剥离点宽度和剥离点数根据涂覆层的材料性质和对泵浦光的总剥离度进行调节。

进一步地，所述剥离点数随涂覆层材料剥离率增加而减少。