[发明专利]大功率光纤功率合束器

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率合成装置，特别是一种大功率光纤功率合束器，可广泛应用于大功率光纤激光器、光纤放大器及半导体直接耦合光纤激光器的制造中。

背景技术

大功率光纤功率合束器是将多根光纤的光耦合到一根光纤中的装置，是光纤激光器、光纤放大器及半导体直接耦合光纤激光器中使用的关键器件。在光纤激光器和光纤放大器中，需要该器件将泵浦光和信号光耦合到增益光纤中，实现泵浦光向信号光的转移。在半导体直接耦合光纤激光器中，通常需要将很多光纤中的光汇集到一根光纤中，实现大的功率。

目前普遍采用光纤拉锥技术制造大功率光纤功率合束器，这种技术存在的主要问题是无论泵浦光还是信号光都有比较大的插入损耗(10％左右)，此外，这些泄露的光会在器件中产生热量，使器件工作特性下降，严重时会使器件损坏。

发明内容

本发明的目的主要是提供能大幅降低合束过程中光信号损耗的合束器制造方案，用该方案制造的合束器还可以在器件内部降温，使器件长期稳定可靠工作，同时，器件成本降低。

本发明的第一个技术方案概括如下：

大功率光纤功率合束器包括N(N大于1)根输入光纤、一根输出光纤、壳体、匹配液及匹配液交换装置，其特征是：N根输入光纤光轴平行地粘接在一起，并穿过壳体上的孔密封设置在壳体上；单根输出光纤穿过壳体上的孔密封设置在壳体上，其光轴与输入光纤光轴平行，位于壳体内的端部与N根输入光纤组的端部对齐并靠在一起；匹配液设置在壳体内输入光纤端部和输出光纤端部之间的区域；匹配液交换装置内部装有匹配液，位于壳体外部，它通过壳体上靠近匹配液设置区域设置的孔与壳体内部的匹配液进行交换。

该方案所述N根输入光纤或者侧面熔粘到一起，或者侧面胶粘到一起。

该方案所述N根粘接在一起的输入光纤的端面磨成平面，且该平面的法线与光轴有一定的夹角；所述输出光纤的端面磨成平面，且该平面的法线与光轴有一定的夹角，并与输入光纤端面的夹角相同。

该方案所述N根粘接在一起的输入光纤的端面磨成球面，所述输出光纤的端面磨成球面，两者在壳体内在一定轴向力作用下中心部位物理接触。

该方案所述的输入光纤或者是多模光纤，或者是单包层大模场光纤，或者是双包层光纤；所述的输出光纤或者是多模光纤，或者是双包层光纤。

在该方案中，所述匹配液交换装置内的匹配液与壳体内的匹配液或者通过热对流进行交换，或者通过强制流动进行交换。

基于相同思路的本发明的第二个技术方案概括如下：

大功率光纤功率合束器，包括N(N大于等于1)根输入光纤、一根输出光纤、壳体、匹配液及匹配液交换装置，其特征是：输出光纤的柱面上刻有环形槽，N根输入光纤光轴与输出光纤光轴平行的粘接在槽内的中心剩余输出光纤上，并使输入光纤的端部靠近输出光纤上槽区的垂直于光轴的端面；该环形槽区通过壳体上的一对通孔密封设置在壳体内部；匹配液设置在壳体内输入光纤端部和输出光纤环形槽区端部所在的区域；匹配液交换装置内部装有匹配液，位于壳体外部，它通过壳体上靠近匹配液设置区域设置的孔与壳体内部的匹配液进行交换。

该方案所述的输入光纤为多模光纤，其端面被磨成平面，该平面的法线与光轴有一定夹角。

该方案所述的所述的输出光纤为双包层光纤。

在该方案中，所述匹配液交换装置内的匹配液与壳体内的匹配液或者通过热对流进行交换，或者通过强制流动进行交换。

本发明的效果在于；可以提供合成效率高、工作可靠及成本低的大功率光纤功率合束器。

附图说明

图1为本发明提出的第一种大功率光纤功率合束器的结构示意图。

图2为本发明提出的第一种大功率光纤功率合束器中输入光纤和输出光纤端面的一种结构示意图。

图3为本发明提出的第一种大功率光纤功率合束器中输入光纤和输出光纤端面的另一种结构示意图。

图4为本发明提出的第二种大功率光纤功率合束器的结构示意图。

图5为本发明提出的第二种大功率光纤功率合束器的局部端面耦合结构示意图。

图6A、图6B及图6C为本发明提出的大功率光纤功率合束器中输入光纤和输出光纤截面所采用的结构示意图。

其中：

1表示壳体。2表示粘接在一起的输入光纤，2(1)、2(2)、2(3)分别表示输入光纤中的某根具体光纤。3表示输出光纤。4表示匹配液。5表示匹配液交换装置。

具体实施方式