[发明专利]一种肩并肩式侧泵浦耦合器及其制备方法

说明书

技术领域

　　本发明涉及光纤器件技术领域，具体涉及一种肩并肩式侧泵浦耦合器及其制备方法。

背景技术

在现有技术中，公知的技术是：光纤激光器具有体积小、光束质量优异、工作稳定可靠和环境适应性强等突出优点，在科学研究领域、光电对抗等军事领域以及工业加工的民用领域具有广阔的应用前景，已经成为是当今激光技术发展最快和最具活力的一个领域。

泵浦耦合器是光纤激光器的核心器件，从泵浦耦合方式上主要分为端泵浦耦合器和侧泵浦耦合器两类，其中，侧泵浦耦合器在缓解高功率光纤激光器泵浦耦合时的热管理方面具有较大的应用优势，不过应用于数千瓦甚至更高功率光纤激光器的侧泵浦耦合器需要解决提高总泵浦功率和降低增益光纤纤芯以及泵浦光纤插入损耗两个关键技术问题。

国内外的研究人员提出了多种侧泵浦耦合器设计及制备方法。申请号为CN2010101103239.3，授权公告号为101777723 B、名称为高功率光纤侧泵浦耦合器及其制作方法，申请号为CN201110422410.1，名称为光纤合束器及其制造方法的中国专利以及专利号为US5999673，名称为一种在多模泵浦光与增益光纤之间实现泵浦的耦合结构的美国专利中提出了侧泵浦耦合器制作方法，其中：CN2010101103239.3和US5999673专利需要首先对泵浦光纤进行拉锥等预处理，然后缠绕在双包层增益光纤内包层侧面并熔融在一起，该方法制作工艺较繁琐，且泵浦耦合损耗较大；CN201110422410.1专利将有源光纤玻璃棒和无源光纤剥离棒沿轴向组合在一起形成复合预制棒，然后将预制棒拉丝即形成一种侧泵浦耦合器，该方法生产效率高、制作的耦合器耦合效率高，但是，由于复合预制棒拉丝后形成的特种光纤中的增益光纤和泵浦光纤耦合界面处于物理熔接状态，因此在制作高功率光纤激光器时的后处理剥离环节难度非常大，这是现有技术所存在的不足之处。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种肩并肩式侧泵浦耦合器及其制备方法的技术方案，该方案能够为了克服现有技术中泵浦耦合器耦合损耗大或者后处理剥离难度大的不足，该泵浦耦合器可以提供高功率、低损耗的泵浦，具有结构简单、耦合损耗小、功率扩展性好、便于热管理等优点，可应用于研制高功率光纤激光器系统。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种肩并肩式侧泵浦耦合器，包括：泵浦光纤、增益光纤内包层、增益光纤纤芯、外包层、保护涂层和可剥离标记；可剥离标记设置于泵浦耦合器可剥离区域的保护涂层上面；两个可剥离标记之间的区域为泵浦耦合器的耦合区域；增益光纤纤芯设置于增益光纤内包层内；泵浦光纤与增益光纤内包层肩并肩并行排列在一起；外包层覆盖在泵浦光纤和增益光纤内包层外围；保护涂层覆盖在外包层的外围。

　　作为本方案的优选：所述的肩并肩式侧泵浦耦合器长度是10m～30m。

作为本方案的优选：所述的与增益光纤内包层（2）肩并肩排列的泵浦光纤（1）数量为1根～6根。

作为本方案的优选：所述的与增益光纤内包层（2）肩并肩排列的每根泵浦光纤（1）在多个可剥离区域形成的泵浦输入点数量为2～4个。

作为本方案的优选：所述的泵浦光纤（1）的折射率不大于增益光纤内包层（3）的折射率。

一种肩并肩式泵浦耦合器的制备方法，其制备方法分以下步骤进行：

a.采用常规方法制备所需的增益光纤和泵浦光纤预制棒；

b.根据耦合区域长度L1和可剥离区域长度L2的设计值在泵浦光纤预制棒侧面加工一定周期的环形凹槽；

c.将增益光纤预制棒和带凹槽的泵浦光纤预制棒紧密贴合在一起，形成组合预制棒；

d.加热高温炉的温度至1900℃左右时对组合预制棒同时进行拉丝操作，使增益光纤和泵浦光纤能肩并肩紧密地贴合在一起；

e.对拉丝合束后的玻璃丝同时进行外包层涂覆和保护涂层涂覆处理，并在可剥离区域的保护涂层外面打上可剥离标记，即形成增益光纤内包层和泵浦光纤肩并肩排列的带可剥离标记的特种光纤；

f.取上述制备获得的一段有可剥离标记的特种光纤，去除特种光纤位于可剥离区域内的外部保护涂层和外包层，再将特种光纤位于可剥离区域内裸露的泵浦光纤与增益光纤内包层剥离开，然后在剥离后的泵浦光纤和增益光纤内包层外部均匀涂覆一层外包层涂料即构成一个完整的肩并肩式侧泵浦耦合器