[发明专利]侧泵型光纤泵浦信号合束器及其制备方法

说明书

侧泵型光纤泵浦信号合束器及其制备方法，属于合束器领域。侧泵型光纤泵浦信号合束器包括输送光纤和多根泵浦输入光纤，输送光纤分为输入段和输出段，多根泵浦输入光纤环形阵列于输入段的外侧，每根泵浦输入光纤的外周壁与输入段的外周壁贴合连接。制备方法制成包含输送光纤，然后将将空心圆锥夹具套设于输入段的外侧，将多根泵浦输入光纤插入输入段和空心圆锥夹具之间。信号光和泵浦光在不同空间位置耦合入输送光纤，防止热聚积；信号激光不需要经过模式转化传输，损耗极小；泵浦光基本上是分布式注入输入段中，相当于侧面泵浦结构，避免了端面泵浦容易发生局部过热和损伤的问题，增强了器件的可靠性和功率耐受能力，更加适合高功率光纤激光系统。

技术领域

本发明涉及合束器领域，具体而言，涉及侧泵型光纤泵浦信号合束器及其制备方法。

背景技术

高功率光纤激光光源以其一体化、小型化、寿命长、光束质量好等优点，在近十几年来飞速发展，成为工业材料加工、军事国防安全等领域的重要设备或装备。对于振荡-放大(MOPA)结构和反向/双向泵浦结构的全光纤激光器，系统中必须使用光纤泵浦信号合束器，达到同时传输泵浦光和信号激光的目的。

现有的光纤泵浦信号合束器主要是通过以下三种方案实现：方案1，将数根泵浦纤与一根信号纤组成的光纤束用玻璃毛细管紧缚，拉锥毛细管(连同里面的光纤束)直至尺寸匹配输出光纤，在该处切割并熔接输出光纤；方案2，将数根泵浦纤与一根信号纤组成的光纤束使用打结的方式贴合在一起，直接拉锥光纤束直至尺寸匹配输出光纤，在该处切割并熔接输出光纤；方案3，用GT-wave技术将泵浦纤与信号纤拉丝合并到同一根光纤中，实现长距离侧泵。

上述三种方案具有以下缺点：方案1和方案2制作的光纤泵浦信号合束器是用于端泵式光纤激光器/放大器，即所有泵浦光通过同一个光纤端面(熔点)一齐汇入输出光纤，另外信号激光也须通过此处传输，因此熔点处光功率密度相对较大，细微的缺陷都可能导致局部过热致使器件损伤。要实现千瓦级甚至更高功率的光耦合，对熔点的质量要求及其严苛；方案3是光纤激光器/放大器侧泵结构，泵浦光在一定长度上逐渐侧向耦合入信号纤中，避免了熔点的存在，且减小了光耦合的功率密度，增强了器件的可靠器，但是使用的GT-wave技术成本高，实现难度大，工艺关键仅为少数几家公司和单位掌握。

发明内容

本发明的目的在于提供侧泵型光纤泵浦信号合束器，避免了端面泵浦容易发生局部过热和损伤的问题，增强了器件的可靠性和功率耐受能力，更加适合高功率光纤激光系统。

本发明的另一个目的在于提供侧泵型光纤泵浦信号合束器制备方法，制作方法实现简单且成本低。

本发明是这样实现的：

侧泵型光纤泵浦信号合束器，包括输送光纤和多根泵浦输入光纤；

输送光纤设置有至少两层波导结构，位于内层的波导结构为信号激光传导层，位于内层和位于外层的波导结构为泵浦光传导层；输送光纤分为输入段和输出段，输入段的外周壁相对于输出段的外周壁沿径向方向缩进形成台阶面；

每根泵浦输入光纤的直径从一端到另一端逐渐变小，多根泵浦输入光纤环形阵列于输入段的外侧，每根泵浦输入光纤的外周壁与输入段的外周壁贴合连接，每根泵浦输入光纤的直径小端端部与台阶面贴合连接。

可选地，侧泵型光纤泵浦信号合束器还包括空心圆锥夹具；

空心圆锥夹具的内径从一端到另一端逐渐减小，空心圆锥夹具紧箍套设于多根泵浦输入光纤的外侧，空心圆锥夹具的内周壁与每根泵浦输入光纤的外周壁贴合，空心圆锥夹具的直径小端端部与台阶面贴合连接。

可选地，侧泵型光纤泵浦信号合束器还包括信号输入光纤；

信号输入光纤的端部与输入段的端部贴合连接，信号输入光纤的纤芯与输入段的纤芯同轴设置。

侧泵型光纤泵浦信号合束器制备方法，包括以下步骤：