[发明专利]一种高稳定性光纤激光器

说明书

本发明公开一种高稳定性光纤激光器，包括设置于谐振腔内的合束器，泵浦光纤的第一锥形段与信号光纤上的耦合区熔融耦合形成合束器，谐振腔中的增益光纤吸收泵浦光纤经合束器送入谐振腔的泵浦光，形成激光后输出，本申请公开的合束器位于谐振腔内，避免了过高功率的泵浦光直接注入光纤光栅，提升了激光器的稳定性，使单谐振腔激光器能够输出更高功率的激光；相较于端面泵浦技术，本发明中泵浦光纤与信号光纤侧面熔融耦合，信号插损几乎为零，极大地提高了泵浦效率，因此显著减少了耦合时产生的热量，提高了激光器的光光转换效率，保证光纤激光器高功率输出，同时使光纤激光器的稳定性得以进一步提升。

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，具体涉及一种高稳定性光纤激光器。

背景技术

泵浦耦合器是光纤激光器和光纤放大器中使用的重要器件，具有在不影响主光路传输的前提下，通过泵浦光纤将单路或者多路LD泵浦光引导进入光纤中为激光器提供所需的泵浦功率的优点。

现有的泵浦耦合器产品的制作工艺一般是将由中间信号光光纤和周围泵浦光纤构成的光纤束进行拉锥，直到锥腰直径和双包层光纤直径一样时，将光纤束从锥腰处切断并和双包层光纤进行端面熔接。如ZL201410224237.8公开了一种基于光纤腐蚀的(N+1)×1光纤端面泵浦合束器，该专利中公开的信号输入光纤需要与泵浦光纤烧结连接使其成为一光纤束后沿径向切平，再将光纤束与输出双包层光纤通过端面连接。

这类结构虽然能够比较有效的把泵浦光耦合入双包层光纤中，但较大功率的泵浦光从端面进入内包层，容易造成端面的热损伤，因此，限制了进入内包层的泵浦光功率的增加，从而限制了光纤激光器输出功率的进一步提高。

为克服上述问题，本技术领域内应拥有侧面泵浦耦合技术，现有的侧面泵浦耦合方式主要有：V槽侧面泵浦耦合、嵌入反射镜式泵浦耦合、角度磨抛侧面泵浦耦合等，其中：

V槽侧面泵浦耦合通过在信号光纤上开设V型槽与泵浦光纤实现耦合，由于V槽嵌入内包层，因此对于内包层内传输的泵浦光有较大损耗，不利于多点注入式泵浦功率的扩展；

嵌入反射镜式泵浦耦合方式是在V槽刻蚀方式上的改进，但与V槽侧面泵浦法相似，在内包层中刻槽会影响泵浦光的传输，耦合形成的合束器损耗高，因此嵌入透镜式泵浦耦合难以用于双包层光纤的多点泵浦。

角度磨抛侧面泵浦耦合是将端面按一定角度磨抛好的泵浦光纤用折射率相近的光学胶胶合在双包层光纤的内包层上，并固定好两纤的相对位置，泵浦光即可由泵浦光纤侧面耦合进入双包层光纤的内包层。通常该技术要求泵浦光纤端面的磨抛角较大，对于光纤端面磨抛工艺提出了很高的要求，为保证耦合效率，需要在很小的抛磨角度下保持磨抛后泵浦光纤的完整性是很困难的，若泵浦光纤破损则会导致泵浦光的泄露，这是其限制耦合高功率泵浦光的主要原因。另外此种侧面耦合器的制作工艺复杂，成品率低，不利于工厂批量化生产；其次，在高泵浦功率下，光学胶难以承受其功率密度会导致挥发或分解，使耦合效率下降。

此外，由于上述耦合方式形成的合束器泵浦耦合效率低或信号损耗高，导致合束器在高功率输出时发热严重，容易损坏，因此，需要将合束器设置于谐振腔外。由于合束器设置于谐振腔外，造成泵浦光直接注入光纤光栅，而光纤光栅的制作工艺决定了其无法承受过高的泵浦功率，因此该结构限制了单谐振腔光纤激光器向更高功率发展。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种高稳定性光纤激光器，泵浦光纤和信号光纤耦合形成的合束器位于谐振腔内，避免了过高功率的泵浦光直接注入光纤光栅，提升了激光器的稳定性，使单谐振腔激光器能够输出更高功率的激光；与传统的泵浦技术相比，本申请公开的侧面熔融泵浦结构的信号插损几乎为零，并且极大地提高了泵浦效率，保证光纤激光器高功率输出的同时，使光纤激光器的稳定性得以进一步提升。