[发明专利]变径光纤及基于变径光纤的全光纤激光振荡器

说明书

本发明公开了一种变径光纤，所述变径光纤由内至外依次包括纤芯、内包层、外包层，纤芯包括依次连接的第一纤芯区、第二纤芯区及第三纤芯区，第一纤芯区与第三纤芯区的横截面尺寸大于第二纤芯区的横截面尺寸；内包层与外包层的横截面尺寸沿光纤长度方向恒定不变。本发明还公开了一种基于变径光纤的全光纤激光振荡器，包括依次连接的半导体激光器、泵浦信号合束器、高反射光纤光栅、增益光纤、低反射光纤光栅、包层光滤除器、光纤端帽，其中的增益光纤即为变径光纤。本发明目的在于解决现有技术中普通的全光纤振荡激光器难以同时抑制模式不稳定效应和受激拉曼散射效应以及全光纤激光振荡器功率进一步提升受到限制的技术问题。

技术领域

本发明属于光纤激光器领域，更具体地，涉及一种变径光纤及基于变径光纤的全光纤激光振荡器。

背景技术

光纤激光器一般包括光纤激光振荡器和基于主振荡功率放大结构的放大器两种。与主振荡功率放大结构的光纤激光器相比，光纤激光振荡器具有结构简单、稳定性好、成本低廉的优点，且谐振腔的光栅对高阶模的反射率要小于基模，能一定程度地抑制高阶模式的产生，进而抑制模式不稳定。一般而言，为了抑制模式不稳定效应，我们采用纤芯尺寸较小的增益双包层光纤。然而，较小的纤芯尺寸就意味着更容易产生非线性效应，如受激拉曼散射效应，较强的非线性效应会损坏器件，造成损失。

对于普通的全光纤振荡激光器，所采用的是常规的双包层增益光纤，该种增益光纤的纤芯尺寸是沿着光纤纵向均匀不变的，难以同时抑制模式不稳定效应和受激拉曼散射效应，这就限制了全光纤激光振荡器功率的进一步提升。

目前已有一些公开报道利用纤芯直径纵向渐变光纤构成激光器，但是这些光纤的纤芯尺寸和包层尺寸都随着光纤纵向渐变，导致泵浦光在包层传输时会有较大损耗，并伴随着热的产生，可能导致光纤的烧毁,难以实现高功率的光纤激光输出。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种变径光纤及基于变径光纤的全光纤激光振荡器，其目的在于解决现有技术中普通的全光纤振荡激光器难以同时抑制模式不稳定效应和受激拉曼散射效应以及全光纤激光振荡器功率进一步提升受到限制的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种变径光纤，所述变径光纤由内至外依次包括纤芯、内包层、外包层，所述纤芯包括依次连接的第一纤芯区、第二纤芯区及第三纤芯区，所述第一纤芯区与所述第三纤芯区的横截面尺寸大于所述第二纤芯区的横截面尺寸；所述内包层与所述外包层的横截面尺寸沿光纤长度方向恒定不变。

优选地，所述第二纤芯区的横截面尺寸沿纤芯长度方向由大变小再变大。

优选地，所述第一纤芯区、第二纤芯区、第三纤芯区的横截面为圆形，且所述第一纤芯区与所述第三纤芯区的直径相同。

优选地，所述第二纤芯区为弧形凹陷结构，且所述第二纤芯区的两端面直径分别与所述第一纤芯区与所述第三纤芯区的相同。

优选地，所述第一纤芯区与所述第三纤芯区的直径为40μm～50μm，长度为1m～10m。

优选地，所述第二纤芯区的中间段横截面尺寸不小于20μm，所述第二纤芯区的长度为1m～5m。

优选地，所述纤芯与所述外包层的横截面为圆形，所述内包层的横截面为圆形或正多边形。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于变径光纤的全光纤激光振荡器，包括依次连接的半导体激光器、泵浦信号合束器、高反射光纤光栅、增益光纤、低反射光纤光栅、包层光滤除器、光纤端帽，所述增益光纤为上述任一项所述的变径光纤。

优选地，所述低反射光纤光栅的反射率为4％～50％；所述低反射光纤光栅输出尾纤的纤芯直径与所述第一纤芯区与第三纤芯区中的一个纤芯区的横截面尺寸相同。