[发明专利]一种保偏光纤泵浦合束器及其制作装置与方法

权利要求书

1.一种保偏光纤泵浦合束器包括了作为信号输入通道的保偏光纤(1)、泵浦光纤(2)、输出光纤，其特征在于：还包括保偏光纤转接纤(4)，所述保偏光纤转接纤(4)设置在作为信号输入通道的保偏光纤(1)与输出光纤之间，保偏光纤转接纤(4)通过其模式匹配段(3)与作为信号输入通道的保偏光纤(1)进行模式匹配，所述模式匹配段(3)为保偏光纤转接纤(4)端部的锥形体，所述锥形体与信号输入通道的保偏光纤(1)的连接端的直径与作为信号输入通道的保偏光纤(1)纤芯的直径相同，多根的泵浦光纤(2)在模式匹配后的保偏光纤(1)、模式匹配段(3)及保偏光纤转接纤(4)外部均匀布置。

2.根据权利要求1所述的保偏光纤泵浦合束器，其特征在于：所述泵浦光纤(2)的数量为六根。

3.一种用于生产权利要求1或2所述的保偏光纤泵浦合束器的装置，其特征在于：包括了二氧化碳光纤熔接设备、保偏光纤夹具(5)、光纤束夹具(7)、胶水固化系统(8)、加热源(9)、切割垫板(10)、拉锥设备右侧夹具(11)、端面观测系统(12)、拉锥设备左侧夹具(13)、切割刀(14)；二氧化碳光纤熔接设备用于加热拉伸保偏光纤转接纤(4)使其形成模式匹配段(3)并与作为信号输入通道的保偏光纤(1)进行模式匹配，保偏光纤夹具(5)夹持匹配后的保偏光纤(1)，光纤束夹具(7)夹持光纤束(6)中由保偏光纤(1)与泵浦光纤(2)组成的一端，拉锥设备右侧夹具(11)夹持保偏光纤转接纤(4)与泵浦光纤(2)组成的光纤束(6)的另一端；光纤束夹具(7)固定于由高精度导轨与支架组成的拉锥设备左侧夹具(13)上，通过移动拉锥设备左侧夹具(13)将保偏光纤泵浦合束器拉紧，端面观测系统(12)用于观察光纤束端面情况，加热源(9)、切割垫板(10)、切割刀(14)放置于光纤合束器周边，用于加热和切割光纤合束器，胶水固化系统(8)用于注入和固化胶水。

4.根据权利要求3所述生产保偏光纤泵浦合束器的装置，其特征在于：所述光纤束夹具(7)为薄壁金属管、陶瓷套管。

5.根据权利要求3所述生产保偏光纤泵浦合束器的装置，其特征在于：所述加热源(9)为二氧化碳激光器、石墨丝。

6.根据权利要求3所述生产保偏光纤泵浦合束器的装置，其特征在于：所述端面观测系统(12)的放大倍数为十倍以上。

7.根据权利要求3所述生产保偏光纤泵浦合束器的装置，其特征在于：所述固化胶水为紫外固化胶水、低流动性热固化胶水。

8.一种制作权利要求1或2所述的保偏光纤泵浦合束器的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：保偏光纤转接及模式匹配；

在作为信号输入通道的保偏光纤(1)与输出光纤之间接续一段纤芯直径尺寸略大的保偏光纤转接纤(4)，采用纤芯加热扩散及辅助拉伸方法对保偏光纤转接纤(4)的一端拉伸，产生一个锥形部分作为模式匹配段(3)，并保证拉伸端的保偏光纤转接纤(4)的纤芯直径与作为信号输入通道的保偏光纤(1)的纤芯直径相同，随后将模式匹配段(3)与作为信号输入通道的保偏光纤(1)进行模式匹配；

步骤二：工装夹具对轴；

将数根泵浦光纤(2)围绕在匹配后的保偏光纤周围形成一个光纤束(6)，并利用胶水固定外圈的泵浦光纤(2)于光纤束夹具(7)上，使其夹持所形成光纤束(6)，完成后，位于外圈光纤中央的保偏光纤处于较为松动的状态，梳理光纤束(6)并使其端面排列整齐并对准一个端面观测系统(12)，利用马达驱动夹持作为信号输入通道的保偏光纤(1)的保偏光纤夹具(5)使其绕自身轴线缓慢旋转，调整中间的保偏光纤与周围的泵浦光纤的位置，达到预期的角度位置后，再利用针筒将高流动性的胶水注入保偏光纤与外圈光纤的缝隙中，进行固化，固化的同时，拉锥设备左侧夹具(13)保持光纤束的张力；

步骤三：微熔融加热；

将光纤束(6)的一端固定于拉锥设备右侧夹具(11)，另一端通过光纤束夹具(7)固定于拉锥设备左侧夹具(13)，利用加热源(9)对光纤束(6)进行加热，加热程度恰好使光纤束达到软化温度并相互粘连在一起，加热过程中控制加热温度不会过高而导致光纤过度软化下垂，并通过拉锥设备左侧夹具(13)对光纤施加轻微的张力，使其保持绷直状态；

步骤四：熔锥切割；

加热源(9)对已经粘连的光纤束(6)进行往复扫描加热，使各光纤之间深度熔融，加热的同时利用拉锥设备将光纤束加热的区域拉细呈锥形，切割刀(14)随后对含有保偏光纤的光纤束(6)进行切割，同时以光纤纤芯为圆心，在切割点对称位置放置一个切割垫板(10)作为支撑。