[发明专利]一种平面光波导芯片及波导型单模光纤激光器

说明书

本发明属于激光技术领域，尤其为一种平面光波导芯片及波导型单模光纤激光器，其包括平面光波导芯片主体，所述平面光波导芯片主体用于对接耦合半导体激光器发射的激光，所述平面光波导芯片主体包括入光端和出光端，从所述入光端至所述出光端，波导宽度呈梯度减小，从所述入光端至所述出光端，波导厚度不变，所述出光端的波导厚度和波导宽度相等，本发明有别于传统型光纤激光器的复杂的光学元器件的构成，本单模光纤激光器通过平面光波导芯片这个简单的光学器件可以把大功率半导体激光器所发射的多模激光无损耗地耦合进入纤芯芯径较小的单模光纤中，从而实现大功率激光直接通过单模光纤输出。

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种平面光波导芯片及波导型单模光纤激光器。

背景技术

近年来，光纤激光器技术发展迅猛，由于使用光纤进行激光输出，光纤激光器具有很多便利性能。但行业的其他公司及研究单位大多注重于光纤激光器绝对功率的提升：大多采用多模光纤（如图1）作为出光光纤，而很少有厂家做到纯单模光纤（如图2）的高功率（1W）激光输出。

究其原因，在于传统型光纤激光器（如图3）中，多模激光输出光纤具有较大尺寸的芯径，满足公式d2.405*l/(p*NA)，其中，d为光纤芯径，l为光纤传输波长，NA为光纤数值孔径。多模光纤由于稀土离子掺杂区纤芯直径较大，易于实现激光泵浦光源的耦合及在较短长度内的有源区光纤的离子激发，从而实现大功率激光输出；而单模光纤芯径较小：满足公式d2.405*l/(p*NA)。

对于传统型光纤激光器来说，由于单模光纤芯径小，有源区光纤对泵浦光吸收效率很低，需要很长的有源区光纤进行泵浦光吸收，故目前流行的传统光纤激光器很难把大功率激光耦合进入单模光纤中并发射出去。

单模光纤激光器比多模光纤激光器具备明显的优势：单模光纤激光器由于经单模光纤输出类高斯型激光光束，光束质量很好，M^2因子很小，M^21.05，接近于理想高斯光束，输出后的单模激光在空间衍化规律符合高斯型激光传输公式，易于集成和扩束等变换，可以实现精确的激光加工。而多模光纤激光器输出光束为多模光，是一种混合模式激光，M^2因子较大，输出光纤后的光束在空间衍化无规律，不易集成和扩束，不能进行精确激光加工。另外，由于单模激光光束质量好，光学参量积小，可以实现精确定位，用于精细激光加工领域；多模光纤由于光束质量差，不可以用于精细激光加工领域。

为解决上述问题，本申请中提出一种平面光波导芯片及波导型单模光纤激光器。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种平面光波导芯片及波导型单模光纤激光器，具有可以把大功率半导体激光器所发射的多模激光无损耗地耦合进入纤芯芯径较小的单模光纤中，从而实现大功率激光直接通过单模光纤输出的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种平面光波导芯片，其包括平面光波导芯片主体，所述平面光波导芯片主体用于对接耦合半导体激光器发射的激光，所述平面光波导芯片主体包括入光端和出光端，从所述入光端至所述出光端，波导宽度呈梯度减小。

作为本发明一种平面光波导芯片优选的，从所述入光端至所述出光端，波导厚度不变。

作为本发明一种平面光波导芯片优选的，所述出光端的波导厚度和波导宽度相等。

作为本发明一种平面光波导芯片优选的，所述入光端为比半导体发光腔面的发射区稍大的长条矩形。

作为本发明一种平面光波导芯片优选的，所述激光从所述入光端至所述出光端，由多模波导衍射为单模波导。

作为本发明一种平面光波导芯片优选的，所述平面光波导芯片主体采用石英玻璃材质制作而成。

作为本发明一种平面光波导芯片优选的，所述入光端的端面和/或所述出光端的端面镀有增透膜。