[发明专利]基于无芯光纤的泵浦与信号合束器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于无芯光纤制备的泵浦与信号合束器，包括信号光纤、n根均匀围绕在该信号光纤周围的泵浦注入光纤以及泵浦输出光纤，其特征在于：所述泵浦注入光纤由具有纤芯的原始泵浦光纤和无芯光纤熔接组成，且原始泵浦光纤包层直径d₁，无芯光纤包层直径d₂：所述的信号光纤纤芯处于正中心，周围均匀紧密环绕着n根无芯光纤；

当d₁≤d₂时，所述原始泵浦光纤与无芯光纤直接熔接形成泵浦注入光纤；

当d₁d₂时，先将原始泵浦光纤拉锥形成有原始区、锥形区和锥腰区的锥形光纤，其中，锥形区位于原始区和锥腰区之间，锥腰区的直径d₁₁＝d₂±5μm，再将锥形化后的原始泵浦光纤在锥腰区截断与无芯光纤进行熔接形成泵浦注入光纤；

所述信号光纤的包层经处理后形成一段等直径区域，该等直径区域的包层直径d₃＝d₂(1-sin a)/sin a±10％d₂(1-sin a)/sin a，其中a＝180°/n；

所述n根泵浦注入光纤与信号光纤经合束处理后形成的光纤束端面与泵浦输出光纤的端面熔接。

2.如权利要求1所述的泵浦与信号合束器，其特征在于：所述的泵浦输出光纤为双包层大模场光纤。

3.如权利要求1所述的泵浦与信号合束器，其特征在于：所述的信号光纤包层未经处理的原始直径区域与包层经处理后的缩小直径的区域连接处为锥形平滑过渡区域，处理后的包层表面为光学平滑表面。

4.如权利要求1所述的泵浦与信号合束器，其特征在于：所述泵浦输出光纤，可以将其进行拉锥处理形成上锥区、锥腰区与下锥区，其中，输出光纤锥腰处的信号光模场直径与光纤束锥腰区的信号光模场直径匹配，以提升信号光耦合效率；同时，输出光纤锥腰处的包层直径与光纤束锥区中锥腰的直径近似相等且相差少于5μm。

5.如权利要求1所述的泵浦与信号合束器的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

S1：制备n根泵浦注入光纤，即将原始泵浦光纤与无芯光纤熔接形成泵浦注入光纤，具体是，

当原始泵浦光纤的包层直径d₁≤无芯光纤包层直径d₂时，将原始泵浦光纤与无芯光纤直接进行熔接处理；

当原始泵浦光纤的包层直径d₁无芯光纤包层直径d₂时，将原始泵浦光纤进行预拉锥后形成有原始区、锥形区和锥腰区的锥形光纤，其中，锥形区位于原始区和锥腰区之间，锥腰区的直径d₁₁＝d₂±5μm，在锥腰区截断，并与无芯光纤进行熔接形成泵浦注入光纤；

S2：对信号光纤的包层进行处理，形成一段等直径区域，且该等直径区域的包层直径d₃＝d₂(1-sin a)/sin a±10％d₂(1-sin a)/sin a，其中a＝180°/n，n为泵浦注入光纤的数量；

S3：将n根泵浦注入光纤围绕信号光纤均匀排列组成光纤束，通过定位夹具进行扭转，然后对光纤束进行熔融拉锥处理，形成上锥区、锥腰区和下锥区；

S4：将熔融拉锥后的光纤束在锥腰处截断，采用纤芯对准模式与输出光纤进行熔接形成合束器，锥腰处的轮廓直径与输出光纤的直径近似相等且相差少于5μm。

6.如权利要求5所述的泵浦与信号合束器的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：所述S3：具体是，

将所述光纤束进行熔融拉锥处理后，其锥腰截面轮廓为圆形，信号光纤纤芯处于正中心，周围均匀紧密环绕着n根无芯光纤。