[发明专利]一种高功率光纤激光泵浦光耦合与信号光扩束输出装置

摘要

本发明涉及一种高功率光纤激光泵浦光耦合与信号光扩束输出装置。该装置由具有凹面镜成像特性的石英晶体和与石英晶体熔接的泵浦光纤、信号光纤组成。其中，石英晶体具有两个光学面，一个输入平面与泵浦光纤和信号光纤熔接，一个输出凹面镀对泵浦光高反、对信号光增透的光学薄膜。泵浦光纤输出的泵浦光经过石英晶体的凹面反射后，全部入射到信号光纤中。同时，由于信号光在石英晶体中以数值孔径所决定的发散角传输，在石英晶体凹面处光斑增大，并通过增透膜高效率输出，即实现了信号光的扩束输出。本发明在实现高功率泵浦光耦合的同时兼有信号光扩束输出的功能，有益于高功率光纤激光系统的简易化、集约化、小型化，提升系统的安全性和稳定性。

主权项

1.一种高功率光纤激光泵浦光耦合与信号光扩束输出装置，包括石英晶体和与石英晶体熔接的泵浦光纤、信号光纤，石英晶体(1‑1)正反两面为两个光学面，一个光学面为光纤接续面(1‑5)，与泵浦光纤和信号光纤熔接；另一个光学面为凹面(1‑2)，镀对泵浦光高反、对信号光增透的光学薄膜；其特征在于，泵浦光纤与信号光纤的位置相对于凹面的光轴对称满足几何光学的物像关系；设泵浦光纤涂覆层直径为d1，信号光纤涂覆层直径为d2，那么光纤轴心与石英晶体光纤接续面的圆心距离l取：l＝d1+d2  (4)实际应用中，要求将泵浦光纤中的泵浦激光耦合到信号光纤的内包层中，那么泵浦光纤和信号光纤的光束需要满足亮度守恒，即：NApdp≤NAsds  (5)其中，NAp、dp分别为泵浦光纤纤芯数值孔径和直径，NAs、ds为信号光纤的内包层数值孔径和直径；当泵浦光纤(1‑3)和信号光纤(1‑4)满足亮度守恒时，泵浦光纤(1‑3)输出的泵浦光经过输出凹面(1‑2)反射后，能够全部入射到信号光纤(1‑4)中，同时，由于信号光在石英晶体中以内包层数值孔径NAs所决定的发散角传输，在输出凹面(1‑2)处光斑增大，并通过增透膜高效率输出，即实现信号光的扩束输出；所述凹面(1‑2)为曲面；所述光纤接续面(1‑5)上，泵浦光纤(1‑3)和信号光纤(1‑4)关于凹面(1‑2)的光轴对称熔接，且距离凹面(1‑2)顶点的距离等于凹面的曲率半径。