基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器制造技术

一种基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器，包括纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤(1)、高反射光纤光栅(2)、低反射光纤光栅(3)、光纤耦合半导体激光器(4)、泵浦合束器(5)、信号传能光纤(6)、泵浦传能光纤(7)、包层光滤除器(8)、光纤端帽(9)；激光被光纤耦合半导体激光器输出后依次经过泵浦信号合束器、高反射光纤光栅、纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤、低反射光纤光栅光纤激光、包层光滤除器后，最后由光纤端帽扩束输出；其中纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤的纤芯和内包层横截面外围尺寸以连续变化方式沿光纤长度方向先变大后变小。

Laser Oscillator Based on Continuous Gradual Spindle Gain Fiber with Core Cladding Size

【技术实现步骤摘要】
基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器
本专利技术总体地涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器。
技术介绍
与主振荡功率放大结构光纤激光器相比，全光纤激光振荡器具有成本低廉、结构紧凑、控制逻辑简单、性能稳定、抗反射回光能力强等优点，在工业加工中有着广泛的应用。随着应用领域的扩展，对光纤激光振荡器的功率需求越来越高。当前，影响全光纤激光振荡器输出功率提升的主要物理限制因素包括模式不稳定效应和受激拉曼散射效应。一般而言，为了抑制模式不稳定，一般需要采用纤芯直径和模场面积较小、归一化频率较低的增益光纤来抑制高阶模式的产生，从而提高激光器输出功率。但是，为了抑制非线性效应、提升受激拉曼散射的阈值，需要采用纤芯直径和模场面积较大的增益光纤。因此，一般而言，抑制横向模式不稳定和受激拉曼散射对于增益光纤模场面积的需求是相互矛盾的，普通结构的全光纤激光器难以平衡此矛盾，进一步提升全光纤激光振荡器的功率遇到了明显的技术瓶颈。当前，全光纤激光器振荡器大都采用纤芯直径沿光纤长度方向均匀变化的增益光纤作为激光器的增益介质，难以平衡模式不稳定效应和受激拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器，其特征在于，它包括纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤(1)、高反射光纤光栅(2)、低反射光纤光栅(3)、光纤耦合半导体激光器(4)、泵浦信号合束器(5)、信号传能光纤(6)、泵浦传能光纤(7)、包层光滤除器(8)、光纤端帽(9)；所述高反射光纤光栅(2)、纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤(1)、低反射光纤光栅(3)通过信号传能光纤(6)依次连接，形成光纤激光谐振腔；所述光纤耦合半导体激光器(4)输出激光经过泵浦传能光纤(7)注入泵浦信号合束器(5)，然后从泵浦信号合束器(5)传出，通过信号传能光纤(6)注入到所述光纤激光...

【技术特征摘要】
1.一种基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器，其特征在于，它包括纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤(1)、高反射光纤光栅(2)、低反射光纤光栅(3)、光纤耦合半导体激光器(4)、泵浦信号合束器(5)、信号传能光纤(6)、泵浦传能光纤(7)、包层光滤除器(8)、光纤端帽(9)；所述高反射光纤光栅(2)、纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤(1)、低反射光纤光栅(3)通过信号传能光纤(6)依次连接，形成光纤激光谐振腔；所述光纤耦合半导体激光器(4)输出激光经过泵浦传能光纤(7)注入泵浦信号合束器(5)，然后从泵浦信号合束器(5)传出，通过信号传能光纤(6)注入到所述光纤激光谐振腔中；光纤激光谐振腔输出激光经过包层光滤除器(8)后，由光纤端帽(9)扩束输出；所述纤芯包层尺寸纵向连续渐变的纺锤形增益光纤(1)包括纤芯(1-1)、内包层(1-2)、外包层(1-3)，所述内包层(1-2)包裹住纤芯(1-1)，外包层(1-3)包在内包层(1-2)外，整体构成增益光纤，所述纤芯(1-1)和内包层(1-2)横截面的外围尺寸同步地沿光纤长度方向以连续渐变方式先增大后减小，所述外包层(1-3)横截面的外围尺寸沿光纤长度方向恒定不变；所述纤芯(1-1)的折射率大于内包层(1-2)的折射率，所述内包层(1-2)的折射率大于外包层(1-3)的折射率；所述纤芯(1-1)和内包层(1-2)在整个光纤长度方向上对应位置的横截面的外围尺寸比恒定。2.如权利要求1所述的基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器，所述纤芯(1-1)的横截面为圆形、正多边形、椭圆形、半圆形中的一种但不限于所述形状；所述内包层(1-2)的横截面和外包层(1-3)的横截面为圆框、正多边形框、椭圆形框、半圆形框中的一种但不限于所述形状；纤芯(1-1)、内包层(1-2)和外包层(1-3)三者横截面的几何中心重合。3.如权利要求2所述的基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器，其特征在于，所述纤芯(1-1)包括依次连接的纤芯第一小尺寸区域(1-4)、纤芯尺寸连续渐变区域(1-5)和纤芯第二小尺寸区域(1-6)；所述内包层(1-2)包括依次连接的内包层第一小尺寸区域(1-7)、内包层尺寸连续渐变区域(1-8)和内包层第二小尺寸区域(1-9)；所述纤芯(1-1)的纤芯尺寸连续渐变区域(1-5)和内包层(1-2)的内包层尺寸连续渐变区域(1-8)的横截面外围尺寸同步地沿光纤长度方向先变大后变小。4.如权利要求3所述的基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器，其特征在于，所述纤芯(1-1)的横截面为圆形，所述内包层(1-2)的横截面为圆框；所述纤芯(1-1)的纤芯第一小尺寸区域(1-4)和纤芯第二小尺寸区域(1-6)横截面的直径相同，沿光纤长度方向恒定不变且不大于20微米，两者的归一化频率小于3.8；数值孔径均沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.08之间；长度均在1～10米范围内；所述纤芯(1-1)的纤芯尺寸连续渐变区域(1-5)的直径沿光纤长度方向逐渐变化，其两端为直径的最小值处，中央位置为直径的最大值处；且两端的最小直径值不小于与之连接的所述纤芯第一小尺寸区域(1-4)、纤芯第二小尺寸区域(1-6)的直径值，其中央位置的最大直径不小于30微米；所述纤芯尺寸连续渐变区域(1-5)的数值孔径沿光纤长度方向恒定不变且在0.03-0.08之间；中央位置两侧的渐变率相同，两端的最小直径处的尺寸和归一化频率不小于纤芯第一小尺寸区域(1-4)和纤芯第二小尺寸区域(1-6)的尺寸和归一化频率。5.如权利要求4所述的基于纤芯包层尺寸连续渐变纺锤形增益光纤的激光振荡器，其特征在于，所述内包层(1-2)的内包层第一小尺寸区域(1-7)和内包层第二小尺寸区域(1-9)横截面的外直径相同，其外直径沿光纤长度方向恒定不变且不大于400微米，两者的数值孔径均沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小林，曾令筏，奚小明，杨保来，史尘，张汉伟，王泽锋，周朴，司磊，许晓军，陈金宝，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43