保偏光纤侧面泵浦耦合器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种保偏光纤侧面泵浦耦合器及其制造方法，耦合器中：保偏主光纤连接部的纤芯和应力结构保持完整并具有外露的内包层径向外表面，泵浦光纤连接端的端面结构与内包层径向外表面互补匹配并贴紧连接。制造方法为：分别去除保偏主光纤连接部和泵浦光纤连接端的涂覆层；对泵浦光纤连接端处进行预处理，形成与保偏主光纤连接部处的内包层径向外表面形状互补的端面结构；将泵浦光纤的端面结构与保偏主光纤连接部内包层的径向外表面对应匹配并消除二者之间的空气，使得泵浦光纤与保偏主光纤形成一体；在上述制造过程中保持连接部纤芯和应力结构的完整。本发明专利技术不破坏保偏光纤应力结构和纤芯，分别保证耦合器有较高的偏振消光比和信号透过率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光器
，尤其涉及一种。
技术介绍
单偏振态输出光纤激光器和放大器在工业加工、军事和医疗等领域都有着广泛的应用前景。但是，单偏振态输出光纤激光功率输出水平直接受到耦合进入保偏增益光纤的泵浦光功率限制。为提高泵浦耦合器功率，现在常用采用高亮度自由空间输出的泵浦源，并以耦合透镜将其从端面耦合进入保偏增益光纤。但是这种采用分立元件搭建的系统稳定性较差。此外，还可以采用熔融拉锥端面泵浦耦合器从光纤端面将尾纤输出的泵浦源耦合进 入保偏增益光纤。但是，这两种方法都只能从端面进行泵浦光耦合，耦合界面数量有限。为了进一步提高耦合点数量，并提高耦合功率，现有技术中还提出了侧面耦合方法，主要有V型槽侧面泵浦、微棱镜侧面耦合等，但这些耦合方法仅应用于非保偏光纤；并且，其耦合效率均低于90%，耦合器稳定性较差，无法满足工业化应用的需求。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供一种，以提高耦合器的耦合效率、偏振消光比和稳定性。( 二 )技术方案为解决上述问题，一方面，本专利技术提供了一种保偏光纤侧面泵浦耦合器，包括保偏主光纤和与所述保偏主光纤侧面泵浦连接的至少一根泵浦光纤，其特征在于，所述保偏主光纤与所述泵浦光纤连接的连接部具有外露的内包层径向外表面并且所述连接部具有完整的纤芯和应力结构；所述泵浦光纤与所述保偏主光纤连接的连接端具有与所述外露的内包层径向外表面的形状互补匹配并贴紧连接的端面结构。优先地，所述保偏主光纤连接部内包层的径向外表面为经过预处理的平整或不平整表面。优先地，所述耦合器泵浦的数量，由保偏主光纤内包层直径Dl和泵浦光纤直径D2决定，即泵浦光纤的数量小于等于优先地，所述保偏主光纤为双包层或者多包层结构的熊猫型保偏光纤、领结型保偏光纤、椭圆包层型保偏光纤或椭圆芯保偏光纤。优先地，所述保偏主光纤在轴向上分布有多个连接部，每个连接部上连接有至少一根泵浦光纤，形成多级级联耦合器。另一方面，本专利技术还提供了一种上述保偏光纤侧面泵浦耦合器的制造方法，包括以下步骤SI :去除保偏主光纤的一部分涂覆层，露出内包层形成连接部，在此过程中保持连接部纤芯和应力结构的完整；将泵浦光纤连接端处的涂覆层去除，露出包层；S2:对泵浦光纤连接端处进行预处理，形成与所述保偏主光纤连接部处的内包层径向外表面形状互补的端面结构；S3:将泵浦光纤的端面结构与保偏主光纤连接部内包层的径向外表面对应紧密配合，形成耦合区；S4 :消除耦合区中的空气层，使得泵浦光纤与保偏主光纤形成一体。优先地，所述步骤S2还包括对保偏主光纤连接部的内包层径向外表面进行预处理的步骤，在所述保偏主光纤的预处理过程中不破坏保偏主光纤的纤芯和应力结构；并且泵浦光纤预处理后形成的端面结构与保偏主光纤连接部的内包层径向外表面预处理后的形状互补。 优先地，所述步骤S2中泵浦光纤预处理方式为高温加热同时加力处理、化学腐蚀、机械抛磨、激光刻蚀或离子束刻蚀。优先地，所述步骤S2中保偏主光纤预处理方式为高温加热同时加力处理、化学腐蚀、机械抛磨、激光刻蚀或离子束刻蚀。优先地，所述步骤S4中耦合区空气层消除的方式位高温熔合、高温键合、胶粘合、光胶合、直接加力贴合或液体填充贴合。优先地，所述泵浦光纤为双包层或者多包层光纤；包层形状为圆形、六边形、八边形、D形或梅花形等。优先地，所述泵浦光纤为单模光纤或多模光纤。优先地，所述保偏主光纤为包括铒、镱、钕、铥和钕等在内的各种增益粒子在光纤纤芯上掺杂而成的增益光纤或为不掺激光增益粒子的无源光纤。优先地，所述保偏主光纤为单模光纤或多模光纤。(三)有益效果本专利技术的方法对泵浦光纤和保偏主光纤进行预处理形成互补界面，然后将互补界面中的空气层消除，保证激光从泵浦光纤到保偏主光纤的高效耦合。本专利技术耦合器泵浦光纤和保偏主光纤互补界面的设计，在耦合器制作的过程中不破坏保偏光纤应力棒，保证耦合器有较高的偏振消光比；不破坏纤芯，保证耦合器有较高的信号透过率。本专利技术将泵浦光纤与保偏主光纤互补界面中空气层消除后使二者形成一体，保证耦合器的结构稳定性。此夕卜，本专利技术单个耦合器能够实现多个泵浦臂同时耦合，可以实现单个耦合器高功率耦合。附图说明图Ia为根据本专利技术实施例一光纤侧面泵浦耦合器的结构示意图；图lb-d分别为图Ia中Al-Al、A2-A2、A3_A3处的剖面示意图；图2a为根据本专利技术实施例两级级联光纤侧面泵浦耦合器的结构示意图；图2b_d分别为图2a中El-El、E2-E2、E3-E3处的剖面示意图；图2e_g分别为图2a中Fl-Fl、F2-F2、F3-F3处的剖面示意图；图3为根据本专利技术实施例二光纤侧面泵浦耦合器制造方法的步骤流程图；图4a为根据本专利技术实施例三光纤侧面泵浦耦合器的结构示意图4b_d分别为图4a中B1-B1、B2-B2、B3-B3处的剖面示意图；图5a为根据本专利技术实施例四光纤侧面泵浦耦合器的立体结构示意图；图5b为图5a中C-C处的剖面示意图；图5c_e分别为图5b中Dl-Dl、D2-D2、D3-D3处的剖面示意图；其中，110主光纤；111连接部；112内包层；112a径向外表面；113纤芯；114应力结构；120泵浦光纤；121连接端；121a端面结构；210主光纤；211连接部；220泵浦光纤；310主光纤；311连接部；312内包层；312a径向外表面；313涂覆层；314应力结构；320泵浦光纤；321连接端；321a端面结构；322涂覆层； 410主光纤；411连接部；412内包层；412a径向外表面；413涂覆层；414应力结构；420泵浦光纤；421连接端；421a端面结构；422涂覆层。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明如下。实施例一如图Ia-Id所示，本实施例记载了一种保偏光纤侧面泵浦耦合器，包括保偏主光纤110和与所述保偏主光纤110侧面泵浦连接的至少一根泵浦光纤120，所述保偏主光纤110与所述泵浦光纤120连接的连接部111具有外露的内包层112a径向外表面并且所述连接部111具有完整的纤芯113和应力结构114 ;所述泵浦光纤120与所述保偏主光纤110连接的连接端121具有与所述外露的内包层径向外表面112a的形状互补匹配并贴紧连接的端面结构121a。在本专利技术的一些实施例中，所述保偏主光纤110连接部111内包层112的径向外表面112a为没有经过处理的内包层原有表面；在本专利技术的另一些实施例中，所述保偏主光纤110连接部111内包层112的径向外表面112a为经过预处理的平整或不平整表面(如图la-d所示)。在本实施例中，所述耦合器能够泵浦的数量，由保偏主光纤110内包层直径Dl和泵浦光纤120直径D2决定，即泵浦光纤120的数量小于等于INTOa^d2 )(用以保偏主光纤的轴心位置为圆心、直径为DJD2的圆的周长，除以泵浦光纤的直径之后再取整)。所述保偏主光纤110为双包层或者多包层结构的熊猫型保偏光纤(如图Ib-Id所示)、领结型保偏光纤(如图5c_5e所示)、椭圆包层型保偏光纤或椭圆芯保偏光纤。在本专利技术的一些实施例中，所述保偏主光纤110只布置有一个连接部111。在本专利技术的其它实施例中，如图2a_2g所示，所述保偏主光纤210在轴向上分布有多个(两个以上)连接部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保偏光纤侧面泵浦耦合器，包括保偏主光纤和与所述保偏主光纤侧面泵浦连接的至少一根泵浦光纤，其特征在于，所述保偏主光纤与所述泵浦光纤连接的连接部具有外露的内包层径向外表面并且所述连接部具有完整的纤芯和应力结构；所述泵浦光纤与所述保偏主光纤连接的连接端具有与所述外露的内包层径向外表面的形状互补匹配并贴紧连接的端面结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：巩马理，肖起榕，闫平，张海涛，柳强，黄磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：