[发明专利]长距离弱耦合的光纤耦合器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤耦合器，尤其涉及长距离弱耦合型的光纤耦合器。

背景技术

我们知道，光纤激光器在近年来得到了迅速的发展。其类型包括光纤脉冲激光器、光纤大功率连续激光器和光纤大功率准连续激光器。这些光纤激光器都需要将泵浦激光耦合到用于光放大的有源光纤的内包层中去。

目前将泵浦激光耦合进有源光纤内包层的方法是使用光纤合束器，这种合束器分为 N x 1 和 N +1 x 1 两种类型的。前者将N束泵浦光耦合进有源光纤的内包层；后者在将N束泵浦光耦合进有源光纤的内包层的同时，保持中央纤芯的信号光传输不变。在实际的使用中，效果是明显偏离理想情况的，这些不理想的情况包括：1 信号光并非完全不受影响，而会在合束器的位置产生了一个的光信号不连续点。该点会产生散射、反射和模式串扰。2 泵浦光在进入有源光纤内包层后，和信号光发生了交叉串扰，在经过反射点后，信号光的反射光会进入泵浦光的光路，从而进入泵浦半导体激光器内部，由此会引起泵浦激光器工作不稳定、损伤、或烧毁。这对于光纤激光器和光纤放大器的工作是极为不利的。3 光纤合束器在光束合束点、分叉连接处的光功率密度较高，热量聚集，长期工作容易引起发热，由此引起波导的导波情况发生改变从而降低甚至破坏光纤合束器的工作性能。4 光纤合束器的正向光路和反向光路是不对称的，这就需要用两种不同的光纤合束器分别进行正向泵浦和反向泵浦。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出了一种长距离弱耦合的光纤耦合器。其结构是采用两根平行等间距排列的光纤，公用一个共同的聚合物外包层，两根光纤之间发生弱耦合，形成耦合区，来解决光纤激光器和放大器中泵浦光的耦合问题。不需要使用光纤合束器进行有源光纤的泵浦光耦合，以克服光纤合束器固有的技术弱点。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：长距离弱耦合的光纤耦合器，包括两根光纤、一个耦合区和四个端头，两根光纤平行等间距排列，公用一个共同的外包层，两根光纤在外包层内发生弱耦合，形成耦合区， 四个端头在外包层的外面，其特征在于：所述的耦合区的长度在2 -20米之间，横向间距为100-500微米。

   所述的外包层是由涂覆低折射率聚合物构成的。

   所述的一根光纤是带有纤芯和内包层的有源光纤，其纤芯中均匀掺有稀土元素。

   所述的另一根光纤是无内包层的多模无掺杂光纤。

 

 一种长距离弱耦合的光纤耦合器在光纤激光器中的应用，是由二个光纤光栅、光纤耦合器、光纤合束器、半导体泵浦激光器、光纤端面反射镜、隔离器和准直器组成，六个独立的半导体泵浦激光器通过一个6 x 1 光纤合束器合为一束，进入光纤耦合器的第二根光纤的端口，第一根光纤在耦合部分的两侧刻有光纤光栅作为光反射器，它们构成了所需波长的激光谐振腔；光纤端面反射镜将残留的泵浦光重新反射回到光纤的耦合区间，再次使纤芯吸收而得到增益，泵浦激光经过光纤耦合器的端口、隔离器和准直器输出。

一种长距离弱耦合的光纤耦合器在光纤激光器中的应用，是由光纤耦合器、光纤合束器、半导体泵浦激光器，光纤端面反射镜、激光输出隔离器和准直器，半导体种子激光器、脉冲驱动电源和光纤前置放大器组成，前置放大的输出端包含双包层光纤的包层光功率剥离器，脉冲驱动源对半导体种子激光器进行驱动，半导体种子激光器发出的脉冲激光信号，先经过前置光放大器放大，再经过光纤耦合器的第一个光纤的端口进入耦合区进一步放大后，通过隔离器和准直器输出。