[实用新型]一种光纤冷却盘及光纤激光器和光纤放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤技术领域，特别涉及一种光纤冷却盘及光纤激光器和光纤放大器。

背景技术

近年来，得益于光纤及光纤无源器件制作水平的提高，高功率的光纤激光器和光纤放大器取得了长足的发展，其单纤输出功率从数十瓦发展到数百瓦甚至到近万瓦。在光纤及光纤无源器件制作水平提高的同时，光纤在光纤冷却盘中的盘绕技术却成为了制约光纤激光器和光纤放大器进一步发展的短板之一。传统的光纤盘绕技术为整根光纤从内圈向外圈一圈圈盘绕在光纤冷却盘内，内圈的光纤端头必须翘起来以连接其他元器件，业内技术人员将内圈光纤端头翘起以相连其他元器件称为飞纤，然而光纤飞纤会导致翘起部分的光纤无法固定，无法冷却，影响系统稳定，制约光纤激光器和光纤放大器功率的进一步提升。并且传统的光纤盘绕技术中，随着光纤盘绕半径的增加，光纤中会产生高阶模，影响光束质量。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种光纤冷却盘，本实用新型对所述光纤冷却盘中用于盘绕光纤的跑道进行结构改进，所述光纤冷却盘能避免传统光纤盘绕方法所必然导致的飞纤问题，同时能降低光纤中高阶模的产生，提高光束质量。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下第一技术方案：一种光纤冷却盘，所述光纤冷却盘的一面设置有跑道，所述跑道用于使光纤沿所述跑道盘绕于光纤冷却盘上；且所述跑道的布置结构使光纤只能按照下述盘绕结构盘绕于光纤冷却盘上；

所述盘绕结构为：从一根光纤的第一端开始将光纤由外圈向内圈顺时针盘绕，盘绕至这根光纤的第一处时停止顺时针盘绕，形成从外至内顺时针盘绕的第1圈、第2圈...第n圈光纤圈；接着从光纤的第一处开始将光纤由内圈向外圈逆时针盘绕，形成从内至外逆时针盘绕的第n′圈...第2′圈、第1′圈光纤圈，且第m′圈光纤圈位于第m+1圈光纤圈与第m圈光纤圈之间，m和m+1为[1,n]区间中的整数；光纤的第二处从第1圈光纤圈和第2圈光纤圈之间绕出，形成第一光纤盘；从光纤的第二处开始，按照上述盘绕方式继续盘绕光纤，形成第二光纤盘；最终光纤的盘绕结构为包括至少两个光纤盘，且各光纤盘相互串联；或者，

从一根光纤的第一端开始将光纤由外圈向内圈逆时针盘绕，盘绕至这根光纤的第一处时停止逆时针盘绕，形成从外至内逆时针盘绕的第1圈、第2圈...第n圈光纤圈；接着从光纤的第一处开始将光纤由内圈向外圈顺时针盘绕，形成从内至外顺时针盘绕的第n′圈...第2′圈、第1′圈光纤圈，且第m′圈光纤圈位于第m+1圈光纤圈与第m圈光纤圈之间，m和m+1为[1,n]区间中的整数；光纤的第二处从第1圈光纤圈和第2圈光纤圈之间绕出，形成第一光纤盘；从光纤的第二处开始，按照上述盘绕方式继续盘绕光纤，形成第二光纤盘；最终光纤的盘绕结构为包括至少两个光纤盘，且各光纤盘相互串联。

通过将光纤冷却盘中跑道的布置结构设计为上述结构，当光纤盘绕于所述光纤冷却盘上时，一根光纤被盘绕成多个光纤盘，所以光纤圈的最大半径受到合理控制，降低光纤中高阶模的产生，提高光束质量。并且光纤的第二端能从最后一个光纤盘的多个光纤圈的内圈中绕出，使得光纤两端均位于多个光纤圈之外，光纤两端连接其他元器件时不必向上翘起，进而解决了传统盘绕方法所必然导致的光纤飞纤问题。

优选的，所述跑道的横截面形状为U型凹槽、V型凹槽或矩形凹槽。

优选的，所述各光纤圈中光纤的最小盘绕半径R_n'大于等于150倍光纤包层直径。通过上述限定，可以减轻激光在光纤中的宏弯损耗。应当理解的，光纤冷却盘上的跑道应根据上述盘绕结构相应地布置。

本实用新型的第二个目的在于提供一种光纤激光器，包括第一光纤和以上任一所述的光纤冷却盘，所述光纤冷却盘为第一光纤冷却盘。

进一步地，所述光纤激光器还包括第一光无源器件，所述第一光纤的两端从第一光纤冷却盘中平行于第一光纤冷却盘探出，第一光纤的两端均连接有所述第一光无源器件。

本实用新型的第三个目的在于提供一种光纤放大器，包括第二光纤和以上任一所述的光纤冷却盘，所述光纤冷却盘为第二光纤冷却盘。

进一步地，所述光纤放大器还包括第二光无源器件，所述第二光纤的两端从第二光纤冷却盘中平行于第二光纤冷却盘探出，第二光纤的两端均连接有所述第二光无源器件。