[实用新型]一种三包层有源光纤、光放大结构和光纤激光器

说明书

本实用新型适用于光学领域，提供了一种三包层有源光纤、光放大结构和光纤激光器。三包层有源光纤包括纤芯、覆盖在纤芯外面的内包层、覆盖在内包层外面的外包层和覆盖在外包层外面的涂覆层，内包层的横截面形状为正八边形。覆盖在内包层外面的外包层大幅度减少了泵浦光对于有机物涂覆层的损伤，涂覆层作为全反射界面损伤阈值超高，而且可以降低纯石英的折射率形成全反射的波导结构；三包层有源光纤的波导结构可以使得大部分泵浦光在外包层界面上进行反射，大幅度减少高功率密度的泵浦光在脆弱的有机物涂覆层界面上反射，从而大大的提高整个激光器光路的稳定性和可靠性。

技术领域

本实用新型属于光学领域，尤其涉及一种三包层有源光纤、光放大结构和光纤激光器。

背景技术

如图1所示，现有技术的双包层有源光纤包括纤芯17、覆盖在纤芯17外面的包层18和覆盖在包层18外面的涂覆层19。在现有技术的双包层有源光纤中所有泵浦光会在包层18与涂覆层19的界面上进行反射进而被纤芯17吸收。

光纤激光器是用掺杂稀土离子的光纤作为增益介质的第三代光纤激光器，光纤激光器中所采用的光纤的直径等相关参数决定了光纤激光器的稳定性差和可靠性，是能否实现目标功率的重点参数，因此这些参数的选择非常关键。现有技术的光纤激光器中的光放大结构通常采用的有源光纤是如图1所示的双包层有源光纤，得益于包层泵浦技术与高亮度泵浦源的突破，商业化的光纤激光器的输出功率已经突破上千瓦。然而，随着单个谐振腔或单根光纤中传输功率的不断增加，光纤纤芯中的功率密度也逐步增加，随之而来的非线性效应和热效应将严重的影响整个光纤激光器长时间的工作稳定性；另外输出激光功率的增加必然要求输入更多的泵浦光，随着双包层无源光纤的涂覆层上所承受泵光功率密度的增加，涂覆层受到高功率密度泵光冲击，降低了光纤激光器的可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三包层有源光纤、光放大结构和光纤激光器，旨在解决由于采用双包层有源光纤，导致光纤激光器工作稳定性差，可靠性低的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种三包层有源光纤，包括纤芯、覆盖在纤芯外面的内包层、覆盖在内包层外面的外包层和覆盖在外包层外面的涂覆层，内包层的横截面形状为正八边形，纤芯、外包层和涂覆层的横截面形状均为圆形。

第二方面，本实用新型提供了一种光放大结构，包括依次光连接的第一光纤光栅、第一级有源光纤、第二光纤光栅和第二级有源光纤；第一级有源光纤和第二级有源光纤均采用如上述的三包层有源光纤。

第三方面，本实用新型提供了一种光纤激光器，包括如上述的光放大结构。

进一步地，光纤激光器具体包括在光路上依次连接的由多个第一泵浦源组成的第一泵浦阵列、第一泵浦合束器、第一光纤光栅、第一级有源光纤、第二光纤光栅、第二级有源光纤、第二泵浦合束器、模式剥离器和激光输出头，还包括与第二泵浦合束器的输入端光路连接的由多个第二泵浦源组成的第二泵浦阵列；其中，第一光纤光栅、第一级有源光纤、第二光纤光栅和第二级有源光纤组成所述光放大结构。

进一步地，模式剥离器是基于三包层光纤的模式剥离器，激光输出头是基于三包层光纤的激光输出头。

进一步地，每个第一泵浦源和第二泵浦源的输出泵浦光的NA值在0.1～0.22之间，输出功率在200～500W之间，输出波长具有915nm与975nm两个峰值。

进一步地，所述模式剥离器和激光输出头的光纤均采用大模场三包层无源光纤；

大模场三包层无源光纤包括纤芯、覆盖在纤芯外面的内包层、覆盖在内包层外面的外包层和覆盖在外包层外面的涂覆层；大模场三包层无源光纤中，纤芯的横截面形状为正八边形，外包层的横截面形状为正十边形，内包层和涂覆层的横截面形状均为圆形。

进一步地，所述模式剥离器采用的大模场三包层无源光纤的外包层的每一个平面结构的裸光纤表面上刻蚀有至少一个波浪形刻蚀沟槽。