[发明专利]信号光纤与泵浦光纤异熔点的光纤合束器及其制备方法

说明书

一种信号光纤与泵浦光纤异熔点的光纤合束器及其制备方法，合束器：泵浦光纤和输出光纤为石英基光纤；信号光纤为氟化物光纤；多根泵浦光纤通过套管环绕在过渡玻璃管的外表面，信号光纤插装于过渡玻璃管中；复合式光纤结构具有未拉锥区段、拉锥过渡区段和锥腰区段的锥形结构；复合式光纤结合端和输出光纤的输出光纤结合端熔融连接形成光纤合束器；保护层覆盖在光纤合束器的外部。方法：利用套管将多根泵浦光纤环绕在过渡玻璃管的外表面，再进行拉锥处理；信号光纤拉锥处理后，再穿入过渡玻璃管中；加热信号光纤，再与输出光纤连接。该合束器具有高光束质量、功率可靠性高的特点。该方法能利用信号光纤和泵浦转变温差大的特点制备中红外波段合束器。

技术领域

本发明属于光纤合束器技术领域，尤其涉及一种信号光纤与泵浦光纤异熔点的光纤合束器及其制备方法。

背景技术

中红外波段(波长为2.5～10μm)激光在国防、医疗、通信等方面均有着重要的应用。中红外波段激光器的产生方法有很多，如半导体量子级联激光器、光学倍频激光器、过渡金属元素掺杂II-VI族化合物激光器、光纤激光器等，其中，由于光纤激光器具有效率高、散热效果好、光束质量好、运行稳定、体积紧凑等优点，而在光通信、机械制造、医疗和国防等应用中表现出独特的优势。由于中红外光纤拉制工艺及器件制备技术还不够成熟，中红外高功率和大能量光纤激光器的整体发展水平滞后较大。

目前，产生可见光和近红外波段光纤激光器的光纤主要是石英光纤，但是由于石英光纤在中红外波段共振吸收系数大，使中红外光纤激光器无法用石英玻璃光纤产生，因此需要釆用在中红外波段具有低的声子损耗的新基质光纤。碲酸盐玻璃光纤、氟化物光纤、硫系玻璃光纤在2.5～5μm波段具有较低的损耗，氟化物光纤主要指以氟化铝(AlF₃)、ZBLAN(ZrF₄-BaF₂-LaF₃-AlF₃-NaF)或氟化铟(InF₃)等为基质材料的氟化物多组份玻璃光纤。这类材料的主要特点是声子能量较低，在2.4～5.5μm波段的传输损耗远低于石英光纤，且发展最为成熟，是实现高功率中红外光纤激光器的主流光纤。

氟化物光纤的特点是质地脆、易潮解、易腐蚀、转变温度低(260℃)，石英基光纤的转变温度为1175℃，两者的转变温度差距巨大，不论是两者之间的熔接、共同拉锥、切割都存在极大的技术难点，毫无疑问严重制约了用于中红外光纤激光器的合束器件的制备，也严重制约了高功率中红外光纤激光器的发展。因而，如何实现转变温度差距过大的光纤进行有效的同步拉锥，是现阶段亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种信号光纤与泵浦光纤异熔点的光纤合束器及其制备方法，该合束器结构简单，能实现中红外波段高功率激光稳定可靠的输出，同时，其易于生产和推广；该方法制作工艺简单，能实现转变温度差距过大的光纤的同步拉锥，能利用不同转变温度差距的光纤进行中红外光纤合束器的制备，有效解决现阶段制约中红外光纤激光器技术发展的技术瓶颈，有利于保证信号光的更有效传输及耦合。

本发明提供了一种信号光纤与泵浦光纤异熔点的光纤合束器，包括泵浦光纤、信号光纤、输出光纤、过渡玻璃管、套管和保护层；

所述泵浦光纤为石英基光纤，其右端为剥除涂覆层后的泵浦光纤结合端；

所述信号光纤为高热膨胀系数的氟化物光纤，其右端为剥除涂覆层后的信号光纤结合端；

所述输出光纤为高热膨胀系数的氟化物光纤，其左端为剥除涂覆层后的输出光纤结合端；

多根泵浦光纤的泵浦光纤结合端周向环绕的分布在过渡玻璃管的外围，并通过套设在泵浦光纤外围的套管束紧在过渡玻璃管的外表面，且所述信号光纤的信号光纤结合端插装于过渡玻璃管的内腔中，形成复合式光纤结构；所述复合式光纤结构经熔融拉锥后形成具有未拉锥区段、拉锥过渡区段和锥腰区段的锥形结构，复合式光纤结构的锥腰区段经切割后形成复合式光纤结合端；