[发明专利]一种光束质量保持的光纤端面泵浦合束器制作方法

说明书

本发明涉及光纤激光器件领域，尤其涉及一种光束质量保持的光纤端面泵浦合束器制作方法，分为以下步骤：(1)将N根泵浦光纤拉锥；(2)对输入信号光纤进行拉锥后再腐蚀；(3)将N根拉锥后的泵浦光纤和经拉锥再腐蚀后的输入信号光纤进行组束得到光纤束，对光纤束的腰区进行高温熔融得到熔锥光纤束；(4)在熔锥光纤束的腰区进行切割后与输出信号光纤进行低损耗熔接，即可得到端面泵浦合束器。本发明可以降低信号光插损和光束质量劣化，避免了外置模场适配器等情况造成的使用不便，可以实现任意的输入、输出信号光纤纤芯直径不等的端面泵浦合束器的制作。

技术领域

本发明涉及光纤激光器件领域，尤其涉及一种光束质量保持的光纤端面泵浦合束器制作方法。

背景技术

光纤激光器凭借光束质量好、转换效率高、结构紧凑等优点，被广泛应用在工业加工、生物医疗、国防军事等诸多领域，而随着各领域对高功率光纤激光的需求越来越高，高功率光纤激光成为研究热点。同时，近些年光纤激光理论和工艺逐渐进步，光纤光栅、光纤合束器等器件的出现也促使光纤激光器从空间结构逐渐转变为全光纤结构，使得光纤激光器功率的提升只受限于光纤无源器件。光纤泵浦合束器的作用就是将多路泵浦光进行合成，提升激光器的泵浦功率，从而输出高功率光纤激光，所以光纤泵浦合束器能够保持信号光光束质量同时承受高功率，对高功率光纤激光的输出有着重要的意义。

根据泵浦光耦合进光纤的方式，泵浦合束器可以分为两类：侧面泵浦合束器和端面泵浦合束器，其中端面泵浦合束器根据结构不同又可以分为N×1型泵浦合束器和(N+1)×1型泵浦合束器。二者的区别在于中心纤是否为信号光纤，(N+1)×1型泵浦合束器的基本结构为N根泵浦光纤围绕在1根信号光纤周围，与一根双包层光纤相熔接，主要用于光纤放大器中。

目前常见的(N+1)×1型端面泵浦合束器的制作方案为：先将N根泵浦光纤和1根信号光纤直接进行组束，对其进行拉锥熔融得到熔锥光纤束，使熔锥光纤束直径与输出信号光纤的包层直径一致，再将其切割后与输出信号光纤相熔接。这种方法虽然简单便捷、易于操作，但由于输入信号光纤的拉锥程度取决于输出信号光纤的包层直径，无法达到输入信号光纤和输出光纤的纤芯完全匹配，导致输入信号光纤与输出信号光纤纤芯模场失配严重，从而引起泵浦合束器光束质量的退化以及传输损耗的增加。因此为了减小模场失配，通常需要在合束器使用时引入其他技术，例如模场适配器或过渡光纤等，但这也使合束器在光纤激光系统中的使用不够便捷。同时，基于套管法制作的泵浦合束器在反向使用时，由于前向的残余泵浦光和纤芯的部分光会耦合进入到泵浦合束器的石英套管中，如果泵浦合束器的套管没有抗回光处理，合束器套管的尾端温度将会急剧升高，导致泵浦合束器无法承受高功率甚至被烧毁。

基于上述原因，当前亟需一种可以保持光束质量同时抗高反的光纤端面泵浦合束器制作方法。

发明内容

针对传统(N+1)×1型泵浦合束器制作方案中输入、输出信号光纤纤芯模场失配的情况，本发明提出了一种光束质量保持的光纤端面泵浦合束器制作方法，通过对输入信号光纤进行拉锥后再腐蚀的技术使输入和输出信号光纤纤芯模场匹配，降低信号光插损和光束质量劣化，避免了外置模场适配器等情况造成的使用不便，可以实现任意的输入、输出信号光纤纤芯直径不等的端面泵浦合束器的制作。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种光束质量保持的光纤端面泵浦合束器制作方法，分为以下步骤：(1)将N根泵浦光纤拉锥；(2)对输入信号光纤进行拉锥后再腐蚀；拉锥后的输入信号光纤腰区的纤芯直径和输出信号光纤的纤芯直径相等；拉锥再腐蚀后的输入信号光纤腰区直径应等于拉锥后的单根泵浦光纤的腰区直径；(3)将N根拉锥后的泵浦光纤和经拉锥再腐蚀后的输入信号光纤进行组束得到光纤束，对光纤束的腰区进行高温熔融得到熔锥光纤束；(4)在熔锥光纤束的腰区进行切割后与输出信号光纤进行低损耗熔接，即可得到端面泵浦合束器。