[发明专利]带有包层的多模光纤耦合装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种带有包层的多模光纤耦合装置。

背景技术

光纤激光器由于其高功率、高效率和高亮度等优点，在工业、医学等领域有着广泛的应用。更高的功率输出是光纤激光器的一个发展方向。然而，决定光纤激光器输出功率水平的一个重要因素是进入增益光纤的泵浦功率水平。泵浦耦合的方法有端面泵浦耦合和侧面泵浦耦合。对于端面泵浦耦合通常需要对待耦合光纤进行截断处理，可以实现泵浦光高效耦合，但是直接影响信号光的耦合效率。对于侧面泵浦耦合，现在较为成熟的技术有SPI公司的GT-Wave技术(美国专利US7,660,034 B2)，以及与之类似的中国专利：《双包层激光光纤及其激光耦合方法》(申请号：201010585503.1)和《放大器或光纤激光器的光纤耦合器》(申请号：200980152731.5)。均将去除包层的泵浦光纤与待耦合紧密接触，利用倏逝波，将泵浦光从泵浦光纤耦合进入待耦合光纤，但是方法需要将泵浦光纤包层去除。此外，光纤熔锥侧面耦合方式(熔锥型侧面泵浦耦合器的研究，应用光学，Vol 32 No.3)，将泵浦光纤和待耦合光纤紧密接触并高温熔锥，通过锥区实现耦合，但是此方法需要对待耦合光纤拉锥，将会破坏待耦合光纤纤芯。

中国专利《一种双包层光纤激光器的泵浦耦合结构》(申请号：200810072098.6)，《双包层光纤侧面泵浦合束器》(申请号：200920132578.7)，《一种高功率侧面泵浦光纤耦合器》(申请号：201110093796.6)以及《一种大功率光纤激光器的侧面耦合器及制作方法》(申请号：201010537142.3)，在耦合器制作过程中，均需要对泵浦的多模光纤端面进行角度磨抛处理，在耦合部分多模光纤纤芯直接与待耦合光纤接触，无保护层，导致双包层光纤的纤芯中产生的小角度激光容易反向耦合进入泵浦光纤，可能造成与泵浦光纤连接的激光二极管泵浦源毁坏。并且这些耦合器，制作过程较为复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种带有包层的多模光纤耦合装置。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种带有包层的多模光纤耦合装置，包括具有包层的多模光纤以及待耦合光纤，所述多模光纤的包层与所述待耦合光纤在耦合区处并排紧密贴合设置，其中所述多模光纤位于耦合区的部分包括由端部向内逐渐变宽的锥形部分、以及与锥形部分的锥形底部平滑相连的一段直光纤部分，所述多模光纤锥形部分的包层由锥形底部向锥形顶部逐渐变薄设置；其中，所述待耦合光纤与多模光纤包层紧密贴合部分的折射率与所述多模光纤纤芯的折射率相近或相等并都大于所述多模光纤包层的折射率，形成折射率沟槽。

优选地，所述待耦合光纤具有包层或没有包层。

优选地，所述待耦合光纤具有纤芯或没有纤芯。

优选地，所述待耦合光纤具有纤芯，所述待耦合光纤为可以产生激光的光纤，所述待耦合光纤的纤芯为掺有产生激光离子的纤芯。

优选地，所述待耦合光纤具有纤芯，所述待耦合光纤的纤芯掺有不产生激光的高折射率材料物质。

优选地，所述待耦合光纤为具有微结构的光子晶体光纤。

优选地，所述待耦合光纤为保偏光纤或非保偏光纤。

优选地，所述多模光纤的包层与待耦合光纤紧密贴合的方式包括胶粘、激光焊接、超声熔接、热熔接、或直接施加压力。

(三)有益效果

本发明采用带包层的多模光纤作为耦合光纤实现光波耦合的方法，通过三个耦合部分实现光波的高效耦合，无需对待耦合光纤进行处理，不破坏待耦合光纤结构，可以应用于大模场光纤、保偏光纤和光子晶体光纤。此外，在耦合区有折射率沟槽可以防止待耦合光纤中传输的低价模式反向耦合进入多模光纤。另外，带包层的多模光纤在非耦合区有包层保护，使采用此方法制作的耦合器具有很高的可靠性和稳定性。

附图说明

图1a和1b分别为本发明实施例一多模光纤和耦合装置的结构原理图；

图2为本发明光纤角度与穿透深度之间的关系曲线图；

图3为本发明多模光纤与待耦合光纤之间形成的折射率沟槽示意图；

图4a和4b为本发明不同的折射率沟槽深度对传输的影响示意图；

图5a和5b分别为本发明实施例二多模光纤和耦合装置的结构原理图；

图6a为本发明采用保偏光纤作为待耦合光纤的实施例三的结构图；

图6b为图6a中A-A处的剖视图；

图7a为本发明采用多根多模光纤耦合的实施例四的结构图；