專利名稱：雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型與雙包層光纖激光器有關(guān)，尤其是一種雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置，適用于讓更多的二極管泵浦激光從側(cè)面進(jìn)入內(nèi)包層，從而提高光纖激光器的輸出功率。
技術(shù)背景雙包層光纖為提高光纖激光器的有效泵浦功率提供了良好的解決途徑。與普通的單模光纖相比，雙包層光纖增加了一個(gè)內(nèi)包層，內(nèi)包層就是泵浦光的傳光波導(dǎo)，有較大的數(shù)值孔徑和截面積，可以使更多的泵浦光進(jìn)入其中傳輸。在傳輸?shù)倪^程中，大功率的多模泵浦光不斷穿越摻雜的纖芯而被其中的摻雜離子吸收，產(chǎn)生的激光在纖芯中傳輸，這樣可以獲得較大功率的單模激光輸出。在先的泵浦技術(shù)中，有端面泵浦和側(cè)面泵浦兩種方法。在端面泵浦方法中，通常把大功率半導(dǎo)體激光器列陣發(fā)出的激光經(jīng)光束整形、透鏡組聚焦后從端面進(jìn)入雙包層激光器的內(nèi)包層(參見寧鼎等人發(fā)表的“摻Y(jié)b3+雙包層光纖激光器的研究”，《光子學(xué)報(bào)》，第30卷，第4期，2001.4，如圖1所示)。這種方法雖然能比較有效地把泵浦光耦合進(jìn)入內(nèi)包層，但較大功率的半導(dǎo)體泵浦激光從端面進(jìn)入內(nèi)包層，容易造成端面的熱損傷，這就限制了進(jìn)入內(nèi)包層的泵浦光功率的增加從而限制了光纖激光器輸出功率的進(jìn)一步提高。在側(cè)面泵浦方法中，把雙包層光纖的外包層和涂敷層剝?nèi)?，在?nèi)包層上刻一個(gè)V形槽，如圖2所示。半導(dǎo)體激光經(jīng)透鏡聚焦到V形槽的一個(gè)端面上，經(jīng)全反射后進(jìn)入內(nèi)包層(參見李朝暉等人發(fā)表的“包層泵浦技術(shù)在光纖通信中的應(yīng)用”，《物理學(xué)進(jìn)展》，第22卷，第3期，2002.9)。這種方法可以在雙包層光纖的多個(gè)部位刻蝕V形槽，用多個(gè)半導(dǎo)體激光器泵浦雙包層光纖，讓更多的泵浦光進(jìn)入內(nèi)包層，但這種V形槽因其表面要求極為平整及刻蝕工藝要求較高而難以制作，加之在雙包層光纖上保留了多個(gè)缺口，光纖的機(jī)械強(qiáng)度大為減弱。因此，如何較為簡(jiǎn)便地把更多的半導(dǎo)體泵浦激光高效地耦合進(jìn)入內(nèi)包層而對(duì)光纖本身不造成任何損傷，是提高雙包層光纖激光器輸出功率的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述在先技術(shù)的不足，提供一種雙包層光纖激光器的側(cè)面耦合泵浦裝置。
本實(shí)用新型技術(shù)解決方案的原理是利用放置在雙包層光纖內(nèi)包層中的平面反射鏡的反射作用，把從光纖側(cè)面入射的半導(dǎo)體泵浦激光反射進(jìn)入內(nèi)包層。由于內(nèi)包層的折射率大于外包層的折射率，只要使進(jìn)入內(nèi)包層的泵浦光在內(nèi)外包層之間界面上的入射角大于該界面的全反射臨界角，泵浦光可在內(nèi)包層中不斷發(fā)生全反射而得以在內(nèi)包層中傳輸。
本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案如下一種雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置，其特征在于它包括①在雙包層光纖的內(nèi)包層、外包層和涂敷層開設(shè)的V形槽中光膠合一具有高反射鍍膜面的V形棱鏡；②半導(dǎo)體激光器；③聚焦透鏡組；其位置關(guān)系是半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光經(jīng)透鏡組聚焦于V形棱鏡的鍍膜面上，被反射進(jìn)入內(nèi)包層中，并被內(nèi)包層不斷發(fā)生全反射而傳輸，在傳輸?shù)倪^程中不斷穿越摻雜的纖芯而不斷泵浦該雙包層光纖激光器。
可以在雙包層光纖的多個(gè)部位嵌設(shè)多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置。
其制作過程大致是把一根雙包層光纖用玻璃基片固定好，放置在盛有氧化鈰懸浮溶液的容器中，用氧化鋯銼刀在光纖上銼成一個(gè)V形槽，槽底在內(nèi)包層中的深度以不傷及其中的摻雜纖芯為準(zhǔn)。再用石英玻璃加工一個(gè)與該V形槽形狀及大小相配匹的微棱鏡，并在棱鏡將置于光纖內(nèi)的一個(gè)面上鍍上對(duì)泵浦光反射的多層高反射膜，然后把微棱鏡放置在V形槽中，用與石英折射率幾乎相同的光膠把它們膠合起來(lái)。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果是由于該光膠的折射率與石英玻璃V形棱鏡具有良好的配匹作用，所以光纖中V形槽的表面平整程度要求不高，該V形槽容易刻蝕，而且用V形棱鏡填補(bǔ)在V形槽中，可減弱V形槽本身對(duì)雙包層光纖的機(jī)械損傷。


圖1為已有的端面泵浦結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為傳統(tǒng)的V形槽側(cè)面泵浦結(jié)構(gòu)示意圖，
圖3為本實(shí)用新型雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參看圖3，圖3為本實(shí)用新型雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見，本實(shí)用新型雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置包括半導(dǎo)體激光器(1)，聚焦透鏡組(2)，利用光膠將一具有鍍膜面(5)的V形棱鏡(4)嵌入光纖的內(nèi)包層(6)、外包層(7)和涂敷層(8)的V形槽(3)中。其工作過程是半導(dǎo)體激光器(1)發(fā)出的激光經(jīng)透鏡組(2)聚焦于棱鏡(4)的鍍膜面(5)上，被反射而進(jìn)入內(nèi)包層(6)中，并在其中不斷發(fā)生全反射而得以傳輸，在傳輸?shù)倪^程中不斷穿越摻雜的纖芯(9)，實(shí)現(xiàn)其對(duì)纖芯(9)的泵浦作用。
下面舉一個(gè)具體實(shí)施例介紹如下雙包層光纖內(nèi)包層的橫向尺寸為400×400μm2，纖芯摻雜Yb3+離子，芯徑為9μm，泵浦半導(dǎo)體激光器輸出的波長(zhǎng)為976nm、功率為2W，光纖中V形槽的深度為170μm，槽底為90°，形狀為等腰直角三角形。V形透鏡4的大小和形狀與該V形槽3相配匹，并在其一個(gè)直角面上鍍上對(duì)976nm波長(zhǎng)的光高反的多層膜5。當(dāng)半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光經(jīng)透鏡組2會(huì)聚、并以45°角入射在內(nèi)包層中的反射面5上時(shí)，反射光沿光纖軸線方向進(jìn)入內(nèi)包層6，因其入射于內(nèi)外包層界面上的入射角大于全反射臨界角，半導(dǎo)體泵浦激光將在內(nèi)包層中不斷發(fā)生全反射而得以傳輸。
綜上所述，本實(shí)用新型利用內(nèi)嵌在雙包層光纖內(nèi)包層中的反射鏡把半導(dǎo)體泵浦激光從光纖的側(cè)面耦合進(jìn)入內(nèi)包層，使其在內(nèi)包層中不斷發(fā)生全反射，多次穿越摻雜的纖芯而被其中的摻雜離子所吸收，實(shí)現(xiàn)對(duì)纖芯的泵浦作用。本實(shí)用新型具有加工方便，幾乎不損傷雙包層光纖的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置，其特征在于它包括①在雙包層光纖的內(nèi)包層(6)、外包層(7)和涂敷層(8)開設(shè)的V形槽(3)中光膠合一具有高反射鍍膜面(5)的V形棱鏡(4)；②半導(dǎo)體激光器(1)；③聚焦透鏡組(2)；其位置關(guān)系是半導(dǎo)體激光器(1)發(fā)出的激光經(jīng)透鏡組(2)聚焦于V形棱鏡(4)的鍍膜面(5)上，被反射進(jìn)入內(nèi)包層(6)中，并被內(nèi)包層(6)不斷發(fā)生全反射而傳輸，在傳輸?shù)倪^程中不斷穿越摻雜的纖芯(9)，而不斷泵浦該雙包層光纖激光器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置，其特征在于可以在雙包層光纖的多個(gè)部位嵌設(shè)多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置。
專利摘要一種雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置，其特征在于它包括①在雙包層光纖的內(nèi)包層、外包層和涂敷層開設(shè)的V形槽中光膠合一具有高反射鍍膜面的V形棱鏡；②半導(dǎo)體激光器；③聚焦透鏡組；其位置關(guān)系是半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光經(jīng)透鏡組聚焦于V形棱鏡的鍍膜面上，被反射進(jìn)入內(nèi)包層中，并被內(nèi)包層不斷發(fā)生全反射而傳輸，在傳輸?shù)倪^程中不斷穿越摻雜的纖芯而不斷泵浦該雙包層光纖激光器?？梢栽陔p包層光纖的多個(gè)部位嵌設(shè)多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的雙包層光纖激光器側(cè)面耦合泵浦裝置。本實(shí)用新型具有加工方便，幾乎不損傷雙包層光纖的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S3/0941GK2638297SQ0325607
公開日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者樓祺洪, 吳中林, 周軍, 孔令峰, 董景星, 魏運(yùn)榮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所