專利名稱：雙包層光纖中包層光的濾除方法
技術領域：
本發明與高功率光纖激光器及放大器有關，特別是一種用于高功率光纖激光器及放大器中雙包層光纖中包層光的濾除方法。大大提高光纖激光器及放大器在高功率運行時的穩定性以及輸出光的光束質量，操作簡單，效果顯著，應用前景廣泛。
背景技術：
光纖激光器及放大器越來越向商業成熟化發展，對其可靠性以及單元器件的研究成為人們關注的熱點，其中高功率運行時系統的可靠性研究是重中之重。在一個理想的放大器系統中，所有的信號光都應該被限制在纖芯中放大，而所有的泵浦光都應該被增益光纖吸收。但事實并非如此，由于各種原因很多光不按理想狀態傳輸而成為“不需要的光”。光纖包層中傳輸的“不需要的光”主要由以下三部分引入放大的自發輻射光(ASE)、增益光纖末端殘留的未被吸收的泵浦光及各熔接點處泄漏或被反射入光纖包層中的纖芯光。所有這些光都能沿著光纖傳輸，增加系統高功率運行的負擔，并降低激光光束質量。因此，將光纖激光器及放大器系統中光纖包層傳輸的“不需要的光”濾除掉，對提高系統在高功率運行時的穩定性以及激光光束質量具有非常重要的意義。有人提出ν型槽側向泵浦技術，即用光纖微加工技術在光纖包層橫向刻寫ν型槽， 利用此ν型槽將泵浦光耦合進入光纖，參見[“Ripin D J，Goldberg L. High efficiency side-coupling of light into opticalfibres using imbedded v-grooves",Electronics Letters, Vol. 31，1995,2204 2205]。本發明則進行逆向操作，即刻寫ν型槽將包層光泄漏出光纖。
發明內容
本發明的目的在于提供一種用于高功率光纖激光器及放大器系統雙包層光纖中包層光的濾除方法。該方法能消除光纖包層中傳輸的“不需要的光”，從而降低高功率運行時各器件的功率壓力，提高系統高功率穩定運行的能力，并優化光束質量。本發明的技術解決方案如下—種用于光纖激光器或放大器的雙包層光纖中包層光的濾除方法，其特點在于首先將光纖激光器或放大器輸出端的雙包層光纖的一段或多段去除外包層及涂覆層，然后利用光纖微加工技術在裸露的光纖內包層上微加工一圈或幾圈V型槽，用散熱裝置將所述的 V型槽密封起來，形成良好的散熱機構。所述的ν型槽角度在π/6 π/3之間，且ν型槽凹向光源方向，S卩左槽面，即靠近光源方向的槽面與光纖軸向夾角小于η/2。所述的ν型槽的深度應小于4R/5，其中R為內包層的半徑，絕對不能破壞到纖芯， 切口大小在R與2R之間。所述的散熱裝置兩端有兩個光纖孔，供微加工后的光纖可以從散熱體內部穿過。所述的散熱裝置由導熱良好的金屬制成，且內部通循環水，將包層所濾除的光產生的熱量及時帶走。利用光纖微加工技術在裸露的光纖內包層上微加工一圈或多圈V型槽，從而使雙包層光纖包層中的傳輸的部分光因不滿足全反射條件而導出光纖，而纖芯中傳輸的激光仍然滿足全反射條件而不受影響。包層傳輸光被導出的多少取決于ν型槽刻寫的角度、深度、寬度以及個數。其他條件相同時，ν型槽角度越大，深度越深，寬度越寬，ν型槽個數越多，則包層傳輸光被導出的越徹底。可以在雙包層光纖上多處進行這種微加工，從而將包層光盡可能的濾除干凈。本發明的原理是包層光之所以能在光纖中傳輸，是因為外包層的折射率η小于內包層的折射率η’，從而入射角大于arcsinOi/n')的包層光滿足全反射條件，在內外包層界面發生全反射，不停地在內包層內傳播。光纖橫向微型ν型槽的加入，破壞了光纖內包層部分傳輸光的全反射條件，從而被導出光纖。本發明具有結構緊湊便于集成的特點，可以妥善處理系統末端光纖包層中傳輸的 “不需要的光”，大大提高光纖激光器及放大器在高功率運行時的穩定性以及輸出光的光束質量。
圖1為本發明雙包層光纖中包層光的濾除方法的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。先請參閱圖1，圖1為本發明雙包層光纖中包層光的濾除方法的結構示意圖。由圖可見，本發明雙包層光纖中包層光的濾除方法，包括下列步驟首先將光纖激光器或放大器輸出端的雙包層光纖的兩段去除外包層及涂覆層1 ；然后利用光纖微加工技術在裸露的光纖內包層2上微加工兩圈V型槽4，用散熱裝置5將所述的V型槽4密封起來，形成良好的散熱機構。本實施例中的散熱裝置5為散熱銅塊。從而使雙包層光纖包層中的傳輸的部分光因不滿足全反射條件而泄漏出光纖，泄漏的包層光被散熱銅塊充分吸收并帶走，而纖芯3中傳輸的激光仍然滿足全反射條件而不受影響。其工作過程如下雙包層光纖中的包層光之所以能在光纖中傳輸，是因為外包層的折射率η小于內包層的折射率n’，從而入射角大于arcsinOi/n')的包層光滿足全反射條件，在內外包層界面發生全反射，不停地在包層內傳播。光纖橫向微型ν型槽的加入，破壞了光纖內包層部分傳輸光的全反射條件，使得包層內的傳輸光在ν型槽口處發生折射， 從而被泄漏出光纖。至于包層傳輸光被導出的多少，則取決于ν型槽刻寫的角度、深度、寬度以及個數。其他條件相同時，ν型槽角度越大，深度越深，寬度越寬，個數越多，則包層傳輸光被導出的越徹底。下面舉一個具體實施例具體參數如下選取一段長0. 5m、纖芯直徑20 μ m、內包層直徑400 μ m的雙包層光纖，首先將光纖中間兩段各去除0. 5cm長的涂覆層，然后在兩段裸露的光纖內包層上微加工兩圈凹向光源方向、左槽面(即靠近光源方向的槽面)與光纖軸向夾角η/3、深度2R/3、寬度2R的ν型槽，之后將微加工后的光纖封裝于散熱銅塊。加工好后，將靠近左槽面方向的光纖一端與光纖激光器系統輸出光纖端進行熔接，另外一端作為輸出。經實驗測量表明，輸出激光的光斑比未濾除前要小很多，只剩下纖芯光斑，說明此器件可以有效地濾除高功率光纖激光器及放大器系統的包層光，僅留下纖芯光。
權利要求
1.一種用于高功率光纖激光器或放大器的雙包層光纖中包層光的濾除方法，其特征在于首先將光纖激光器或放大器輸出端的雙包層光纖的一段或多段去除外包層及涂覆層 (1)，然后利用光纖微加工技術在裸露的光纖內包層( 上微加工一圈或幾圈V型槽，用散熱裝置( 將所述的V型槽密封起來，形成良好的散熱機構。
2.根據權利要求1所述的雙包層光纖中包層光的濾除方法，其特征在于所述的ν型槽角度在η/6 η/3之間，且ν型槽凹向光源方向，即左槽面(即靠近光源方向的槽面) 與 光纖軸向夾角小于η/2。
3.根據權利要求1所述的雙包層光纖中包層光濾除的方法，其特征在于所述的ν型槽的深度應小于4R/5，其中R為內包層的半徑，絕對不能破壞到纖芯，切口大小在R與2R之間。
4.根據權利要求1所述的雙包層光纖中包層光的濾除方法，其特征在于所述的散熱裝置( 兩端有兩個光纖孔(51)、(52)，供微加工后的光纖從散熱裝置的內部穿過。
5.根據權利要求4所述的雙包層光纖中包層光的濾除方法，其特征在于所述的散熱裝置(5)由導熱良好的金屬制成，且內部通循環水，將包層所濾除的光產生的熱量及時帶走。
全文摘要
一種用于高功率光纖激光器或放大器的雙包層光纖中包層光的濾除方法，將光纖激光器或放大器輸出端雙包層光纖的一段或多段去除外包層及涂覆層，然后利用光纖微加工技術在裸露的光纖內包層上微加工一圈或幾圈V型槽，從而使雙包層光纖包層中的傳輸的部分光因不滿足全反射條件而泄漏出光纖，泄露出去的包層光被散熱裝置充分吸收。纖芯中傳輸的激光仍然滿足全反射條件而不受影響。本發明具有結構緊湊便于集成的特點，可以妥善處理系統末端光纖包層中傳輸的“不需要的光”，大大提高光纖激光器及放大器在高功率運行時的穩定性以及輸出光的光束質量。在光纖激光器及其放大器的應用中，具有很大的前景。
文檔編號H01S3/13GK102255235SQ20111012979
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者何兵, 劉厚康, 周軍, 樓祺洪, 范元媛, 董景星, 鄭寄托, 魏運榮 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所