專利名稱：高功率光纖耦合器及其制作方法
技術領域：
本發明涉及光纖泵浦耦合技術領域，尤其涉及一種高功率光纖泵浦耦合器及其制作方法。
背景技術：
近幾年來，由于高功率光纖激光的優異特性，使得其在工業加工、國防軍事、激光醫療等領域的應用逐步擴大，高功率光纖激光器和高功率光纖放大器的需求日益增大，其輸出功率的要求越來越高。在高功率光纖激光器和光纖放大器中，最關鍵的技術就是如何將幾十瓦、數百瓦甚至上千瓦的泵浦激光高效率的耦合進入直徑尺寸只有幾百微米甚至幾十微米的多包層光纖的內包層當中，并且有效的泵浦系統可以顯著提高激光的輸出功率，降低系統的廢熱產生率，因此需要一種高功率光纖耦合器來實現上述的目的。目前的泵浦耦合技術主要分為兩種:端面耦合泵浦和側面耦合泵浦。端面泵浦多數采用透鏡組對半導體陣列直接整形耦合進入多包層光纖，或者先耦合多模光纖再將多模光纖與多包層光纖相互熔接；光纖側面泵浦耦合技術包括很多種類:例如角度磨拋光纖膠合法、內包層開V槽法、植入微棱鏡等。這些方法大都工藝繁瑣，做工微細，制作難度大，產品穩定性和可靠性都難以達到要求。

發明內容
本發明提供一種高功率光纖泵浦耦合器及其制作方法，克服了上述技術中存在的產品穩定性和可靠性差、生產制作難度大等問題，以滿足高功率光纖激光器和高功率光纖放大器的需求。本發明米用以下技術方案來實現:一種高功率光纖I禹合器，包括一根多包層光纖和一根或多根泵浦光纖，所述泵浦光纖通過二氧化硅氣溶膠與多包層光纖的端面或者側面粘結。優選的，所述泵浦光纖是多根多模光纖去掉涂覆層后利用二氧化硅氣溶膠粘成的光纖束，所述光纖束的端面與多包層光纖的端面粘結。優選的，所述泵浦光纖是一根或多根多模光纖，上述多模光纖的一端拉成錐狀細絲，所述錐狀細絲的端面與多包層光纖的側面的外包層粘結。優選的，所述泵浦光纖是一根或多根多模光纖，其中光纖一端的一側包層被磨除，上述磨除部位與多包層光纖的側面的外包層粘結。優選的，還包括錐形光管，所述錐形光管由二氧化硅氣溶膠環繞在多包層光纖的外包層上形成，所述泵浦光纖是一根或多根的多模光纖，其端面與錐形光管和多包層光纖共同的端面粘結，或僅與錐形光管的端面粘結。一種高功率光纖耦合器的制作方法，其特征在于包括如下步驟:
(1)泵浦光纖和多包層光纖耦合的區域去掉涂覆層；
(2)泵浦光纖和多包層光纖耦合的區域利用二氧化硅氣溶膠粘結； (3)對泵浦光纖和多包層光纖的連接處高溫處理，使得兩段光纖粘接在一起，并對雙包層光纖的輸出光功率進行監測，當輸出光功率達到最大時保持位置固化。優選的，所述泵浦光纖和多包層光纖的耦合區域的具體制作方法如下:(1)去掉泵浦光纖的一端的涂覆層，并將多束泵浦光纖利用二氧化硅氣溶膠粘為一束泵浦光纖束；
(2)上述泵浦光纖束的端面與多包層光纖的端面為耦合區域。優選的，所述泵浦光纖和多包層光纖的耦合區域的具體制作方法如下:(1)去掉泵浦光纖的一端的涂覆層，并在高溫下拉成錐狀細絲；(2)上述錐狀細絲的端面與多包層光纖一端的側面為耦合區域。優選的，所述泵浦光纖和多包層光纖的耦合區域的具體制作方法如下:(1)去掉泵浦光纖的一端的一側涂覆層，并磨除一部分包層；(2)上述泵浦光纖已磨除包層的側面與多包層光纖一端的側面為耦合區域。優選的，所述泵浦光纖和多包層光纖的耦合區域的具體制作方法如下:(I)將多包層光纖的一端涂覆層剝離，使得外包層側面裸露，利用二氧化硅氣溶膠在外包層上形成一個環繞多包層光纖的錐形光管；(2)將泵浦光纖的端面與錐形光管和多包層光纖共同的大端面為耦合區域，或僅泵浦光纖的端面與錐形光管的端面為耦合區域。本發明的有益效果是，利用二氧化硅氣溶膠將一個或者多根泵浦光纖粘接在多包層光纖內包層側面或端面上，這樣不但無需添加額外的光學零件，而且在粘接的過程中加熱溫度控制在光纖的熔融溫度之下，高溫處理時監測差損，差損達到要求時停止加熱，提高了工藝的可控性，也提高了產品的穩定性和可靠性。本發明的耦合機構簡單，工藝易于實施。此外利用二氧化硅氣溶膠在多包層光纖的周圈形成錐形光管，可以有效的增加多包層光纖的集光能力。


圖1為本發明實施例中光纖束端面泵浦方案的光纖束不意 圖2為本發明實施例中光纖束的橫截面示意 圖3為本發明實施例中光纖束端面泵浦方案的粘結示意 圖4為本發明實施例中錐形光纖組側面粘結方案示意 圖5為本發明實施例中磨除包層光纖組側面粘結方案示意 圖6為本發明實施例中錐形光管側面泵浦方案示意 圖7為本發明實施例中錐形光管端面泵浦方案示意 附圖標號說明:1光纖束；2 二氧化硅氣溶膠；3雙包層光纖；4泵浦光纖；5錐形光纖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。本發明的實施例中選用105/125um多模光纖和5/130/250um雙包層光纖，其中多模光纖作為泵浦光纖。實施例1
首先將泵浦光纖4的一端的涂覆層剝離，并將多束光纖利用二氧化硅氣溶膠2粘成一根光纖束1，如圖1和圖2所不,光纖束I的截面大小和雙包層光纖3的端面吻合；然后光纖束I與雙包層光纖3的端面對齊，間隙利用二氧化硅氣溶膠2填充；對泵浦光纖束I和雙包層光纖3的粘接部位進行加熱處理，使得氣溶膠2固化，而兩端光纖粘結在一起，如圖3所示；并在固化的過程中對泵浦光纖注入泵浦光，并對雙包層光纖的輸出光功率進行監測，當輸出光功率達到最大時保持位置固化；加熱處理同時監測差損，差損達到要求時，停止加熱。加熱溫度不得超過光纖的熔融溫度以免破環光纖結構造成額外的損耗。實施例2
如圖4所示，首先將泵浦光纖4的一端的涂覆層剝離，并在高溫下拉成錐狀；將雙包層光纖3的欲耦合部位的涂覆層剝離，然后將制備好的泵浦光纖錐狀端4與雙包層光纖3耦合部位的外包層側面緊貼，間隙利用二氧化硅氣溶膠2填充；對泵浦光纖4和雙包層光纖3的粘接部位進行加熱處理，使得氣溶膠固化，而兩端光纖粘結在一起，；并在固化的過程中對泵浦光纖注入泵浦光，并對雙包層光纖3的輸出光功率進行監測，當輸出光功率達到最大時保持位置固化；加熱處理同時監測差損，差損達到要求時，停止加熱。加熱溫度不得超過光纖的熔融溫度以免破環光纖結構造成額外的損耗。實施例3
如圖5所示，首先將泵浦光纖4的一端的涂覆層剝離，并磨除一側的一部分包層；將雙包層光纖3的欲耦合部位的涂覆層剝離，使得側面外包層裸露；然后將制備好的一根或多根泵浦光纖4無包層側面分別與雙包層光纖3耦合部位的外包層側面緊貼，間隙利用二氧化硅氣溶膠2填充；對泵浦光纖4和雙包層光纖3的粘接部位進行加熱處理，使得氣溶膠2固化，而兩端光纖粘結在一起，；并在固化的過程中對泵浦光纖注入泵浦光，并對雙包層光纖的輸出光功率進行監測，當輸出光功率達到最大時保持位置固化；加熱處理同時監測差損，差損達到要求時，停止加熱。加熱溫度不得超過光纖的熔融溫度以免破環光纖結構造成額外的損耗。實施例4
首先將雙包層光纖3的一端涂覆層剝離，使得外包層側面裸露，利用二氧化硅氣溶膠2在外包層上形成一個環繞多包層光纖的錐形光管5 ;如圖6所示，將一根或多根的泵浦光纖4的端面與錐形光管5的端面緊貼，間隙利用二氧化硅氣溶膠2填充；對泵浦光纖4和雙包層光纖3的粘接部位進行加熱處理，使得氣溶膠2固化，而兩端光纖粘結在一起；并在固化的過程中對泵浦光纖注入泵浦光，并對雙包層光纖的輸出光功率進行監測，當輸出光功率達到最大時保持位置固化；加熱處理同時監測差損，差損達到要求時，停止加熱。加熱溫度不得超過光纖的熔融溫度以免破環光纖結構造成額外的損耗。如圖7所示，本實施例也可以選擇另一種實現方式，是將一根或多根的泵浦光纖4的端面與錐形光管5和雙包層光纖3形成的大端面粘結，然后按上述同樣的方法步驟進行制作。盡管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和范圍內，在形式上和細節上對本發明做出各種變化，均為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種高功率光纖稱合器，包括一根多包層光纖和一根或多根泵浦光纖，其特征在于，所述泵浦光纖通過二氧化硅氣溶膠與多包層光纖的端面或者側面粘結。
2.根據權利要求1所述的一種高功率光纖耦合器，其特征在于，所述泵浦光纖是多根多模光纖去掉涂覆層后利用二氧化硅氣溶膠粘成的光纖束，所述光纖束的端面與多包層光纖的端面粘結。
3.根據權利要求1所述的一種高功率光纖耦合器，其特征在于，所述泵浦光纖是一根或多根多模光纖，上述多模光纖的一端拉成錐狀細絲，所述錐狀細絲端面與多包層光纖的側面的外包層粘結。
4.根據權利要求1所述的一種高功率光纖耦合器，其特征在于，所述泵浦光纖是一根或多根多模光纖，其中光纖一端的一側包層被磨除，上述磨除部位與多包層光纖的側面的外包層粘結。
5.根據權利要求1所述的一種高功率光纖耦合器，其特征在于，還包括錐形光管，所述錐形光管由二氧化硅氣溶膠環繞在多包層光纖的外包層上形成，所述泵浦光纖是一根或多根的多模光纖，其端面與錐形光管和多包層光纖共同的端面粘結，或僅與錐形光管的端面粘結。
6.一種高功率光纖耦合器的制作方法，其特征在于包括如下步驟: (1)泵浦光纖和多包層光纖耦合的區域去掉涂覆層； (2)泵浦光纖和多包層光纖耦合的區域利用二氧化硅氣溶膠粘結； (3)對泵浦光纖和多包層光纖的連接處高溫處理，使得兩段光纖粘接在一起，并對雙包層光纖的輸出光功率進行監測，當輸出光功率達到最大時保持位置固化。
7.根據權利要求6所述的一種高功率光纖耦合器的制作方法，其特征在于，所述泵浦光纖和多包層光纖的耦合區域的具體制作方法如下:(1)去掉泵浦光纖的一端的涂覆層，并將多束泵浦光纖利用二氧化硅氣溶膠粘為一束泵浦光纖束；(2)上述泵浦光纖束的端面與多包層光纖的端面為耦合區域。
8.根據權利要求6所述的一種高功率光纖耦合器的制作方法，其特征在于，所述泵浦光纖和多包層光纖的耦合區域的具體制作方法如下:(1)去掉泵浦光纖的一端的涂覆層，并在高溫下拉成錐狀細絲；(2)上述錐狀細絲的端面與多包層光纖一端的側面為耦合區域。
9.根據權利要求6所述的一種高功率光纖耦合器的制作方法，其特征在于，所述泵浦光纖和多包層光纖的耦合區域的具體制作方法如下:(1)去掉泵浦光纖的一端的一側涂覆層，并磨除一部分包層；(2)上述泵浦光纖已磨除包層的側面與多包層光纖一端的側面為耦合區域。
10.根據權利要求6所述的一種高功率光纖耦合器的制作方法，其特征在于，所述泵浦光纖和多包層光纖的耦合區域的具體制作方法如下:(I)將多包層光纖的一端涂覆層剝離，使得外包層側面裸露，利用二氧化硅氣溶膠在外包層上形成一個環繞多包層光纖的錐形光管；(2)泵浦光纖的端面與錐形光管和多包層光纖共同的大端面為耦合區域，或僅泵浦光纖的端面與錐形光管的端面為耦合區域。
全文摘要
本發明公開了一種高功率光纖耦合器及其制作方法，主要涉及光纖泵浦耦合技術領域。本發明公開的高功率光纖耦合器及其制造方法主要利用二氧化硅氣溶膠是泵浦光纖與多包層光纖的端面或者側面粘結，將泵浦光束耦合進入多包層光纖的包層內。有益效果是，利用二氧化硅氣溶膠將一個或者多根泵浦光纖粘接在多包層光纖內包層側面或端面上，這樣無需添加額外的光學零件，而且在粘接的過程中加熱溫度控制在光纖的熔融溫度之下，同時監測差損，差損達到要求時停止加熱，提高了工藝的可控性，也提高了產品的穩定性和可靠性。本發明的耦合機構簡單，工藝易于實施。此外利用二氧化硅氣溶膠在多包層光纖的周圈形成錐形光管，有效的增加多包層光纖的集光能力。
文檔編號G02B6/255GK103091779SQ201110349550
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者吳礪, 林磊, 凌吉武, 趙振宇 申請人:福州高意通訊有限公司