一种模场匹配器及光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤耦合技术领域，具体而言，涉及一种模场匹配器及光纤激光器。
【背景技术】
[0002]在光纤激光器中振荡器和放大器往往具有不同的功能，振荡器一般采用小模场单模光纤，获得高光束质量单模种子源，而放大器为了获得更高功率的放大，一般采用大模场双包层光纤。因此在振荡器和放大器之间，需要一种模场匹配器作为过渡，要求具有低损耗，低光束质量扰动。一般模场匹配器采用拉锥技术，即将大模场光纤利用拉锥技术拉细，然后再与小模场光纤熔接，这样可以解决大多数模场匹配器的技术要求。然而，由于需要将大模场光纤拉锥，这对技术工艺提出了较高的要求，需要锥区平滑，没有扰动，否则不但会使激光模式发生变化，也会引起较大的插入损耗。此外，对于包层直径相同的光纤而言，拉细的光纤包层直径会随之变小再与小模场光纤熔接，会由于包层直径大小不一，增加熔接难度，降低模场匹配器成品率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种模场匹配器及基于该模场匹配器的光纤激光器，实现不同模场直径的单模光纤的高效耦合，以有效地改善上述的问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下:
[0005]本发明提供了一种模场匹配器，应用于单模光纤，包括:第一单模光纤、第二单模光纤和匹配光纤，所述第一单模光纤的芯径大于所述第二单模光纤的芯径，所述匹配光纤的芯径大于所述第二单模光纤的芯径，且所述匹配光纤的芯径小于所述第一单模光纤的芯径，所述匹配光纤的一端与第一单模光纤的一端耦合，所述匹配光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端親合。
[0006]优选的，所述第一单模光纤的芯径与所述第二单模光纤的芯径的差值大于等于3微米。
[0007]优选的，所述第一单模光纤的芯径与所述匹配光纤的芯径的差值在1.5-2.5微米之间，所述第二单模光纤的芯径与所述匹配光纤的芯径的差值在1.5-2.5微米之间。
[0008]优选的，所述匹配光纤的芯径为所述第一单模光纤的芯径与所述第二单模光纤的芯径的平均值。
[0009]优选的，所述匹配光纤的一端与所述第一单模光纤的一端熔接，所述匹配光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端熔接。
[0010]优选的，通过光纤扩芯方法将所述匹配光纤与所述第一单模光纤熔接的一端的芯径增大到第一预设芯径;通过光纤扩芯方法将所述第二单模光纤与所述匹配光纤熔接的一端的芯径增大到第二预设芯径。
[0011 ]优选的，所述光纤扩芯方法包括光纤加热扩芯技术。
[0012]优选的，所述第一单模光纤的芯径为10微米，所述第二单模光纤的芯径为6微米，所述匹配光纤为SMF-28e光纤。
[0013]本发明还提供了一种光纤激光器，包括栗浦源和激光谐振腔，所述激光谐振腔包括第一谐振部件、增益光纤和第二谐振部件，所述第一谐振部件和所述增益光纤之间通过上述的模场匹配器耦合;所述栗浦源发出的栗浦光经过所述第一谐振部件后依次经过所述第二单模光纤、所述匹配光纤及所述第一单模光纤后进入所述增益光纤。
[0014]优选的，所述第二谐振部件和所述增益光纤之间也设置有所述模场匹配器，所述增益光纤产生的信号光依次经过所述第一单模光纤、所述匹配光纤及所述第二单模光纤后进入所述第二谐振部件。
[0015]本发明提供的模场匹配器由第一单模光纤、匹配光纤及第二单模光纤构成。相比于传统的拉锥式模场匹配器，制作简单高效，成本低，稳定性及成品率高，可批量生产。
[0016]此外，与传统的拉锥式模场匹配器相比，本发明提供的模场匹配器可以正向使用，即可以将外部光束从第二单模光纤高效耦合至第一单模光纤中，并保持单模特性;也可以反向使用，即可以将外部光束从第一单模光纤中高效耦合至第二单模光纤，有效地提高了模场匹配器的适用性。
[0017]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0019]图1示出了本发明第一实施例提供的一种模场匹配器的结构示意图；
[0020]图2示出了本发明第二实施例提供的一种光纤激光器的结构示意图。
[0021]其中，【附图说明】分别为:
[0022]模场匹配器100;第一单模光纤110;匹配光纤120;第二单模光纤130;增益光纤200;第一谐振部件310;第二谐振部件320;栗浦源400;波分复用器500。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]在光纤激光器中振荡器和放大器往往具有不同的功能，振荡器一般采用小模场单模光纤，获得高光束质量单模种子源，而放大器为了获得更高功率的放大，一般采用大模场双包层光纤。因此在振荡器和放大器之间，需要一种模场匹配器作为过渡，要求具有低损耗，低光束质量扰动。而传统的拉锥型模场匹配器制作复杂、成品率低、成本高、对仪器设备要求较高，因此，本发明实施例提供了一种应用于单模光纤的模场匹配器，可以简单高效的实现不同芯径的单模光纤之间的高效连接。
[0025]第一实施例
[0026]本发明实施例提供的模场匹配器，如图1所示，包括第一单模光纤110、第二单模光纤130和匹配光纤120。第一单模光纤110的芯径大于第二单模光纤130的芯径，匹配光纤120的芯径大于第二单模光纤130的芯径，且匹配光纤120的芯径小于第一单模光纤110的芯径，匹配光纤120的一端与第一单模光纤110的一端親合，匹配光纤120的另一端与第二单模光纤130的一端親合。
[0027]其中，第一单模光纤110和第二单模光纤130的芯径可以根据用户需要设计，而匹配光纤120则根据第一单模光纤110的芯径和第二单模光纤130的芯径设计，具体的，匹配光纤120的芯径大小在第一单模光纤110的芯径和第二单模光纤130的芯径之间。需要说明的是，所述芯径为光纤的纤芯直径。例如，可以将常用的芯径为10微米的单模光纤作为第一单模光纤110，例如可以采用Nufern公司的芯径为10微米，包层直径为125微米的光纤，将芯径为6微米的单模光纤作为第二单模光纤130，例如可以采用Nufernl060XP光