专利名称：多根多模光纤组束超大功率单模激光器的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种多根多模光纤组束超大功率单模激光器。
背景技术：
光纤激光器以其卓越的性能和低廉的价格，在光纤通信、工业加工、医疗、 军事等领域取得了日益广泛的应用。尽管在实验室已经实现单个光纤输出超过 lkW的单模激光，而且实现这种激光需要严格的条件，难以工程应用；但是随 着激光技术应用的发展，以及材料加工、空间通信、激光雷达、光电对抗、激 光武器等的发展，需要高功率、高质量、高强度和超亮度的激光，要求单模输 出功率达到MW甚至GW量级。仅仅采用单模纤芯的双包层掺稀土光纤激光器， 由于单模纤芯芯径小于10/^，受到非线性、结构因素和衍射极限的限制，承受 的光功率密度有限，单模有源光纤激光器纤芯连续波损坏阈值约为1百///1112 [J.Nilsson,J.K.Sahu,YJeong，W.A.Clarkson，R.Selvas,A.B.Grudinin,and S.U.Alam,，，High Power Fiber Lasers:New Developments，，,Proceedings of SPIE Vol.4974,50-59(2003)]，其光学损坏危险成为实现大功率单模光纤激光器的一大 挑战。除了光学损坏外，由于大功率光产生的热也会损坏光纤，甚至会最终融 化纤芯。有文献报道，铒镱共掺光纤激光器每米可产生100W热
n,，，High-power and tunable' operation of erbium-ytterbium co-doped cladding-pumped fiber laser",正EE J.Quantum Electron.39，987-994(2003)]。
发明内容
本实用新型的目的是，克服已有的传统双包层单模光纤激光器的输出单模 激光功率有限以及随着光功率的增加，其输出光束质量变差，抗热等方面的陷，本实用新型提供一种内包层有单模有源掺稀土纤芯和多根多模有源掺稀土纤芯的双包层光纤激光器，以实现超大功率高质量单模激光输出。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
一种多根多模光纤组束超大功率单模激光器，它包括泵浦源、内包层、外包层。其内包层含有一根单模有源掺稀土纤芯与多于两根的多模有源掺稀土纤芯，单模有源掺稀土纤芯的圆心位于内包层的圆心；
单模有源掺稀土纤芯、多模有源掺稀土纤芯的轴线与双包层光纤的轴线平
行；
每根多模有源惨稀土纤芯掺杂属性相同，单模有源掺稀土纤芯的芯径小等于5微米，且单模有源纤芯两端写入光栅或单模有源掺稀土纤芯一端写入光栅，另一端镀对应激光波长的高反射膜或单模有源掺稀土纤芯两端写入光栅，另一端镀对应激光波长的高反射膜;
该激光器采用端面泵浦或侧面泵浦或同时进行端面泵浦与侧面泵浦。
所述的单模有源掺稀土纤芯为良好光敏特性，而多模有源掺稀土纤芯为无光敏特性或弱光敏特性。
所述的多模有源掺稀土纤芯的形状为任意形状圆形，椭圆形，D形，且相互之间的规格相同或不同。
所述的单模有源掺稀土纤芯与多模有源掺稀土纤芯的有源介质为掺铒、掺镱、掺钬、掺铥或铒镱共掺。
所述的内包层中或含有多于叁根的单模有源掺稀土纤芯。
内包层含有一根单模有源掺稀土纤芯与多于两根的多模有源掺稀土纤芯，把一根单模有源掺稀土纤芯与多于两根的多模有源掺稀土纤芯预制棒截取相同的长度，外加许多相同长度的低折射率光纤预制棒，沉积拉伸构成内包层。采用端面泵浦或者侧面泵浦，由于只有一根单模有源掺稀土写有光栅，构成的谐振腔增益最强，通过伴生耦合，每根多模有源掺稀土都会谐振在写有光栅的有源纤芯激光腔产生的波长上，无需外加任何锁相器件，实现主动锁相，通过对多根多模有源掺稀土组束，从而实现单模激光超大功率输出。
为了实现高效率的泵浦，单模有源掺稀土纤芯的圆心、对称分布的多根多模有源掺稀土纤芯的截面重心与内包层的圆心重合，单模有源惨稀土纤芯与多根多模有源掺稀土纤芯充满内包层。
本实用新型采用的有源光纤为掺稀土光纤，其掺稀土离子可以为铒离子、镱离子、或钬离子、或铥离子、或共掺的铒镱离子等。
本实用新型的有益效果具体如下-
所述内包层有单模有源掺稀土纤芯和多根多模有源掺稀土纤芯的双包层光纤激光器，它不需要外部调相装置，通过内部伴生耦合，实现多根多模有源掺稀土纤芯都谐振在写有光栅的单模有源掺稀土纤芯构成的激光腔产生的波长上，从而实现单模激光超大功率放大输出。所述内包层有单模有源掺稀土纤芯和多根多模有源掺稀土纤芯的双包层光纤激光器，由于多根多模有源掺稀土纤芯散热面积大，可输出较高的功率，又由于多根多模有源掺稀土纤芯实际上是一种光放大器，可比单独使用单模有源掺稀土的双包层光纤激光器输出高上千倍的功率，同时，由于每根多模有源掺稀土纤芯都谐振在写有光栅的单模有源掺稀土纤芯构成的激光腔产生的波长上，使得每根多模有源掺稀土纤芯输出放大的单模激光，实现单模激光超大功率输出。这种激光器不会降低输出激光的质量，对多根有源掺稀土纤芯进行组束，实现了单模激光超亮度超大功率输出。
图l单模有源掺稀土纤芯两端写入光栅与端面泵浦的多根多模光纤组束超大功率单模激光器主视图。
图2图1的A-A剖面图。
图3单模有源掺稀土纤芯两端写入光栅、侧面泵浦的多根多模光纤组束超大功率单模激光器主视图。
图4图3的-B剖视图。
图5单模有源掺稀土纤芯一端写入光栅、另一端镀对应激光波长的高反射膜、侧面泵浦的多根多模光纤组束超大功率单模激光器主视图。图6图5的-C剖视图。
图7单模有源掺稀土纤芯两端写入光栅， 一端镀对应激光波长的高反射膜、侧面泵浦的多根多模光纤组束超大功率单模激光器主视图。图8图7D-D的剖视图。
图9单模有源掺稀土纤芯两端写入光栅， 一端镀对应激光波长的高反射膜、端面与侧面同时泵浦的多根多模光纤组束超大功率单模激光器主视图。图10图9的E-E剖视图。
图ll多模有源掺稀土纤芯形状和数量不限的情形的多根多模光纤组束超大功率单模激光器主视图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。实施例一
实施例l中采用的有源光纤为掺稀土光纤，其掺杂离子为铒离子。参见图1和图2，单模有源掺稀土纤芯两端写入光栅与端面泵浦的三根多模
光纤组束超大功率单模激光器，详细描述如下
单模有源掺稀土纤芯4的芯径为5pm,相邻多模有源掺稀土纤芯6两两相贴在一起，单模有源掺稀土纤芯4的圆心位于内包层2的圆心，三根多模有源掺稀土纤芯围绕内包层圆心对称分布，单模有源掺稀土纤芯4、三根多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层光纤的轴线平行，内包层直径为125^im、外包层3厚度为150pm的双包层光纤，长度为lm，在单模有源掺稀土纤芯4两端分别写入光栅51与52，用泵浦源1对双包层光纤采用端面泵浦，激光从多模有源掺稀土纤芯中输出。
实施例二
实施例2中采用的有源光纤为掺稀土光纤，其掺杂离子为镱离子。参见图3、 4，单模有源惨稀土两端写入光栅、侧面泵浦的多根多模光纤组束超大功率单模激光器。详细描述如下
单模有源掺稀土纤芯(4)芯径为3jam，相邻多模有源掺稀土纤芯6两两相贴
在一起，单模有源掺稀土纤芯4的圆心位于内包层2的圆心，四根多模有源掺稀土纤芯围绕内包层圆心对称分布，单模有源掺稀土纤芯4、多根多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层的轴线平行，内包层直径为200)am、外包层3厚度为150pm的双包层光纤，长度为50cm,在单模有源掺稀土纤芯4的两端分别写入光栅51与52，用泵浦源1对双包层光纤采用侧面泵浦，激光从多模有源掺稀土纤芯6中输出。
实施例三
实施例3中采用的有源光纤为掺稀土光纤，其惨杂离子为鈥离子。参见图5、 6，单模有源掺稀土一端写入光栅、另一端镀对应激光波长的高反射膜、侧面泵浦的多根多模光纤组束超大功率单模激光器。详细描述如下单模有源掺稀土纤芯4芯径为3 pn ，相邻多模有源掺稀土纤芯6两两相贴在一起，单模有源掺稀土纤芯4圆心位于内包层2的圆心，五根多模有源掺稀土纤芯围绕内包层圆心对称分布，单模有源掺稀土纤芯4、五根多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层光纤的轴线平行，内包层直径为200jam、外包层3厚度为150iam的双包层光纤，长度为30cm，双包层光纤中单模有源掺稀土纤芯的一端写入光栅52、另一端镀对应激光波长的高反射膜7，用泵浦源l对双包层光纤采用侧面泵浦，激光从多模有源掺稀土纤芯6中输出。实施例四
实施例4中采用的有源光纤为掺稀土光纤，其掺杂离子为钬离子。参见图7、 8，单模有源掺稀土两端写入光栅， 一端镀对应激光波长的高反射膜、侧面泵浦的多根多模光纤组束超大功率单模激光器。详细描述如下
单模有源掺稀土纤芯4芯径为2pm，相邻多模有源掺稀土纤芯6两两相贴在一起，单模有源掺稀土纤芯4圆心位于内包层2的圆心，单模有源掺稀土纤芯4、六根多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层光纤的轴线平行，内包层直径为600|_im、外包层3厚度为150inm的双包层光纤，长度为10cm，有源单模有源掺稀土纤芯4两端分别写入光栅51与52，另一端镀对应激光波长的高反射膜7，用泵浦源l对双包层光纤采用侧面泵浦，激光从多模有源掺稀土纤芯6中输出。
实施例五
实施例5中采用的掺杂光纤为有源掺杂光纤，其有源介质为铒镱共掺。参见图9、 10，单模有源掺稀土两端写入光栅， 一端镀对应激光波长的高反
射膜、端面与侧面同时泵浦的多根多模光纤组束超大功率单模激光器。其实施
步骤如下
单模有源掺稀土纤芯4芯径为lpm，相邻多模有源掺稀土纤芯6两两相贴在一起，单模有源掺稀土纤芯4圆心位于内包层2的圆心，单模有源掺稀土纤芯4、六多模有源掺稀土纤芯6的轴线与双包层光纤的轴线平行，内包层直径2r为125^im 600iom、外包层3厚度为150pm的双包层光纤，长度L为0.1 lm，单模有源惨稀土纤芯4两端写入光栅51与52，另一端镀对应激光波长的高反射膜7,分别用泵浦源1与泵浦源12对双包层光纤采用端面泵浦与侧面泵浦，激光 从多模有源掺稀土纤芯6中输出。 实施例六
实施例6中采用的掺杂光纤为有源掺杂光纤，其有源介质为铒镱共掺。 多模有源掺稀土纤芯形状和数量不限的情形的多根多模光纤组束超大功率 单模激光器参见图ll，其实施步骤如下
单模有源掺稀土纤芯4的芯径等于5pm，多根多模有源掺稀土纤芯为任意 形状，且规格不相同,如这里多根多模有源掺稀土纤芯6包括两根椭圆纤芯61与 62、三根多模有源掺稀土纤芯62、 64、 65与一根单模有源掺稀土纤芯63，单模 有源掺稀土纤芯4圆心位于内包层2的圆心，单模有源掺稀土纤芯4轴线、单 模有源掺稀土纤芯4、多模有源掺稀土纤芯61， 62， 63， 64， 65的轴线与双包层光 纤的轴线平行，内包层直径为125|iim~600^im、外包层3厚度为150inm的双包层 光纤，长度为0.1 lm，单模有源掺稀土纤芯4两端写入光栅51与52，另一端镀 对应激光波长的高反射膜7,分别用泵浦源1与泵浦源12对双包层光纤采用端 面泵浦与侧面泵浦，激光从多模有源掺稀土纤芯中输出。
权利要求1. 一种多根多模光纤组束超大功率单模激光器，它包括泵浦源、内包层、外包层；其特征在于内包层含有一根单模有源掺稀土纤芯(4)与多于两根的多模有源掺稀土纤芯(6)，单模有源掺稀土纤芯(4)的圆心位于内包层(2)的圆心；单模有源掺稀土纤芯(4)、多模有源掺稀土纤芯(6)的轴线与双包层光纤的轴线平行；每根多模有源掺稀土纤芯掺杂属性相同，单模有源掺稀土纤芯(4)的芯径小等于5微米，且单模有源纤芯(4)两端写入光栅(51)与(52)，或单模有源掺稀土纤芯(4)一端写入光栅(52)，另一端镀对应激光波长的高反射膜(7)或单模有源掺稀土纤芯两端写入光栅(51)与(52)，另一端镀对应激光波长的高反射膜(7)；该激光器采用端面泵浦或侧面泵浦或同时进行端面泵浦与侧面泵浦。
2. 根据权利要求1所述的一种多根多模光纤组束超大功率单模激光器，其 特征在于单模有源掺稀土纤芯(4)为良好光敏特性，而多模有源掺稀土纤芯(6) 为无光敏特性或弱光敏特性。
3. 根据权利要求1所述的一种多根多模光纤组束超大功率单模激光器，其 特征在于多模有源掺稀土纤芯(6)的形状为圆形，椭圆形，且相互之间的规格 相同或不同。
专利摘要本实用新型公开了一种多根多模光纤组束超大功率单模激光器。它由泵浦源(1)与(12)，单模有源掺稀土纤芯(4)及写入单模有源掺稀土纤芯(4)的光栅(51，52)，多于两根的多模有源掺稀土纤芯(6)，内包层(2)与外包层(3)构成。其中内包层(2)中含有一根单模有源掺稀土纤芯(4)和多于两根的多模有源掺稀土纤芯(6)，单模有源掺稀土纤芯的圆心位于内包层的圆心。泵浦源，通过端面泵浦或侧面泵浦或同时进行端面泵浦与侧面泵浦。单模有源掺稀土纤芯中产生的单模激光，由于单模有源掺稀土纤芯与每根多模有源掺稀土纤芯之间的伴生耦合，使得每根多模有源掺稀土纤芯输出放大的单模激光，实现单模激光超大功率、超亮度输出。
文档编号H01S3/067GK201282264SQ20082010843
公开日2009年7月29日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者艳 刘, 宁提纲, 帆 张, 王春灿, 胡旭东, 丽 裴, 谭中伟, 乂 阮, 陈青艳 申请人:北京交通大学