专利名称：双包层光纤中包层光的滤除方法
技术领域：
本发明与高功率光纤激光器及放大器有关，特别是一种用于高功率光纤激光器及放大器中双包层光纤中包层光的滤除方法。大大提高光纤激光器及放大器在高功率运行时的稳定性以及输出光的光束质量，操作简单，效果显著，应用前景广泛。
背景技术：
光纤激光器及放大器越来越向商业成熟化发展，对其可靠性以及单元器件的研究成为人们关注的热点，其中高功率运行时系统的可靠性研究是重中之重。在一个理想的放大器系统中，所有的信号光都应该被限制在纤芯中放大，而所有的泵浦光都应该被增益光纤吸收。但事实并非如此，由于各种原因很多光不按理想状态传输而成为“不需要的光”。光纤包层中传输的“不需要的光”主要由以下三部分引入放大的自发辐射光(ASE)、增益光纤末端残留的未被吸收的泵浦光及各熔接点处泄漏或被反射入光纤包层中的纤芯光。所有这些光都能沿着光纤传输，增加系统高功率运行的负担，并降低激光光束质量。因此，将光纤激光器及放大器系统中光纤包层传输的“不需要的光”滤除掉，对提高系统在高功率运行时的稳定性以及激光光束质量具有非常重要的意义。有人提出ν型槽侧向泵浦技术，即用光纤微加工技术在光纤包层横向刻写ν型槽， 利用此ν型槽将泵浦光耦合进入光纤，参见[“Ripin D J，Goldberg L. High efficiency side-coupling of light into opticalfibres using imbedded v-grooves",Electronics Letters, Vol. 31，1995,2204 2205]。本发明则进行逆向操作，即刻写ν型槽将包层光泄漏出光纤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高功率光纤激光器及放大器系统双包层光纤中包层光的滤除方法。该方法能消除光纤包层中传输的“不需要的光”，从而降低高功率运行时各器件的功率压力，提高系统高功率稳定运行的能力，并优化光束质量。本发明的技术解决方案如下—种用于光纤激光器或放大器的双包层光纤中包层光的滤除方法，其特点在于首先将光纤激光器或放大器输出端的双包层光纤的一段或多段去除外包层及涂覆层，然后利用光纤微加工技术在裸露的光纤内包层上微加工一圈或几圈V型槽，用散热装置将所述的 V型槽密封起来，形成良好的散热机构。所述的ν型槽角度在π/6 π/3之间，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与光纤轴向夹角小于η/2。所述的ν型槽的深度应小于4R/5，其中R为内包层的半径，绝对不能破坏到纤芯， 切口大小在R与2R之间。所述的散热装置两端有两个光纤孔，供微加工后的光纤可以从散热体内部穿过。所述的散热装置由导热良好的金属制成，且内部通循环水，将包层所滤除的光产生的热量及时带走。利用光纤微加工技术在裸露的光纤内包层上微加工一圈或多圈V型槽，从而使双包层光纤包层中的传输的部分光因不满足全反射条件而导出光纤，而纤芯中传输的激光仍然满足全反射条件而不受影响。包层传输光被导出的多少取决于ν型槽刻写的角度、深度、宽度以及个数。其他条件相同时，ν型槽角度越大，深度越深，宽度越宽，ν型槽个数越多，则包层传输光被导出的越彻底。可以在双包层光纤上多处进行这种微加工，从而将包层光尽可能的滤除干净。本发明的原理是包层光之所以能在光纤中传输，是因为外包层的折射率η小于内包层的折射率η’，从而入射角大于arcsinOi/n')的包层光满足全反射条件，在内外包层界面发生全反射，不停地在内包层内传播。光纤横向微型ν型槽的加入，破坏了光纤内包层部分传输光的全反射条件，从而被导出光纤。本发明具有结构紧凑便于集成的特点，可以妥善处理系统末端光纤包层中传输的 “不需要的光”，大大提高光纤激光器及放大器在高功率运行时的稳定性以及输出光的光束质量。
图1为本发明双包层光纤中包层光的滤除方法的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。先请参阅图1，图1为本发明双包层光纤中包层光的滤除方法的结构示意图。由图可见，本发明双包层光纤中包层光的滤除方法，包括下列步骤首先将光纤激光器或放大器输出端的双包层光纤的两段去除外包层及涂覆层1 ；然后利用光纤微加工技术在裸露的光纤内包层2上微加工两圈V型槽4，用散热装置5将所述的V型槽4密封起来，形成良好的散热机构。本实施例中的散热装置5为散热铜块。从而使双包层光纤包层中的传输的部分光因不满足全反射条件而泄漏出光纤，泄漏的包层光被散热铜块充分吸收并带走，而纤芯3中传输的激光仍然满足全反射条件而不受影响。其工作过程如下双包层光纤中的包层光之所以能在光纤中传输，是因为外包层的折射率η小于内包层的折射率n’，从而入射角大于arcsinOi/n')的包层光满足全反射条件，在内外包层界面发生全反射，不停地在包层内传播。光纤横向微型ν型槽的加入，破坏了光纤内包层部分传输光的全反射条件，使得包层内的传输光在ν型槽口处发生折射， 从而被泄漏出光纤。至于包层传输光被导出的多少，则取决于ν型槽刻写的角度、深度、宽度以及个数。其他条件相同时，ν型槽角度越大，深度越深，宽度越宽，个数越多，则包层传输光被导出的越彻底。下面举一个具体实施例具体参数如下选取一段长0. 5m、纤芯直径20 μ m、内包层直径400 μ m的双包层光纤，首先将光纤中间两段各去除0. 5cm长的涂覆层，然后在两段裸露的光纤内包层上微加工两圈凹向光源方向、左槽面(即靠近光源方向的槽面)与光纤轴向夹角η/3、深度2R/3、宽度2R的ν型槽，之后将微加工后的光纤封装于散热铜块。加工好后，将靠近左槽面方向的光纤一端与光纤激光器系统输出光纤端进行熔接，另外一端作为输出。经实验测量表明，输出激光的光斑比未滤除前要小很多，只剩下纤芯光斑，说明此器件可以有效地滤除高功率光纤激光器及放大器系统的包层光，仅留下纤芯光。
权利要求
1.一种用于高功率光纤激光器或放大器的双包层光纤中包层光的滤除方法，其特征在于首先将光纤激光器或放大器输出端的双包层光纤的一段或多段去除外包层及涂覆层 (1)，然后利用光纤微加工技术在裸露的光纤内包层( 上微加工一圈或几圈V型槽，用散热装置( 将所述的V型槽密封起来，形成良好的散热机构。
2.根据权利要求1所述的双包层光纤中包层光的滤除方法，其特征在于所述的ν型槽角度在η/6 η/3之间，且ν型槽凹向光源方向，即左槽面(即靠近光源方向的槽面) 与 光纤轴向夹角小于η/2。
3.根据权利要求1所述的双包层光纤中包层光滤除的方法，其特征在于所述的ν型槽的深度应小于4R/5，其中R为内包层的半径，绝对不能破坏到纤芯，切口大小在R与2R之间。
4.根据权利要求1所述的双包层光纤中包层光的滤除方法，其特征在于所述的散热装置( 两端有两个光纤孔(51)、(52)，供微加工后的光纤从散热装置的内部穿过。
5.根据权利要求4所述的双包层光纤中包层光的滤除方法，其特征在于所述的散热装置(5)由导热良好的金属制成，且内部通循环水，将包层所滤除的光产生的热量及时带走。
全文摘要
一种用于高功率光纤激光器或放大器的双包层光纤中包层光的滤除方法，将光纤激光器或放大器输出端双包层光纤的一段或多段去除外包层及涂覆层，然后利用光纤微加工技术在裸露的光纤内包层上微加工一圈或几圈V型槽，从而使双包层光纤包层中的传输的部分光因不满足全反射条件而泄漏出光纤，泄露出去的包层光被散热装置充分吸收。纤芯中传输的激光仍然满足全反射条件而不受影响。本发明具有结构紧凑便于集成的特点，可以妥善处理系统末端光纤包层中传输的“不需要的光”，大大提高光纤激光器及放大器在高功率运行时的稳定性以及输出光的光束质量。在光纤激光器及其放大器的应用中，具有很大的前景。
文档编号H01S3/13GK102255235SQ20111012979
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者何兵, 刘厚康, 周军, 楼祺洪, 范元媛, 董景星, 郑寄托, 魏运荣 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所