專利名稱：實用化端面激勵雙包層光纖激光器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種實用化端面激勵雙包層光纖激光器，屬于光纖激光器結(jié)構(gòu)技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
高功率光纖激光器，是相對于光纖通訊中作為載波的低功率光纖激光器而言(功率為mW級)，定位于機械加工、激光醫(yī)療、汽車制造和軍事等行業(yè)的高強度光源。是世界各國競相積極開發(fā)的新一代尖端激光器。
和所有激光器相同，光纖激光器也分為激勵系統(tǒng)、耦合系統(tǒng)、諧振腔、工作物質(zhì)幾個部分。傳統(tǒng)的光纖激光器結(jié)構(gòu)如圖1所示為，半導體激光器激勵源1(平行光輸出或光纖輸出)、耦合透鏡組2、雙色鏡3、摻雜光纖4、輸出鏡5。由于半導體激光器輸出的光束質(zhì)量較差，單片傳統(tǒng)透鏡很難完成耦合功能，需要設計特殊的透鏡組或非球面透鏡來滿足要求，透鏡組由于元件多以致體積大、重量重，而非球面透鏡的設計及加工成本較高；另外傳統(tǒng)方案中還涉及雙色鏡、透鏡組、光纖三者的對準問題，對加工和定位精度要求很高，不利于實用化?，F(xiàn)今，光纖激光器技術(shù)比較先進的國家多采用光纖光柵加側(cè)面光纖熔接的結(jié)構(gòu)(如圖2所示，圖2是現(xiàn)有光纖光柵加側(cè)面激勵示意圖，其中，6為繞圈的摻稀土離子光纖，7為光柵。箭頭方向表示激光輸出方向)。但由于特定波長的光纖光柵(如1100nm附近)模板昂貴，因而制作成本較高，而且側(cè)面激勵的光纖熔接技術(shù)尚處在探索階段，而側(cè)面耦合器同樣存在價格昂貴的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對透鏡組加雙色鏡耦合系統(tǒng)體積大、調(diào)節(jié)難的不足；以及光纖光柵系統(tǒng)成本高的困難。提出利用現(xiàn)有較成熟的低成本技術(shù)的組合，有效簡化結(jié)構(gòu)、縮小器件尺寸，達到工作穩(wěn)定、可靠性高、且成本低廉的光纖激光器實用化結(jié)構(gòu)。
一種實用化端面激勵雙包層光纖激光器，該激光器包括激勵用的尾纖輸出半導體激光器(8)、自聚焦透鏡(10)、摻雜光纖(12)；自聚焦透鏡(10)含有自聚焦透鏡入射端面(9)、自聚焦透鏡出射端面(11)；激勵用的尾纖輸出半導體激光器(8)通過尾纖與自聚焦透鏡(10)的入射端面(9)銜接，自聚焦透鏡(10)的出射端面(11)與摻雜光纖(12)連接，其特征在于，自聚焦透鏡(10)的入射端面(9)鍍有對激勵光高透過率的介質(zhì)膜；
自聚焦透鏡(10)的出射端面(11)鍍有對激勵光高透過率的介質(zhì)透膜以及加鍍的對產(chǎn)生激光波長高反射率的介質(zhì)膜，構(gòu)成諧振腔鏡。
半導體激光器(8)作為激勵源，摻雜光纖(12)為增益介質(zhì)，自聚焦透鏡(10)把半導體激光器(8)經(jīng)尾纖輸出的泵浦功率注入到摻雜光纖(12)中，同時自聚焦透鏡(10)入射端面(9)對激勵源激光高透，減少泵浦損失，自聚焦透鏡(10)出射端面(11)起到激光器諧振腔鏡的作用，在激勵源的作用下，摻雜光纖(12)產(chǎn)生激光振蕩。
本實用新型將國內(nèi)較成熟的自聚焦透鏡和鍍膜技術(shù)結(jié)合到光纖激光器結(jié)構(gòu)中，解決了光纖激光器工程化中遇到的問題。
根據(jù)梯度折射率材料理論，不同截距的自聚焦對入射光線會有程度不同的匯聚作用，通過選用相應截距的自聚焦透鏡，可以使得半導體激光器的輸入光經(jīng)自聚焦透鏡后，其聚焦光斑幾乎在透鏡的后端面，這是傳統(tǒng)透鏡無法做到的，并通過相應設計可以保證匯聚光斑參數(shù)和摻雜光纖參數(shù)相匹配。同時，在自聚焦透鏡的一端鍍上對激勵光高透過率的單色膜層，作為激勵端；另一端鍍對激勵光高透過率，對所產(chǎn)生激光高反射率的雙色膜層，作為腔鏡端。如需要加強對激勵LD的保護，可以雙端都鍍雙色膜。令摻雜光纖貼近自聚焦透鏡后端面，這樣后端面的高反射率膜層和光纖另一自由端的菲涅爾反射就構(gòu)成了光纖激光器的諧振腔鏡，從而使得耦合結(jié)構(gòu)和諧振腔鏡由一個光學元件完全解決。
本實用新型利用自聚焦透鏡可以實現(xiàn)端面成像的特點，使得激光諧振腔鏡和光纖激光器的光學耦合系統(tǒng)結(jié)合為一體，簡化了光纖激光器的結(jié)構(gòu)，有利于提高激光器的整體防震性能。


圖1是傳統(tǒng)光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有光纖光柵加側(cè)面激勵示意圖，其中，6為繞圈的摻稀土離子光纖，7為光柵。箭頭方向表示激光輸出方向。
圖3是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實用新型耦合和諧振腔部分示意圖。
具體實施方案下面結(jié)合圖和實施方案來說明本實用新型。
圖3是本實用新型光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，8為激勵用的尾纖輸出半導體激光器、9為自聚焦透鏡入射端面、10為自聚焦透鏡、11為自聚焦透鏡出射端面、12為摻雜光纖。激勵用的尾纖輸出半導體激光器(8)通過尾纖與自聚焦透鏡(10)的入射端面(9)銜接，自聚焦透鏡(10)的出射端面(11)與摻雜光纖(12)連接。其自聚焦透鏡(10)的入射端面(9)鍍有對激勵光高透過率的介質(zhì)膜；自聚焦透鏡(10)的出射端面(11)鍍有對激勵光高透過率的介質(zhì)透膜以及加鍍的對產(chǎn)生激光波長高反射率的介質(zhì)膜，構(gòu)成諧振腔鏡。半導體激光器(8)作為激勵源，摻雜光纖(12)為增益介質(zhì)，自聚焦透鏡(10)把半導體激光器(8)經(jīng)尾纖輸出的泵浦功率注入到摻雜光纖(12)中，同時自聚焦透鏡(10)入射端面(9)對激勵源激光高透，減少泵浦損失，自聚焦透鏡(10)出射端面(11)起到激光器諧振腔鏡的作用，在激勵源的作用下，摻雜光纖(12)產(chǎn)生激光振蕩。圖中的橢圓圈，本領域常識，表示尾纖打了一個圈的意思。箭頭表示產(chǎn)生的激光方向。
一個實施方案激勵源8選用尾纖輸出中心波長在975nm的半導體激光器；輸出纖直徑400μm數(shù)值孔徑0.22；和半導體激光器尾纖銜接的端面(9)，鍍對975nm高透過率的介質(zhì)膜；在和摻雜光纖銜接的端面(11)，鍍975nm高透膜，同時加鍍對1100nm波長高反射率介質(zhì)膜，這個雙色膜可以構(gòu)成諧振腔鏡；摻雜光纖選用400μm/0.37摻鐿光纖。
在自聚焦透鏡的激勵端激勵光和自聚焦透鏡端面離開一定距離，以防止膜層劃傷。通過選擇合適截距的自聚焦透鏡，使得光線經(jīng)自聚焦透鏡后，會聚光斑在自聚焦透鏡后端面約0.3mm處，可在保證耦合效率及諧振腔結(jié)構(gòu)的同時，防止雙色膜的損傷。輸出激光為1100nm波長激光。
圖4是本實用新型耦合和諧振腔部分光路示意圖。圖中放大示意了實用系統(tǒng)中自聚焦透鏡的耦合光路，且同時顯示了光纖和自聚焦透鏡端面的位置情況。
本實用新型簡化了光纖激光器的結(jié)構(gòu)，有利于提高激光器的整體防震性能。
權(quán)利要求1.一種實用化端面激勵雙包層光纖激光器，該激光器包括激勵用的尾纖輸出半導體激光器(8)、自聚焦透鏡(10)、摻雜光纖(12)；自聚焦透鏡(10)含有自聚焦透鏡入射端面(9)、自聚焦透鏡出射端面(11)；激勵用的尾纖輸出半導體激光器(8)通過尾纖與自聚焦透鏡(10)的入射端面(9)銜接，自聚焦透鏡(10)的出射端面(11)與摻雜光纖(12)連接，其特征在于，自聚焦透鏡(10)的入射端面(9)鍍有對激勵光高透過率的介質(zhì)膜；自聚焦透鏡(10)的出射端面(11)鍍有對激勵光高透過率的介質(zhì)透膜以及加鍍的對產(chǎn)生激光波長高反射率的介質(zhì)膜。
2.一種實用化端面激勵雙包層光纖激光器，該激光器包括激勵用的尾纖輸出半導體激光器(8)、自聚焦透鏡(10)、摻雜光纖(12)；自聚焦透鏡(10)含有自聚焦透鏡入射端面(9)、自聚焦透鏡出射端面(11)；激勵用的尾纖輸出半導體激光器(8)通過尾纖與自聚焦透鏡(10)的入射端面(9)銜接，自聚焦透鏡(10)的出射端面(11)與摻雜光纖(12)連接，其特征在于，自聚焦透鏡(10)的入射端面(9)和出射端面(11)都鍍有對激勵光高透過率的介質(zhì)透膜以及加鍍的對產(chǎn)生激光波長高反射率的介質(zhì)膜。
專利摘要一種實用化端面激勵雙包層光纖激光器，屬于光纖激光器技術(shù)領域，該激光器激勵用的尾纖輸出半導體激光器(8)通過尾纖與自聚焦透鏡(10)的入射端面(9)銜接；自聚焦透鏡(10)的出射端面(11)與摻雜光纖(12)連接；自聚焦透鏡(10)的入射端面(9)鍍有對激勵光高透過率的介質(zhì)膜；自聚焦透鏡(10)的出射端面(11)鍍有對激勵光高透過率的介質(zhì)透膜以及加鍍的對產(chǎn)生激光波長高反射率的介質(zhì)膜，構(gòu)成諧振腔鏡。本實用新型利用自聚焦透鏡可以實現(xiàn)端面成像的特點，使得激光諧振腔鏡和光纖激光器的光學耦合系統(tǒng)結(jié)合為一體，既簡化了光纖激光器的結(jié)構(gòu)，且有利于提高激光器的整體防震性能。
文檔編號H01S3/067GK2829155SQ20052002306
公開日2006年10月18日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者鞏馬理, 戴明, 閆平, 柳強, 陳剛, 李晨 申請人:清華大學