專利名稱：錐體光纖微球分立譜放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與光纖有關(guān)，是一種錐體光纖微球分立譜放大器。主要用來按照可控制方式發(fā)生非線性變化的光學(xué)放大系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種錐體光纖微球分立譜放大器，其特點是該裝置依光傳播方向為序依次設(shè)置激光光源、光纖耦合器、增透耦合鏡、錐體光纖、微球器和增透耦合鏡，在所述的錐體光纖的入射光端面置第一泵浦光源，針對微球器的微球設(shè)有第二泵浦光源，該微球器的微球鑲嵌在微球器外殼和錐體光纖的中間層或是錐體光纖內(nèi)芯之間，其工作過程如下激光光源發(fā)出的激光經(jīng)光纖耦合器和增透耦合鏡進(jìn)入錐體光纖中傳輸，第一泵浦光源在錐體光纖的入射端面對入射的激光進(jìn)行泵浦放大，當(dāng)被一次放大的激光在錐體光纖內(nèi)傳輸與微球器中的微球界面相遇時，在該界面上將有光折射入微球內(nèi)并在微球內(nèi)實現(xiàn)全反射傳輸，同時被第二泵浦光源第二次泵浦放大，當(dāng)被第二次放大的傳輸光回到微球與錐體光纖的中間層或是錐體光纖內(nèi)芯接觸的界面時又折射回到錐體光纖內(nèi)繼續(xù)傳輸，并且與后面的波長相耦合，出現(xiàn)分立光譜。
上述的激光光源是固體激光器，二極管激光器，光纖激光器，半導(dǎo)體激光器。
上述的光纖耦合器是由微透鏡光學(xué)元件和電子元件組成的光電系統(tǒng)、或是管筒和微透鏡光學(xué)元件光學(xué)系統(tǒng)。
上述的增透耦合鏡是由平面鏡組成的、或是平凹透鏡組成的、或是平凸透鏡組成的、或是雙凹透鏡組成的、或是雙凸透鏡組成的、或是凹凸透鏡組成的系統(tǒng)。
上述的錐體光纖是玻璃材料，或是石英材料制成的光纖，或是普通型，或是雙包層。
上述的微球是硅磨成的球體，或是其它透明介質(zhì)磨成球體形，或是正方體形，或是三角四面體形，或是多面體形。
上述的泵浦光源是固體激光器，二極管激光器，光纖激光器，半導(dǎo)體激光器。
本發(fā)明的錐體光纖微球分立譜放大器件的優(yōu)點1、錐體光纖微球分立譜放大器件工作介質(zhì)錐體光纖可選用的材料較多；2、連續(xù)激光變?yōu)槊}沖激光的占空比較高；3、用于激光通信時的誤碼率低；4、可選用的波長范圍寬；
5、可用于集成光學(xué)系統(tǒng)和工程光學(xué)系統(tǒng)中器件的種類多；6、整個裝置全部固化，結(jié)構(gòu)簡單，容易操作。
圖2是本發(fā)明錐體光纖微球分立譜放大器中雙包層光纖結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明錐體光纖微球分立譜放大器中微球排列與光纖接觸示意圖。
圖中1-激光光源2-光纖耦合器 3-增透耦合鏡4、錐體光纖 401-錐體光纖外包層 402-錐體光纖外層403-錐體光纖中間層404-錐體光纖內(nèi)芯5-微球器 501-微球器外殼502-微球6、增透耦合鏡 7-第一泵浦光源8-第二泵浦光源所說的激光光源1可以是固體激光器，二極管激光器，光纖激光器，或半導(dǎo)體激光器。
所說的光纖耦合器2可以是由微透鏡光學(xué)元件和電子元件組成的光電系統(tǒng)、或是管筒和微透鏡光學(xué)元件光學(xué)系統(tǒng)。
所說的增透耦合鏡3和6是由平面鏡組成的、或是平凹透鏡組成的、或是平凸透鏡組成的、或是雙凹透鏡組成的、或是雙凸透鏡組成的、或是凹凸透鏡組成的系統(tǒng)。
所說的錐體光纖4可以是玻璃材料，或是石英材料制成的光纖，或是普通型一個包層和纖芯的光纖，或是中間包層為D形、矩形、園形、多邊形、梅花形的雙包層光纖。
所說的泵浦光源7和8可以是固體激光器，二極管激光器，光纖激光器，或半導(dǎo)體激光器。
所說的錐體光纖4的內(nèi)芯404是摻雜稀有元素高折射率n0的玻璃材料，或是石英材料制成的纖芯。
所說的錐體光纖的雙包層的中間層403是摻雜稀有元素折射率n1比雙包層光纖內(nèi)芯404的折射率n0低的玻璃材料，或是石英材料制成的中間層。
所說的錐體光纖外層402是摻雜稀有元素折射率n2比錐體光纖的雙包層的中間層403的折射率n1低的玻璃材料，或是石英材料制成的外層。
所說的錐體光纖外包層401是橡膠材料制成的。
所說的微球502是硅磨成的球體，或是其它透明介質(zhì)磨成球體形，或是正方體形，或是三角四面體形，或是多面體形，微球的直徑在100nm至20μm之間，在錐體光纖4的周圍可放置多個微球502。
本發(fā)明錐體光纖微球分立譜放大器件的工作過程是激光光源1輸出激光經(jīng)光纖耦合器2和增透耦合鏡3進(jìn)入錐體光纖4中傳輸，泵浦光源7在錐體光纖4的端面對入射的激光進(jìn)行泵浦放大，一次被放大的激光在錐體光纖內(nèi)傳輸與微球器5中的微球界面相遇，錐體光纖在與微球相接觸處用氟化氫刻蝕除去錐體光纖4的外包層401和錐體光纖外層402，錐體光纖4與微球502接觸的是錐體光纖4的錐體光纖雙包層的中間層403，或是單層錐體光纖內(nèi)芯404。微球502的直徑在100nm至20μm之間。微球502鑲嵌在微球器外殼501和錐體光纖中間層403，或是錐體光纖內(nèi)芯404之間。被第一次放大的激光仍是連續(xù)光，在與微球接觸的界面上將有光折射入微球502內(nèi)，折射進(jìn)微球502的光在微球內(nèi)實現(xiàn)全反射傳輸，同時被第二泵浦光源7泵浦放大，當(dāng)?shù)诙伪环糯蟮膫鬏敼饣氐轿⑶?02與錐體光纖內(nèi)芯404接觸的界面時又折射回到錐體光纖4內(nèi)繼續(xù)傳輸，并且與后面的波長相耦合，出現(xiàn)分立光譜。
在

圖1所示的裝置中，輸入光Is在1540-1564nm波段，能量為1nJ，一次泵浦能量為1mJ，錐體光纖是中間層為D形的雙包層錐體光纖，光纖內(nèi)芯直徑為9μm，微球是硅質(zhì)的，對微球泵浦光的能量為2mJ，只用了一個微球，輸出光Is′波長1540nm-1564nm的分立激光總能量為120nJ。
權(quán)利要求
1.一種錐體光纖微球分立譜放大器，其特征在于該裝置依光傳播方向為序依次設(shè)置激光光源(1)、光纖耦合器(2)、增透耦合鏡(3)、錐體光纖(4)、微球器(5)和增透耦合鏡(6)，在所述的錐體光纖(4)的入射光端面置第一泵浦光源(7)，針對微球器(5)的微球(502)設(shè)有第二泵浦光源(8)，微球器(5)的微球(502)鑲嵌在微球器外殼(501)和錐體光纖(4)的中間層(403)，或是錐體光纖內(nèi)芯(404)之間，其工作過程如下激光光源(1)發(fā)出的激光經(jīng)光纖耦合器(2)和增透耦合鏡(3)進(jìn)入錐體光纖(4)中傳輸，第一泵浦光源(7)在錐體光纖(4)的入射端面對入射的激光進(jìn)行泵浦放大，當(dāng)被一次放大的激光在錐體光纖(4)內(nèi)傳輸與微球器(5)中的微球(502)界面相遇時，在該界面上將有光折射入微球(502)內(nèi)并在微球(502)內(nèi)實現(xiàn)全反射傳輸，同時被第二泵浦光源(7)第二次泵浦放大，當(dāng)被第二次放大的傳輸光回到微球(502)與錐體光纖(4)的中間層(403)，或是錐體光纖內(nèi)芯(404)接觸的界面時又折射回到錐體光纖(4)內(nèi)繼續(xù)傳輸，并且與后面的波長相耦合，出現(xiàn)分立光譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐體光纖微球分立譜放大器，其特征在于所述的激光光源(1)可為固體激光器，或二極管激光器，或光纖激光器，或半導(dǎo)體激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐體光纖微球分立譜放大器，其特征在于所述的光纖耦合器(2)是由微透鏡光學(xué)元件和電子元件組成的光電系統(tǒng)、或是管筒和微透鏡光學(xué)元件光學(xué)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐體光纖微球分立譜放大器，其特征在于所述的增透耦合鏡(3，6)是由平面鏡組成的、或是平凹透鏡組成的、或是平凸透鏡組成的、或是雙凹透鏡組成的、或是雙凸透鏡組成的、或是凹凸透鏡組成的系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐體光纖微球分立譜放大器，其特征在于所述的錐體光纖(4)是玻璃材料，或是石英材料制成的光纖，或是普通型光纖，或是雙包層光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐體光纖微球分立譜放大器，其特征在于所述的微球器(5)是硅磨成的球體，或是其它透明介質(zhì)磨成球體形，或是正方體形，或是三角四面體形，或是多面體形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐體光纖微球分立譜放大器，其特征在于所述的泵浦光源(7，8)是固體激光器，或二極管激光器，或光纖激光器，或半導(dǎo)體激光器。
全文摘要
一種錐體光纖微球分立譜放大器，其特點是該裝置依光傳播方向為序依次設(shè)置激光光源、光纖耦合器、增透耦合鏡、錐體光纖、微球器和增透耦合鏡，在所述的錐體光纖的入射光端面置第一泵浦光源，針對微球器的微球設(shè)有第二泵浦光源，該微球器的微球鑲嵌在微球器外殼和錐體光纖的中間層或是錐體光纖內(nèi)芯之間。它可以將輸入的連續(xù)激光轉(zhuǎn)換成放大的脈沖光輸出。
文檔編號H04B10/12GK1474207SQ03142110
公開日2004年2月11日 申請日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者金石琦 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所