全光纖激光器的包層泵浦耦合技術

全光纖激光器的包層泵浦耦合技術是什么？河北信爾激光切割機廠家認為，全光纖激光器的包層泵耦合技術對決定光纖激光器的性能和水平有著巨大的作用。高功率全光纖激光器中使用的光纖泵浦耦合器件和光纖功率合成器件都是在高功率條件下使用的，它們的耦合效率需要高，損耗需要低，耐久功率需要高，輸入光路數需要盡可能大。

在這諸多的限制條件下，要想做出質量好的泵耦合器件和功率合成器件是很難的，但實現方法也有很多的講究，是一項具有挑戰性的技術。由于大功率全光纖激光器的發展趨勢，泵浦耦合裝置需要將泵浦光耦合到內包層，同時要盡量不影響或破壞雙包層光纖的纖芯。 只有這樣才能在不影響信號激光器的產生和傳輸的情況下實現級聯泵浦和高功率輸出。

將大功率多模泵浦激光器發出的光耦合到光纖中，是包層泵浦技術中非常重要的技術之一，也是構建整個雙包層光纖放大系統的重要環形節點，它直接關系到放大系統的輸出功率和系統的轉換效率。

泵的聯接方式可分為端面聯接、V型槽聯接、錐形纖維聯接和分支聯接。端面泵浦是首先采用的泵浦方式，泵浦光通過透鏡耦合系統進入內包層，直接聚焦在雙包層的光纖端面。這種耦合技術對加工工藝的要求相對較低，實現起來比較容易。但對工作環境的要求很高，而且放大器結構不緊湊。另外，由于大聚光斑、光圈、包層端面尺寸、受光角難以比較好的匹配，端面耦合的耦合效率普遍不高。

v型槽抽氣技術的出現，克服了光纖端面的限制，采用端面抽氣方式，將雙包層光纖固定在玻璃基座上，在內層封裝層上開設v型槽，抽氣光完全被v型槽反射，進入內層封裝層。該技術使得光纖的端面可以自由，便于環形諧振器結構的構建和放大系統中信號光的注入。同時，泵的位置可以自由選擇，便于實現雙向抽氣和多點陣列抽氣，并獲得大功率。但是，在內包裝層上雕刻V型槽需要很高的微蝕技術，不易加工，目前國內還沒有這種工藝手段，而且V型槽泵結構也很復雜。

錐形光纖耦合技術是一種改進的端泵耦合方式，不需要耦合透鏡，通過錐形光纖將尾纖輸出的大模場徑光斑壓縮成截面相對較小的雙包層光纖。此外，還開發了一種錐形光纖束耦合技術，將由多根光纖組成的光纖束逐漸收縮成與雙包層光纖大小相匹配的單根多模光纖。

但這種錐形光纖耦合技術在信號光和泵浦光之間的隔離度不高，在放大器研究中，弱光反饋可能會造成光器件的嚴重損失。樹枝狀耦合技術是一種比較先進的泵送方式，是一種邊緣泵送技術。與錐形光纖耦合技術不同的是，它實現了多泵浦方案，即一根多模光纖耦合到一根單模光纖的幾個不同位置，每根多模光纖連接一個半導體泵浦激光器。采用這種泵浦技術，可以方便地配置環形腔激光器，輸入端的信號輸入也可以是大功率光纖放大器。這項技術目前世界上只有IPG等少數研究所或實驗室知道，而且受到工藝水平的限制，在日本還處于早期研究階段。