全光纖激光器的包層泵浦耦合技術(shù)

全光纖激光器的包層泵浦耦合技術(shù)是什么？河北信爾激光切割機(jī)廠家認(rèn)為，全光纖激光器的包層泵耦合技術(shù)對(duì)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(shù)需要盡可能大。

在這諸多的限制條件下，要想做出質(zhì)量好的泵耦合器件和功率合成器件是很難的，但實(shí)現(xiàn)方法也有很多的講究，是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)。由于大功率全光纖激光器的發(fā)展趨勢(shì)，泵浦耦合裝置需要將泵浦光耦合到內(nèi)包層，同時(shí)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(hào)激光器的產(chǎn)生和傳輸?shù)那闆r下實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)泵浦和高功率輸出。

將大功率多模泵浦激光器發(fā)出的光耦合到光纖中，是包層泵浦技術(shù)中非常重要的技術(shù)之一，也是構(gòu)建整個(gè)雙包層光纖放大系統(tǒng)的重要環(huán)形節(jié)點(diǎn)，它直接關(guān)系到放大系統(tǒng)的輸出功率和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。

泵的聯(lián)接方式可分為端面聯(lián)接、V型槽聯(lián)接、錐形纖維聯(lián)接和分支聯(lián)接。端面泵浦是首先采用的泵浦方式，泵浦光通過(guò)透鏡耦合系統(tǒng)進(jìn)入內(nèi)包層，直接聚焦在雙包層的光纖端面。這種耦合技術(shù)對(duì)加工工藝的要求相對(duì)較低，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易。但對(duì)工作環(huán)境的要求很高，而且放大器結(jié)構(gòu)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(shù)的出現(xiàn)，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(nèi)層封裝層上開設(shè)v型槽，抽氣光完全被v型槽反射，進(jìn)入內(nèi)層封裝層。該技術(shù)使得光纖的端面可以自由，便于環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和放大系統(tǒng)中信號(hào)光的注入。同時(shí)，泵的位置可以自由選擇，便于實(shí)現(xiàn)雙向抽氣和多點(diǎn)陣列抽氣，并獲得大功率。但是，在內(nèi)包裝層上雕刻V型槽需要很高的微蝕技術(shù)，不易加工，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有這種工藝手段，而且V型槽泵結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜。

錐形光纖耦合技術(shù)是一種改進(jìn)的端泵耦合方式，不需要耦合透鏡，通過(guò)錐形光纖將尾纖輸出的大模場(chǎng)徑光斑壓縮成截面相對(duì)較小的雙包層光纖。此外，還開發(fā)了一種錐形光纖束耦合技術(shù)，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(shù)在信號(hào)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(huì)造成光器件的嚴(yán)重?fù)p失。樹枝狀耦合技術(shù)是一種比較先進(jìn)的泵送方式，是一種邊緣泵送技術(shù)。與錐形光纖耦合技術(shù)不同的是，它實(shí)現(xiàn)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(gè)不同位置，每根多模光纖連接一個(gè)半導(dǎo)體泵浦激光器。采用這種泵浦技術(shù)，可以方便地配置環(huán)形腔激光器，輸入端的信號(hào)輸入也可以是大功率光纖放大器。這項(xiàng)技術(shù)目前世界上只有IPG等少數(shù)研究所或?qū)嶒?yàn)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。