全光纖化受激拉曼散射光剝離器的製造方法
2023-10-07 03:50:39 2
全光纖化受激拉曼散射光剝離器的製造方法
【專利摘要】一種全光纖化受激拉曼散射光剝離器，結構包括閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵、光學膠和散熱金屬塊，將閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵柵區部分的塗覆層去掉，放置於一個帶直通槽的金屬塊下塊中，用光學膠填充滿整個直通槽並固化，蓋上金屬塊上塊完成封裝。本發明具有結構簡單，能承受的雷射和受激拉曼散射光功率高，可剝離多階受激拉曼散射光的特點，可用於高功率光纖雷射器和高功率光纖放大器中。
【專利說明】全光纖化受激拉曼散射光剝離器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光纖雷射器、光纖放大器，以及光纖中的受激拉曼散射效應，特別設計 了一種全光纖化受激拉曼散射光剝離器。
【背景技術】
[0002] 在高功率的光纖雷射器和光纖放大器中，當腔內光功率密度達到受激拉曼散射光 的閾值後，會首先激發前向一級拉曼斯託克斯（Stokes)光，若一級Stokes光的光強足夠 強，由於級聯拉曼效應，會產生二級甚至更高級次的拉曼Stokes光，這種頻率轉換不僅會 導致雷射輸出功率下降，限制雷射器或放大器最終的輸出雷射功率，還會引起輸出雷射的 光譜展寬，影響高功率光纖雷射器的後續應用（如，高功率光纖雷射相干合成等）。
[0003]目前常規的避免光纖雷射器或放大器中出現受激拉曼散射的方法主要是通過增 大纖芯面積和縮短光纖長度來提高受激拉曼散射閾值，從而避免光纖雷射器或放大器功率 進一步提升的同時過早的出現受激拉曼散射光。但是增大纖芯面積會降低輸出雷射的光束 質量，縮短光纖長度又會影響光纖對泵浦光吸收的效率，因此通過這種提高受激拉曼散射 閾值來抑制受激拉曼散射光產生的方法比較局限。
[0004] 如何在已經產生受激拉曼散射光的高功率光纖雷射器或放大器中最大限度的消 除受激拉曼散射光對輸出雷射的影響，是一個有待解決的問題。
[0005] 目前光纖光柵的刻寫技術已經發展到可以實現在纖芯直徑為4?60 μ m的光纖 上刻寫反射率為10 %?99 %的光纖光柵，波長覆蓋範圍為0. 97?2 μ m，採用啁啾技術可以 保證光纖光柵的光譜帶寬大於20nm[參見Mina Spasojevic，Lawrence R. Chen，"Tunable optical delay line in SOI implemented with step chirped Bragg gratings and serial grating arrays"，in SPIE, 8915, 89150S1-6·]。對於常規的均勻 Bragg 光纖光 柵，只存在向前傳輸的纖芯模和向後傳輸的纖芯導模之間的模式耦合，不能起到濾波的作 用。而對於一些特殊的光纖光柵，例如閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵，具有與Bragg光纖 光柵完全不同的模式耦合理論，可以將纖芯導模耦合到包層中成為包層導模，從而起到濾 除或剝離纖芯中傳輸的某些特定波長的光的作用[參見Turan Erdogan，"Fiber Grating Spectra，'，in Journal of lightwave technology, 1997, 15(8) : 1277-1294. ] 〇
【發明內容】
[0006] 基於上述研究背景，本發明提供一種全光纖化受激拉曼散射光剝離器，利用閃耀 光纖光柵或長周期光纖光柵將纖芯中傳輸的受激拉曼散射光耦合進包層中，然後利用包層 光濾除技術將導入包層中的受激拉曼散射光濾除，從而可以極大的消除受激拉曼散射光對 輸出雷射的影響。
[0007] 本發明的技術解決方案如下：
[0008] -種全光纖化受激拉曼散射光剝離器，其特點在於其結構包括閃耀光纖光柵或長 周期光纖光柵、光學膠和散熱金屬塊，所述的散熱金屬塊由上塊和下塊構成，所述的下塊中 間開有放置光纖的直通槽，將所述的閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵的柵區部分的塗覆層 去掉放置在所述的直通槽中，用折射率高於柵區包層折射率的光學膠填充滿並固化，蓋上 上塊並用螺絲固定。
[0009] 所述的閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵的帶寬大於所述的待剝離的受激拉曼散 射光的帶寬。
[0010] 所述的閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵剝去塗覆層的長度比柵區長度長1? 2cm〇
[0011] 所述的閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵可由多個耦合比不同的閃耀光纖光柵或 長周期光纖光柵串接構成。
[0012] 所述的閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵可由多個中心波長不同的閃耀光纖光柵 或長周期光纖光柵串接構成。
[0013] 本發明的技術效果如下：
[0014] 當高功率光纖雷射器或放大器中激發出受激拉曼散射光後，雷射和受激拉曼散射 光共同在纖芯中傳輸，經過閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵時，雷射可以無損耗通過，繼續 在纖芯中傳輸，而纖芯中的受激拉曼散射光被耦合進包層中，成為包層光，由於光學膠的折 射率高於柵區包層的折射率，所以包層中的受激拉曼散射光會洩露到光學膠裡，達到濾除 的效果，產生的熱由散熱金屬塊帶走。全光纖化受激拉曼散射光剝離器的剝離比由閃耀光 纖光柵或長周期光纖光柵將纖芯導模耦合進包層模的耦合比決定，將多個耦合比不同的閃 耀光纖光柵或長周期光纖光柵串接，可以實現對特定階次受激拉曼散射光的分段剝離；而 將多個中心波長分別對應一階、二階甚至更高階次拉曼Stokes光的閃耀光纖光柵或長周 期光纖光柵串接，可以實現多階受激拉曼散射光的剝離。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明全光纖化受激拉曼散射光剝離器的結構示意圖。
[0016] 圖2為本發明全光纖化受激拉曼散射光剝離器實施例圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護範 圍。
[0018] 請參閱圖1，圖1為本發明全光纖化受激拉曼散射光剝離器的結構示意圖。由圖可 見，本發明全光纖化受激拉曼散射光剝離器，其結構包括閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵 1、光學膠3和散熱金屬塊4,所述的散熱金屬塊4由上塊41和下塊42構成，所述的下塊42 中間開有放置光纖的直通槽5,將所述的閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵1柵區部分2的塗 覆層去掉，放置在所述的直通槽5中，用折射率高於柵區包層折射率的光學膠3填充滿並固 化，蓋上上塊41並用螺絲固定，完成整個所述剝離器的製作及封裝。
[0019] 當高功率光纖雷射器或放大器中激發出受激拉曼散射光後，雷射和受激拉曼散射 光共同在纖芯中傳輸，經過閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵時，雷射可以無損耗通過，繼續 在纖芯中傳輸，而纖芯中的受激拉曼散射光被耦合進包層中，成為包層光，由於光學膠的折 射率高於柵區包層的折射率，所以包層中的受激拉曼散射光會洩露到光學膠裡，達到濾除 的效果，產生的熱由散熱金屬塊帶走。
[0020] 圖2為本發明全光纖化受激拉曼散射光剝離器的應用實施例圖，中心波長為 1064nm的千瓦級高功率全光纖化放大器6的輸出光纖使用纖芯直徑為20 μ m、內包層直徑 為400 μ m的傳能光纖作為輸出光纖。由放大器的輸出光譜圖可以得知，該放大器中激發產 生了中心波長為1115nm，半峰全寬為10nm的一階受激拉曼散射光，總功率約為400W。全光 纖化受激拉曼散射光剝離器7中的閃耀光纖光柵為傾斜角為20°、中心波長為1115nm的閃 耀光纖光柵，其帶寬為15nm(>10nm)，耦合比為100%，剝去塗覆層的長度為5cm。散熱金屬 塊封裝尺寸為l〇cm*2cm*2cm。在輸出光纖的末端安裝上輸出準直頭8。放大器中產生的受 激拉曼散射光經過全光纖化受激拉曼散射光剝離器7後全部被剝離出來。最終，準直頭輸 出的雷射全部來自於纖芯，光束質量良好，接近衍射極限。
[0021] 實驗表明，全光纖化受激拉曼散射光剝離器能有效剝離出纖芯中傳輸的受激拉曼 散射光。本發明全光纖化受激拉曼散射光剝離器具有結構簡單，可剝離多階受激拉曼散射 光的特點，可以用於高功率光纖雷射器和光纖放大器中。
【權利要求】
1. 一種全光纖化受激拉曼散射光剝離器，其特徵在於其結構包括閃耀光纖光柵或長周 期光纖光柵（1)、光學膠（3)和散熱金屬塊（4)，所述的散熱金屬塊（4)由上塊（41)和下塊 (42)構成，所述的下塊（42)中間開有放置光纖的直通槽（5)，將所述的閃耀光纖光柵或長 周期光纖光柵（1)柵區部分（2)的塗覆層去掉，放置在所述的直通槽（5)中，用折射率高於 柵區包層折射率的光學膠（3)填充滿並固化，蓋上上塊（41)並用螺絲固定。
2. 根據權利要求1所述的全光纖化受激拉曼散射光剝離器，其特徵在於所述的閃耀光 纖光柵或長周期光纖光柵（1)的帶寬大於所述的待剝離的受激拉曼散射光的帶寬。
3. 根據權利要求1所述的全光纖化受激拉曼散射光剝離器，其特徵在於所述的閃耀光 纖光柵或長周期光纖光柵（1)剝去塗覆層的長度比柵區長度長1?2cm。
4. 根據權利要求1至3任一項所述的全光纖化受激拉曼散射光剝離器，其特徵在於所 述的閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵（1)可由多個耦合比不同的閃耀光纖光柵或長周期 光纖光柵串接構成。
5. 根據權利要求1至3任一項所述的全光纖化受激拉曼散射光剝離器，其特徵在於所 述的閃耀光纖光柵或長周期光纖光柵（1)可由多個中心波長不同的閃耀光纖光柵或長周 期光纖光柵串接構成。
【文檔編號】H01S3/042GK104112970SQ201410347841
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】何兵, 胡曼, 周軍, 趙純, 陳曉龍, 劉愷 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所