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全光纤激光器的包层泵浦耦合技术

文章作者:激光切割机厂家 发布时间:2021-01-11 10:49:15 浏览次数:0

全光纤激光器的包层泵浦耦合技术是什么?河北信尔激光切割机厂家认为,全光纤激光器的包层泵耦合技术对决定光纤激光器的性能和水平有着巨大的作用。高功率全光纤激光器中使用的光纤泵浦耦合器件和光纤功率合成器件都是在高功率条件下使用的,它们的耦合效率需要高,损耗需要低,耐久功率需要高,输入光路数需要尽可能大。


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在这诸多的限制条件下,要想做出质量好的泵耦合器件和功率合成器件是很难的,但实现方法也有很多的讲究,是一项具有挑战性的技术。由于大功率全光纤激光器的发展趋势,泵浦耦合装置需要将泵浦光耦合到内包层,同时要尽量不影响或破坏双包层光纤的纤芯。 只有这样才能在不影响信号激光器的产生和传输的情况下实现级联泵浦和高功率输出。

将大功率多模泵浦激光器发出的光耦合到光纤中,是包层泵浦技术中非常重要的技术之一,也是构建整个双包层光纤放大系统的重要环形节点,它直接关系到放大系统的输出功率和系统的转换效率。

泵的联接方式可分为端面联接、V型槽联接、锥形纤维联接和分支联接。端面泵浦是首先采用的泵浦方式,泵浦光通过透镜耦合系统进入内包层,直接聚焦在双包层的光纤端面。这种耦合技术对加工工艺的要求相对较低,实现起来比较容易。但对工作环境的要求很高,而且放大器结构不紧凑。另外,由于大聚光斑、光圈、包层端面尺寸、受光角难以比较好的匹配,端面耦合的耦合效率普遍不高。

v型槽抽气技术的出现,克服了光纤端面的限制,采用端面抽气方式,将双包层光纤固定在玻璃基座上,在内层封装层上开设v型槽,抽气光完全被v型槽反射,进入内层封装层。该技术使得光纤的端面可以自由,便于环形谐振器结构的构建和放大系统中信号光的注入。同时,泵的位置可以自由选择,便于实现双向抽气和多点阵列抽气,并获得大功率。但是,在内包装层上雕刻V型槽需要很高的微蚀技术,不易加工,目前国内还没有这种工艺手段,而且V型槽泵结构也很复杂。

锥形光纤耦合技术是一种改进的端泵耦合方式,不需要耦合透镜,通过锥形光纤将尾纤输出的大模场径光斑压缩成截面相对较小的双包层光纤。此外,还开发了一种锥形光纤束耦合技术,将由多根光纤组成的光纤束逐渐收缩成与双包层光纤大小相匹配的单根多模光纤。

但这种锥形光纤耦合技术在信号光和泵浦光之间的隔离度不高,在放大器研究中,弱光反馈可能会造成光器件的严重损失。树枝状耦合技术是一种比较先进的泵送方式,是一种边缘泵送技术。与锥形光纤耦合技术不同的是,它实现了多泵浦方案,即一根多模光纤耦合到一根单模光纤的几个不同位置,每根多模光纤连接一个半导体泵浦激光器。采用这种泵浦技术,可以方便地配置环形腔激光器,输入端的信号输入也可以是大功率光纤放大器。这项技术目前世界上只有IPG等少数研究所或实验室知道,而且受到工艺水平的限制,在日本还处于早期研究阶段。

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