一种模场匹配器及光纤激光器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种模场匹配器及光纤激光器，属于光纤耦合技术领域，所述模场匹配器包括第一单模光纤、第二单模光纤和匹配光纤，所述第一单模光纤的芯径大于所述第二单模光纤的芯径，所述匹配光纤的芯径大于所述第二单模光纤的芯径，且所述匹配光纤的芯径小于所述第一单模光纤的芯径，所述匹配光纤的一端与第一单模光纤的一端耦合，所述匹配光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端耦合。本实用新型专利技术提供的模场匹配器相比于传统的拉锥式模场匹配器，制作简单高效，成本低，稳定性及成品率高，可批量生产。此外，由于本模场匹配器可以双向使用，本实用新型专利技术提供的基于该模场匹配器的光纤激光器具有较小内部传输损耗以及较高的激光输出效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤耦合
，具体而言，涉及一种模场匹配器及光纤激光器。
技术介绍
在光纤激光器中振荡器和放大器往往具有不同的功能，振荡器一般采用小模场单模光纤，获得高光束质量单模种子源，而放大器为了获得更高功率的放大，一般采用大模场双包层光纤。因此在振荡器和放大器之间，需要一种模场匹配器作为过渡，要求具有低损耗，低光束质量扰动。一般模场匹配器采用拉锥技术，即将大模场光纤利用拉锥技术拉细，然后再与小模场光纤熔接，这样可以解决大多数模场匹配器的技术要求。然而，由于需要将大模场光纤拉锥，这对技术工艺提出了较高的要求，需要锥区平滑，没有扰动，否则不但会使激光模式发生变化，也会引起较大的插入损耗。此外，对于包层直径相同的光纤而言，拉细的光纤包层直径会随之变小再与小模场光纤熔接，会由于包层直径大小不一，增加熔接难度，降低模场匹配器成品率。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种模场匹配器及基于该模场匹配器的光纤激光器，实现不同模场直径的单模光纤的高效耦合，以有效地改善上述的问题。为了实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：本技术提供了一种模场匹配器，应用于单模光纤，包括：第一单模光纤、第二单模光纤和匹配光纤，所述第一单模光纤的芯径大于所述第二单模光纤的芯径，所述匹配光纤的芯径大于所述第二单模光纤的芯径，且所述匹配光纤的芯径小于所述第一单模光纤的芯径，所述匹配光纤的一端与第一单模光纤的一端耦合，所述匹配光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端耦合。优选的，所述第一单模光纤的芯径与所述第二单模光纤的芯径的差值大于等于3微米。优选的，所述第一单模光纤的芯径与所述匹配光纤的芯径的差值在1.5-2.5微米之间，所述第二单模光纤的芯径与所述匹配光纤的芯径的差值在1.5-2.5微米之间。优选的，所述匹配光纤的芯径为所述第一单模光纤的芯径与所述第二单模光纤的芯径的平均值。优选的，所述匹配光纤的一端与所述第一单模光纤的一端熔接，所述匹配光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端熔接。优选的，通过光纤扩芯方法将所述匹配光纤与所述第一单模光纤熔接的一端的芯径增大到第一预设芯径；通过光纤扩芯方法将所述第二单模光纤与所述匹配光纤熔接的一端的芯径增大到第二预设芯径。优选的，所述第一单模光纤的芯径为10微米，所述第二单模光纤的芯径为6微米。优选的，所述匹配光纤为芯径为8.4微米的SMF-28e光纤。本技术还提供了一种光纤激光器，包括泵浦源和激光谐振腔，所述激光谐振腔包括第一谐振部件、增益光纤和第二谐振部件，所述第一谐振部件和所述增益光纤之间通过上述模场匹配器耦合；所述泵浦源发出的泵浦光经过所述第一谐振部件后依次经过所述第二单模光纤、所述匹配光纤及所述第一单模光纤后进入所述增益光纤。优选的，所述第二谐振部件和所述增益光纤之间也设置有所述模场匹配器，所述增益光纤产生的信号光依次经过所述第一单模光纤、所述匹配光纤及所述第二单模光纤后进入所述第二谐振部件。本技术提供的模场匹配器由第一单模光纤、匹配光纤及第二单模光纤构成。相比于传统的拉锥式模场匹配器，制作简单高效，成本低，稳定性及成品率高，可批量生产。此外，与传统的拉锥式模场匹配器相比，本技术提供的模场匹配器可以正向使用，即可以将外部光束从第二单模光纤高效耦合至第一单模光纤中，并保持单模特性；也可以反向使用，即可以将外部光束从第一单模光纤中高效耦合至第二单模光纤，有效地提高了模场匹配器的适用性。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本技术的主旨。图1示出了本技术第一实施例提供的一种模场匹配器的结构示意图；图2示出了本技术第二实施例提供的一种光纤激光器的结构示意图。其中，附图说明分别为：模场匹配器100；第一单模光纤110；匹配光纤120；第二单模光纤130；增益光纤200；第一谐振部件310；第二谐振部件320；泵浦源400；波分复用器500。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在光纤激光器中振荡器和放大器往往具有不同的功能，振荡器一般采用小模场单模光纤，获得高光束质量单模种子源，而放大器为了获得更高功率的放大，一般采用大模场双包层光纤。因此在振荡器和放大器之间，需要一种模场匹配器作为过渡，要求具有低损耗，低光束质量扰动。而传统的拉锥型模场匹配器制作复杂、成品率低、成本高、对仪器设备要求较高，因此，本技术实施例提供了一种应用于单模光纤的模场匹配器，可以简单高效的实现不同芯径的单模光纤之间的高效连接。第一实施例本技术实施例提供的模场匹配器，如图1所示，包括第一单模光纤110、第二单模光纤130和匹配光纤120。第一单模光纤110的芯径大于第二单模光纤130的芯径，匹配光纤120的芯径大于第二单模光纤130的芯径，且匹配光纤120的芯径小于第一单模光纤110的芯径，匹配光纤120的一端与第一单模光纤110的一端耦合，匹配光纤120的另一端与第二单模光纤130的一端耦合。其中，第一单模光纤110和第二单模光纤130的芯径可以根据用户需要设计，而匹配光纤120则根据第一单模光纤110的芯径和第二单模光纤130的芯径设计，具体的，匹配光纤120的芯径大小在第一单模光纤110的芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模场匹配器，其特征在于，包括：第一单模光纤、第二单模光纤和匹配光纤，所述第一单模光纤的芯径大于所述第二单模光纤的芯径，所述匹配光纤的芯径大于所述第二单模光纤的芯径，且所述匹配光纤的芯径小于所述第一单模光纤的芯径，所述匹配光纤的一端与第一单模光纤的一端耦合，所述匹配光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端耦合。

【技术特征摘要】
1.一种模场匹配器，其特征在于，包括：第一单模光纤、第二单模光纤和匹配光纤，所述第一单模光纤的芯径大于所述第二单模光纤的芯径，所述匹配光纤的芯径大于所述第二单模光纤的芯径，且所述匹配光纤的芯径小于所述第一单模光纤的芯径，所述匹配光纤的一端与第一单模光纤的一端耦合，所述匹配光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端耦合。
2.根据权利要求1所述的模场匹配器，其特征在于，所述第一单模光纤的芯径与所述第二单模光纤的芯径的差值大于等于3微米。
3.根据权利要求2所述的模场匹配器，其特征在于，所述第一单模光纤的芯径与所述匹配光纤的芯径的差值在1.5-2.5微米之间，所述第二单模光纤的芯径与所述匹配光纤的芯径的差值在1.5-2.5微米之间。
4.根据权利要求3所述的模场匹配器，其特征在于，所述匹配光纤的芯径为所述第一单模光纤的芯径与所述第二单模光纤的芯径的平均值。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的模场匹配器，其特征在于，所述匹配光纤的一端与所述第一单模光纤的一端熔接，所述匹配光纤的另一端与所述第二单模光纤的一端熔接。
6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，李超，梁小宝，黄志华，黎玥，徐振源，封建胜，张昊宇，周泰斗，温静，王建军，景峰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川;51