专利名称：免调的包层泵浦光纤激光器及制备方法
技术领域：
本发明属于包层光纤和其它光学元件技术领域，具体涉及到带有包层的光导纤维。
现有的包层泵浦光纤激光器，在两个凸透镜之间安装有平面镜，泵浦激光经过一个凸透镜和平面镜、再经过另一个凸透镜聚焦在光导纤维的端面，这种包层泵浦激光器，在装配时，要调整平面镜与光导纤维的垂直度，同时要调整两个凸透镜与平面镜的距离，难于调整到该激光器要求精度。它存在结构和制作工艺复杂、成本高、精度低等缺点。
本发明的目的在于克服上述包层泵浦光纤激光器及制备方法的缺点，提供一种结构简单、成本低、精度高的免调的包层泵浦光纤激光器。
本发明的另一个目的在于提供一种免调的包层泵浦光纤激光器的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的解决方案是它包括用于安装零部件的壳体。它包括设置在壳体内左侧的左光纤头支架和右侧的右光纤头支架。它包括设置在左光纤头支架上左侧的凸透镜、右侧的左石英衬底镜、以及凸透镜与左石英衬底镜之间端面与左石英衬底镜端面相互接触的左腔镜，在左腔镜与左石英衬底镜相互接触的端面上涂或镀有可透泵浦激光和反射光纤激光的双色膜、另一端面涂或镀有可透过泵浦激光的增透膜。它包括设置在右光纤头支架左侧的右石英衬底镜、以及端面与右石英衬底镜端面相互接触的右腔镜，在右腔镜与右石英衬底镜相互接触的端面上涂或镀有可反射泵浦激光和部分可透过光纤激光的双色膜、另一端面涂或镀有可透过光纤激光的增透膜。它还包括一端设置在左石英衬底镜且其端面与左腔镜的双色膜涂或镀层连接、另一端设置在右石英衬底镜且其端面与右腔镜的双色膜涂或镀层连接的光导纤维。
本发明的双色膜为二氧化钛或二氧化锆镀层与二氧化硅镀层，交替蒸镀25～30层。本发明的增透膜为二氧化硅、三氧化二铝以及二氧化钛镀层，交替蒸镀4～6层。本发明的光导纤维为双包层光导纤维，其一端与左石英衬底镜端面垂直、另一端与右石英衬底镜端面垂直。
本发明的左石英衬底镜和右石英衬底镜为至少三块石英棱镜用光学有机胶粘接成矩形平面镜，光导纤维的端部用光学有机胶粘接在至少三块石英棱镜的相互粘接处。
本发明的另一个解决方案是(1)取一段光导纤维将它的一端与至少三块石英棱镜的相互粘接面用光学有机胶粘接构成石英衬底镜，光导纤维应与石英棱镜的端面垂直，且端面位于石英衬底棱镜的左端面上，制成光导纤维石英衬底镜。
(2)将已制作的光导纤维石英衬底镜的光导纤维端面在研磨机上研磨，将其研磨成所需的精度，制成左石英衬底镜。
右石英衬底镜[7]的制备方法与左石英实底镜的制备方法完全相同。
(3)在左腔镜与左石英衬底镜相接触的一面、右腔镜与右石英衬底镜相接触的一面涂或镀有双色膜、另一面涂或镀有增透膜。
(4)将左腔镜的双色膜端面与左石英衬底镜的光导纤维端面用光学有机胶粘接、右腔镜的双色膜端面与右石英衬底镜的光导纤维端面用光学有机胶粘接。
(5)装配与调试将凸透镜装入透镜壳体内，通过透镜壳体的外螺纹将透镜壳体安装在左光纤头支架上，将左腔镜和左石英衬底镜安装在左光纤头支架上，安装后左腔镜位于凸透镜与左石英衬底镜之间，转动透镜壳体，使凸透镜的焦点位于左石英衬底镜端面上的光导纤维的端面上，用光学有机胶把透镜壳体与左光纤头支架粘接在一起，将右石英衬底镜和右腔镜安装在右光纤头支架上，把左光纤头支架和右光纤头支架安装在壳体内，制成本发明产品。
(6)检验、包装按本发明产品的技术条件进行质量检验，合格后包装、入库。
本发明与现有的包层泵浦光纤激光器相比，光导纤维的端面与平面镜用光学有机胶贴接在一起，省去了一个凸透镜，保证了光导纤维与平面镜垂直，不需要调整平面镜与光导纤维的垂直以及与凸透镜的距离，因此它具有结构和工艺简单、精度高、成本低、不需要调整等优点。
图1是本发明第一个实施例的结构示意图。
图2是图1中双包层光导纤维5与石英衬底镜4的联接示意图。
图3是图2右视图。
图4是本发明第二个实施例双包层光导纤维5与石英衬底镜4的联接示意图。
下面结合附图和实施例对本发明及本发明的制备方法进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
在图1、2、3中，本实施例是由凸透镜1、左光纤头支架2、左腔镜3、左石英衬底4、双包层光导纤维5、右光纤头支架6、右石英衬底7、右腔镜8、壳体9、透镜壳体10联接构成，双包层光导纤维5是光导纤维的一个实施例。左光纤头支架2和右光纤头支架6安装在壳体9内的左右两侧，在左光纤头支架2的左端面通过螺纹与透镜壳体10的右端联接，透镜壳体10可在左光纤头支架2上左右移动，在透镜壳体10内安装有凸透镜1。在左光纤头支架2上右侧安装有左石英衬底镜4，凸透镜1与左石英衬底镜4之间安装有左腔镜3、左腔镜3为平面镜，在左腔镜3的左端面即靠凸透镜1的一面镀增透膜，本实施例的增透膜选用二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛交替蒸镀，共镀4层，在左腔镜3的右端面镀有双色膜，本实施例的双色膜为镀一层二氧化钛上面再复盖镀一层二氧化硅，交替蒸镀，共镀25层。
本实施例的左石英衬底镜4是由三块石英四棱镜4-1用光学有机胶贴接构成，双包层光导纤维5的左端与左石英衬底镜4的左端面垂直，并用光学有机胶将三块石英四棱镜4-1的垂直面与双包层光导纤维5的左端粘接在一起，双包层光导纤维5的左端应与左石英衬底镜4的左端面在同一个平面内。
在光纤头支架6的左侧安装有右石英衬底镜7、右侧安装有右腔镜8，右石英衬衫底7的结构与左石英衬底4的结构完全相同，双包层光导纤维5的右端与右石英衬底镜7的联接方式同左端与左石英衬底镜4的联接方式完全相同。右腔镜8的左端面用真空镀方法镀有双色膜、右端面镀有增透膜，增透膜和双色膜镀层采用的材料与层数与左腔镜3完全相同。
本实施例的制备方法如下(1)取一段双包层光导纤维5将它的一端与三块矩形石英镜4-1的一边用光学有机胶粘接，三块矩形石英4-1粘接成左石英衬底镜4，双包层光导纤维5的光纤芯应与石英衬底镜4的端面垂直，其端面位于左石英衬底镜4的左端面上，制成光导纤维石英衬底镜。
(2)将已制作的光导纤维石英衬底镜的光导纤维端面在研磨机上研磨，将其研磨成所需的精度。
右石英衬底镜7的结构与左石英实底镜4的结构完全相同，双包层光导纤维5的另一端与左石英衬底镜4完全相同。
(3)在左腔镜3与左石英衬底镜4、右腔镜8与右石英衬底镜7相接触的一面用真空镀膜工艺镀双色膜镀层、另一面镀增透膜镀层。
(4)将左腔镜3的双色膜端面与左石英衬底镜4的光导纤维端面用光学有机胶粘接、右腔镜8的双色膜端面与右石英衬底镜7的光导纤维端面用光学有机胶粘接。
(5)装配与调试将凸透镜1装入透镜壳体10内，通过透镜壳体10的外螺纹将透镜壳体10安装在左光纤头支架2上，将左腔镜3和左石英衬底镜4安装在左光纤头支架2上，安装后左腔镜3位于凸透镜1与左石英衬底镜4之间，转动透镜壳体10，使凸透镜1的焦点位于左石英衬底镜4端面双包层光导纤维5的端面上，用光学有机胶把透镜壳体10与左光纤头支架2粘接在一起。将右石英衬底镜7和右腔镜安装在右光纤头支架6上，右石英衬底镜7应位于左石英衬底镜4与右腔镜8之间。把左光纤头支架2和右光纤头支架6安装在壳体内，制成本发明产品。
(6)检验、包装按本发明产品的技术条件进行质量检验，合格后包装、入库。
本发明的工作原理如下半导体激光经凸透镜1、左腔镜3聚焦在左石英衬底镜4左端面双包层光导纤维5的端面上，经双包层光导纤维5传输到右石英衬底镜7右端面的双包层光导纤维5的另一端面，经过右腔镜8输出。
采用本发明方法制成第一个实施例的本发明产品用光谱物理公司生产的407A功率计经测试，其主要技术指标为实现泵浦光耦合效率为70％，在免调的条件下达到光-光转换效率为30％，采用双包层掺稀土光纤其效率可达到50％。
发明人给出了本发明第二个实施例。在图4中，本实施例的左石英衬底镜4是由三块石英三棱镜4-2与双包层光导纤维5的左端用光学有机胶粘接而构成，三块石英三棱镜4-2的竖剖面为三个相互连接的直角三角形，其中两个直角三角形相同的一条直角边与另一个直角三角形的斜边垂直。
发明人给出了本发明的第三个实施例。在本实施例中，左腔镜3和右腔镜8一端面所镀的双色膜为二氧化锆与二氧化硅，所镀的层数28其它零部件以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
发明人给出了本发明的第四个实施例。在本实施例中，左腔镜3和右腔镜8一端面所镀双色膜采用的材料与第一个实施例相同，所镀的层数为28层，其它零部件以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
发明人给出了本发明的第五个实施例。在本实施例中，左腔镜3和右腔镜8一端面所镀双色膜采用的材料与第一个实施例相同，所镀的层数为30层，其它零部件以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
发明人给出了本发明第六个实施例。在本实施例中，左腔镜3和右腔镜8另一端面所镀增透膜镀层的层数为6层、增透膜镀层所用材料、其它零部件以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
发明人给出了本发明的第七个实施。在本实施例中，左腔镜3和右腔镜8另一端面所镀增透膜镀层的层数为5层，增透膜镀层所用的材料、其它零部件以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
权利要求
1.一种免调的包层泵浦光纤激光器，其特征在于它包括用于安装零部件的壳体[9]；设置在壳体[9]内左侧的左光纤头支架[2]和右侧的右光纤头支架[6]；设置在左光纤头支架[2]上左侧的凸透镜[1]、右侧的左石英衬底镜[4]、以及凸透镜[1]与左石英衬底镜[4]之间端面与左石英衬底镜[4]端面相互接触的左腔镜[3]，在左腔镜[3]与左石英衬底镜[4]相互接触的端面上涂或镀有可透泵浦激光和反射光纤激光的双色膜、另一端面涂或镀有可透过泵浦激光的增透膜；设置在右光纤头支架[6]左侧的右石英衬底镜[7]、以及端面与右石英衬底镜[7]端面相互接触的右腔镜[8]，在右腔镜[8]与右石英衬底镜[7]相互接触的端面上涂或镀有可反射泵浦激光和部分可透过光纤激光的双色膜、另一端面涂或镀有可透过光纤激光的增透膜；它还包括一端设置在左石英衬底镜[4]且其端面与左腔镜[3]的双色膜涂或镀层连接、另一端设置在右石英衬底镜[7]且其端面与右腔镜[7]的双色膜涂或镀层连接的光导纤维。
2.按照权利要求1所述的免调的包层泵浦光纤激光器，其特征在于所说的双色膜为二氧化钛或二氧化锆镀层与二氧化硅镀层，交替蒸镀25～30层；所说的增透膜为二氧化硅、三氧化二铝以及二氧化钛镀层，交替蒸镀4～6层；所说的光导纤维为双包层光导纤维[5]，其一端与左石英衬底镜[4]端面垂直、另一端与右石英衬底镜[7]端面垂直。
3.按照权利要求1或2所述的免调的包层泵浦光纤激光器，其特征在于所说的左石英衬底镜[4]和右石英衬底镜[7]为至少三块石英棱镜用光学有机胶粘接成矩形平面镜，光导纤维的端部用光学有机胶粘接在至少三块石英棱镜的相互粘接处。
4.一种制备权利要求1的方法，其特征在于它是以下述方法制成(1)取一段光导纤维将它的一端与至少三块石英棱镜的相互粘接面用光学有机胶粘接构成石英衬底镜[4]，光导纤维应与石英棱镜[4-1]的端面垂直，且端面位于石英衬底棱镜[4-1]的左端面上，制成光导纤维石英衬底镜；(2)将已制作的光导纤维石英衬底镜的光导纤维端面在研磨机上研磨，将其研磨成所需的精度，制成左石英衬底镜[4]；右石英衬底镜[7]的制备方法与左石英实底镜[4]的制备方法完全相同。(3)在左腔镜[3]与左石英衬底镜[4]相接触的一面、右腔镜[8]与右石英衬底镜[7]相接触的一面涂或镀有双色膜、另一面涂或镀有增透膜；(4)将左腔镜[3]的双色膜端面与左石英衬底镜[4]的光导纤维端面用光学有机胶粘接、右腔镜[8]的双色膜端面与右石英衬底镜[7]的光导纤维端面用光学有机胶粘接；(5)装配与调试将凸透镜[1]装入透镜壳体[10]内，通过透镜壳体[10]的外螺纹将透镜壳体[10]安装在左光纤头支架[2]上，将左腔镜[3]和左石英衬底镜[4]安装在左光纤头支架[2]上，安装后左腔镜[3]位于凸透镜[1]与左石英衬底镜[4]之间，转动透镜壳体[10]，使凸透镜[1]的焦点位于左石英衬底镜[4]端面上的光导纤维的端面上，用光学有机胶把透镜壳体[10]与左光纤头支架[2]粘接在一起，将右石英衬底镜[7]和右腔镜[8]安装在右光纤头支架[6]上，把左光纤头支架[2]和右光纤头支架[6]安装在壳体[9]内，制成本发明产品。(6)检验、包装按本发明产品的技术条件进行质量检验，合格后包装、入库。
全文摘要
一种免调的包层泵浦光纤激光器,包括:壳体、设置在壳体内的左光纤头支架和右光纤头支架、设置在左光纤头支架上的凸透镜、左石英衬底镜、左腔镜,设置在右光纤头支架的右石英衬底镜、右腔镜,左腔镜、右腔镜的一端面上镀有双色膜、另一端面镀有增透膜。其制备方法为:先制光纤石英衬底镜,在左腔镜和右腔镜一表面镀双色膜、另一表面镀增透膜,将光纤与左石英衬底和右石英衬底镜粘接并与左腔镜和右腔镜的双色膜镀层粘接。
文档编号H01S3/067GK1308396SQ0013803
公开日2001年8月15日 申请日期2000年12月31日 优先权日2000年12月31日
发明者陈国夫, 王贤华, 赵卫, 武自录 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所