专利名称：叠层半导体激光器光纤排/束侧面泵浦方法
叠层半导体激光器光纤排/束侧面泵浦方法
方法领域
本发明涉及半导体泵浦光纤激光器，特别是双包层光纤激光器及放大 器的侧面泵浦方法。
背景方法
泵浦耦合方法作为高功率光纤激光器和光纤放大器的核心方法之一，
目的是要把几十瓦甚至数百瓦的LD泵浦光功率耦合入直径只有数百微米 的双包层光纤内包层，以获得高的泵浦功率。在高功率光纤激光器的发展 过程中，端面泵浦耦合方法是较为简单的方式。该方式通常是先将LD发 出的泵浦光耦合进入多模光纤，或直接用微透镜对LD的较大发散角泵浦 光进行准直，然后再通过透镜系统将泵浦光聚焦由光纤端面耦合入双包层 光纤。光纤端面被用来进行端面泵浦耦合，因此，无法与其它光纤融接以 用于光纤放大器。此外，该方式需采用高精度的多维光纤调节系统，也带 来了因调节系统的漂移引起的系统稳定性问题。有鉴于此，光纤侧面泵浦 耦合方法用于将泵浦光耦合进入双包层光纤内包层的研究也逐渐展开。针 对于双包层光纤的特点先后发展了多种侧面泵浦耦合方法，包括v型槽 侧面耦合器侧面耦合方法，熔锥侧面泵浦耦合方法，光纤角度磨抛侧面耦 合方法，内嵌棱镜的侧面耦合方法，利用金属光栅进行侧面泵浦耦合方法， 利用锥型平板波导进行侧面泵浦耦合方法等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掺Yb双包层光纤激光器的侧面泵浦方法， 以解决目前无法采用叠层LD直接泵浦双包层光纤激光器的问题，为研究 和设计双包层光纤激光器及放大器的侧面泵浦方式提供一种新的方法。为实现上述目的，本发明提供一种叠层半导体激光器光纤排/束侧面 泵浦方法，其特征在于，包括如下
步骤1:制作一矩形铜质的半导体激光器叠层热沉，在叠层热沉的一 面上采用精密微加工方法，沿叠层热沉的横向加工制得多组V型槽；
步骤2:沿叠层热沉的纵向，在具有多组V型槽的一面的下方的两侧
制作两片镀金铜片；
步骤3:在两片镀金铜片之间、叠层热沉具有多组V型槽一面的下方
粘接多组双包层光纤。
其中叠层热沉的长宽高分别为50mmX10mmX3mm。 其中叠层热沉的表面蒸镀金膜。 其中叠层热沉的多组V型槽的角度为8_12度。 其中V型槽下方粘接多组双包层光纤是采用与双包层光纤具有相同折 射率的光学折射率匹配胶粘接的。
其中叠层热沉上多组V型槽的数量是25组。。
以下通过结合附图对具体实施例的详细描述，进一步说明本发明的结 构、特点，其中
图1为本发明的结构三维立体示意图。
具体实施例方式
本发明一种叠层半导体激光器光纤排/束侧面泵浦方法采用化学腐 蚀、精密机械微加工、光学折射率匹配胶粘和等多种工艺，在超静环境下 完成。
请参阅图1所示，本发明提供一种叠层半导体激光器光纤排/束侧面
泵浦的方法，包括如下步骤
步骤l:把一段很长的双包层光纤l精密平行地缠绕在圆筒上，这样 做的目的是使形成我们需要的光纤排。取出圆筒，取一段5cm长的平行双
包层光纤1部分，如图1所示，通过化学腐蚀手段将这一部分各根双包层
光纤1的涂敷层和外包层各除去5cm，露出内包层，使其排列的间隔周期与半导体激光器bar条发光单元(激光二极管)相同，这样做的目的是可
以使双包层光纤内包层可以与每一个发光单元一一对应，使泵浦光损耗较 小。
步骤2:在一块50nraiX 10mmX3ram的紫铜上精密机械微加工工艺制作 了 25组长宽高分别为lOmmXlmmXO. 5腿的IO度倾角V型槽3，并蒸镀金 膜，制成叠层热沉2， V型槽3成直角斜槽状，V型槽3的两个平面与叠层 热沉2大面的夹角分别为10度和80度，这样做的目的是使半导体激光器 bar条的激光出射方向的角度可以小于双包层光纤中内外包层界面的布鲁 斯特角，使光不会泄露，实际中可以根据内外包层的具体参数进行调整。 分别在每条V型槽3中安装bar条，共25组，对每一根bar条进行光束 整形(快慢轴压縮)并引出电极。将此叠层热沉2背部涂抹导热性良好的 硅胶并安装到通水热沉上，硅胶具有良好的导热性，可以将半导体激光器 叠层产生的热量通过叠层热沉2和通水热沉快速散去。通水热沉通过水管 连接水冷设备。再用两块50mmX lOmmXO. lmm的铜片4，蒸镀金膜或者10 度角对泵浦光的高反射光学薄膜，目的是将从内包层透射出的泵浦光再次 反射回其中。
步骤3:用光学折射率匹配胶5平行的把处理好的除去外包层的双包 层光纤1平行紧密粘和起来，外部感官使得光学折射率匹配胶5在各接触 处接缝平整，融为一体，用紫外灯加固折射率匹配胶5三十秒以上，使其 固化。
步骤4:把叠层热沉2沿粘和好的双包层光纤1平行放置，再把两片 镀金铜片4镀金反射面相对，紧靠光纤排外侧安置，这样做可以使侧向泄 露的泵浦光全部限制在镀金铜片4之间，通过镀金铜片4表面的反射再次 进入双包层光纤中。
使用时，打开水冷设备，开启激光电源，bar条的激光沿10度角进入 双包层光纤l，进行泵浦，侧面的泄漏光被铜片4的金膜反射，继续参与 泵浦。此光线排可用光学折射率匹配胶5粘和，也可以直接并排，可以设 计成多组，层层排列，效果更好。
实施例首先，把一段很长的双包层光纤l精密平行地缠绕在圆筒上。取出圆
筒，取一段5cm长的平行双包层光纤l部分，如图1所示，通过化学腐蚀手段将这一部分各根双包层光纤1的涂敷层和外包层各除去5cm，露出内包层。
然后，在一块50腦X 10mmX3腿的紫铜上精密机械微加工工艺制作了25组长宽高分别为10mmX lmmX 0. 5mm的10度倾角V型槽3，并蒸镀金膜，制成叠层热沉2。分别在每条V型槽3中安装bar条，共25组，对每一根bar条进行光束整形(快慢轴压縮)并引出电极。将此叠层热沉2背部涂抹导热性良好的硅胶并安装到通水热沉上，通水热沉通过水管连接水冷设备。再用两块50誦X10腿X0. l腿的铜片4，蒸镀金膜或者IO度角对泵浦光的高反射光学薄膜。
接着，用光学折射率匹配胶5平行的把处理好的除去外包层的双包层光纤1平行紧密粘和起来，外部感官使得光学折射率匹配胶5在各接触处接缝平整，融为一体，用紫外灯加固折射率匹配胶5三十秒以上，使其固化。
最后，把叠层热沉2沿粘和好的双包层光纤1平行放置，再把两片镀金铜片4镀金反射面相对，紧靠光纤排外侧安置。
使用时，打开水冷设备，开启激光电源，bar条的激光沿10度角进入双包层光纤l，进行泵浦，侧面的泄漏光被铜片4的金膜反射，继续参与泵浦。此光线排可用光学折射率匹配胶5粘和，也可以直接并排，可以设计成多组，层层排列，效果更好。
权利要求
1、一种叠层半导体激光器光纤排/束侧面泵浦方法，其特征在于，包括如下步骤1制作一矩形铜质的半导体激光器叠层热沉，在叠层热沉的一面上采用精密微加工方法，沿叠层热沉的横向加工制得多组V型槽；步骤2沿叠层热沉的纵向，在具有多组V型槽的一面的下方的两侧制作两片镀金铜片；步骤3在两片镀金铜片之间、叠层热沉具有多组V型槽一面的下方粘接多组双包层光纤。
2、 根据权利要求1所述的叠层半导体激光器光纤排/束侧面泵浦方法， 其特征在于，其中叠层热沉的长宽高分别为50mmX10mmX3mm。
3、 根据权利要求1或2所述的叠层半导体激光器光纤排/束侧面泵浦 方法，其特征在于，其中叠层热沉的表面蒸镀金膜。
4、 根据权利要求1所述的叠层半导体激光器光纤排/束侧面泵浦方法， 其特征在于，其中叠层热沉的多组V型槽的角度为8 —12度。
5、 根据权利要求1所述的叠层半导体激光器光纤排/束侧面泵浦方法， 其特征在于，其中V型槽下方粘接多组双包层光纤是采用与双包层光纤具 有相同折射率的光学折射率匹配胶粘接的。
6、 根据权利要求1或4所述的叠层半导体激光器光纤排/束侧面泵浦 方法，其特征在于，其中叠层热沉上多组V型槽的数量是25组。
全文摘要
本发明一种叠层半导体激光器光纤排/束侧面泵浦方法，其特征在于，包括如下步骤1制作一矩形铜质的半导体激光器叠层热沉，在叠层热沉的一面上采用精密微加工方法，沿叠层热沉的横向加工制得多组V型槽；步骤2沿叠层热沉的纵向，在具有多组V型槽的一面的下方的两侧制作两片镀金铜片；步骤3在两片镀金铜片之间、叠层热沉具有多组V型槽一面的下方粘接多组双包层光纤。
文档编号H01S3/0941GK101640368SQ20081011749
公开日2010年2月3日 申请日期2008年7月31日 优先权日2008年7月31日
发明者冯小明, 刘素平, 王勇刚, 王大拯, 骁 马 申请人:中国科学院半导体研究所