本申请涉及光学通信,具体而言,本申请涉及一种模场适配隔离器及光纤激光系统。
背景技术:
1、现有光纤激光器种子和放大级之间,放大级为实现较高的功率输出,一般采用比种子输出光纤纤芯直径更大的光纤,因此,种子和放大级之间需要增加模场适配器,以保障激光功率与光束质量无损的传输到放大级;另外,为了保障激光器的长期工作稳定性,需要隔离从放大级返回的自发辐射与受激散射光,以免造成激光器种子器件损坏,因此,在种子和放大级之间需要增加在线隔离器。
2、现有模场适配器一般采用拉锥方式实现,生产工具及工艺较为繁琐,需在光纤激光器基础产线上投入新的工艺设备。而现有在线隔离器,一般采用磁光晶体及空间耦合的方式,因此封装体积大,成本高。
3、综上所述,现有的光纤激光系统存在同时需要模场适配器和在线隔离器,结构复杂、工艺繁琐、封装体积大和成本高的技术问题。
技术实现思路
1、本申请针对现有方式的缺点,提出一种模场适配隔离器及光纤激光系统,用以解决现有技术中存在的同时需要模场适配器和在线隔离器,结构复杂、工艺繁琐、封装体积大和成本高的技术问题。
2、第一方面,本申请实施例提供了一种模场适配隔离器,包括单包层光纤、第一双包层光纤、第二双包层光纤以及无芯光纤:
3、单包层光纤,包括第一纤芯和围绕所述第一纤芯的单包层;
4、第一双包层光纤,包括第二纤芯和依次围绕所述第二纤芯的第一内包层、第一外包层;
5、第二双包层光纤,包括第三纤芯和依次围绕所述第三纤芯的第二内包层、第二外包层,所述第一纤芯、所述第二纤芯和所述第三纤芯依次串联连接且直径依次增大,所述第一内包层的直径小于所述第二内包层的直径;
6、无芯光纤,与所述单包层光纤贴合且与所述单包层光纤的延伸方向形成锐角。
7、在本申请的一些实施例中,所述第一纤芯、所述第二纤芯和所述第三纤芯之间的等效拉锥角度大于纤芯基模光的衍射角。
8、在本申请的一些实施例中,所述第一纤芯的直径不小于8微米且不大于12微米,所述第二纤芯的直径不小于18微米且不大于22微米,所述第三纤芯的直径不小于28微米且不大于32微米。
9、在本申请的一些实施例中,所述单包层的直径不小于125微米且不大于135微米,所述第一内包层的直径不小于125微米且不大于135微米,所述第二内包层的直径不小于245微米且不大于255微米。
10、在本申请的一些实施例中,还包括第一异径熔接点,所述第一异径熔接点连接所述单包层光纤和所述第一双包层光纤且位于所述单包层与所述第一双包层光纤之间。
11、在本申请的一些实施例中,还包括第二异径熔接点所述第二异径熔接点连接所述第一双包层光纤和所述第二双包层光纤且朝向所述第二双包层光纤偏移一定距离。
12、在本申请的一些实施例中,所述单包层光纤还包括光纤涂层,所述光纤涂层围绕所述单包层,所述光纤涂层的折射率大于所述单包层的折射率。
13、在本申请的一些实施例中,所述第一纤芯的拉锥角度大于纤芯基模光的衍射角,且小于纤芯高阶模的衍射角。
14、在本申请的一些实施例中,所述无芯光纤的直径不小于125微米且不大于135微米。
15、第二方面,本申请实施例还提供了一种光纤激光系统,包括光纤激光器种子、放大级和如第一方面中任一实施例所述的模场适配隔离器;
16、其中,所述模场适配隔离器位于所述光纤激光器种子与所述放大级之间,所述模场适配隔离器中的单包层光纤、第二双包层光纤分别与所述光纤激光器种子、所述放大级连接。
17、本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括:本申请实施例通过设计直径依次增大的第一纤芯、第二纤芯和第三纤芯,采用异径光纤熔接的方式形成模场适配,生产工具简单,在光纤激光器基础产线上即可完成,等效于熔融拉锥方式产生的锥形光纤,因此同样具备模场适配的功能,可以保证较小的插损及光束质量劣化;又由于返回光逆向经过第三纤芯、第二纤芯和第一纤芯,直径依次减小,纤芯对光的束缚能力减弱,将较难去除的纤芯基模、纤芯高阶模向较易去除的包层光转化,并将部分返回光耦合到无芯光纤中,采用全光纤的结构对从放大级返回的自发辐射与受激散射光进行抑制,生产工艺简单,封装体积小,且成本低,将模场适配器与在线隔离器两个器件合二为一,有利于激光器小型化,集成化,降低激光器成本。
18、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
1.一种模场适配隔离器,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的模场适配隔离器,其特征在于,所述第一纤芯、所述第二纤芯和所述第三纤芯之间的等效拉锥角度大于纤芯基模光的衍射角。
3.根据权利要求2所述的模场适配隔离器,其特征在于,所述第一纤芯的直径不小于8微米且不大于12微米,所述第二纤芯的直径不小于18微米且不大于22微米,所述第三纤芯的直径不小于28微米且不大于32微米。
4.根据权利要求3所述的模场适配隔离器,其特征在于,所述单包层的直径不小于125微米且不大于135微米,所述第一内包层的直径不小于125微米且不大于135微米,所述第二内包层的直径不小于245微米且不大于255微米。
5.根据权利要求1所述的模场适配隔离器,其特征在于,还包括第一异径熔接点,所述第一异径熔接点连接所述单包层光纤和所述第一双包层光纤且位于所述单包层与所述第一双包层光纤之间。
6.根据权利要求1所述的模场适配隔离器,其特征在于,还包括第二异径熔接点所述第二异径熔接点连接所述第一双包层光纤和所述第二双包层光纤且朝向所述第二双包层光纤偏移一定距离。
7.根据权利要求1所述的模场适配隔离器,其特征在于,所述单包层光纤还包括光纤涂层,所述光纤涂层围绕所述单包层,所述光纤涂层的折射率大于所述单包层的折射率。
8.根据权利要求1所述的模场适配隔离器,其特征在于,所述第一纤芯的拉锥角度大于纤芯基模光的衍射角,且小于纤芯高阶模的衍射角。
9.根据权利要求1所述的模场适配隔离器,其特征在于,所述无芯光纤的直径不小于125微米且不大于135微米。
10.一种光纤激光系统,其特征在于,包括光纤激光器种子、放大级和如权利要求1~9中任一项所述的模场适配隔离器;