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光纤激光器合束器性能优化方案详解

光纤合束器是光纤连接器的一种,其主要功能是通过光纤精密熔接技术,将发射光纤输出的光能尽可能耦合到接收光纤中,从而减少介入光路对系统的影响。作为光纤激光器系统中的关键部件,它不仅直接决定了光纤激光器的功率和光束质量,还保证了激光器的安全稳定运行。
光纤合束器主要分为两大类:功率合束器和泵浦合束器。泵浦合束器主要用于将多束泵浦光合束到一根光纤中,提高泵浦功率;而功率合成器则将多个单模激光合成一根光纤进行输出,提高激光器的输出功率。
从结构分类来看,光纤合束器可分为无信号光纤的N×1光纤合束器和有信号光纤的(N+1)×1光纤合束器。其中,(N+1)×1光纤合束器中心的一根光纤是信号光纤,在制造过程中,N根光纤必须紧密对称地排列在信号光纤周围,中间的信号光纤用于信号光的输入。N×1合束器既有功率合束器又有泵浦合束器,根据N根输入光纤的类型不同,其功能也不同。
在侧面泵浦合束器和端面泵浦合束器中,侧面泵浦合束器的中心是一根信号光纤,外围六根光纤是传输泵浦光的泵浦光纤。而端面泵浦合束器的泵浦光纤直接贴在信号光纤的包层上。这两种合束器的区别在于泵浦光纤的衰减情况,侧面泵浦合束器的信号传输原理上优于端面泵浦合束器。
光纤合束器的制造主要包括三部分:输入光纤、熔锥型光纤束和输出光纤。在制造过程中,首先将输入光纤成束,然后将成束的输入光纤熔融拉锥形成熔融拉锥光纤束,再将熔融拉锥光纤束的拉锥腰部切割并与输出光纤熔融。最后,设计了合适的封装散热结构,保证合束器能够长时间稳定工作。
光纤焊接是实现光纤器件连接的关键技术。为了实现更高功率的激光器,高质量的光纤熔接非常重要。在光纤熔接过程中,不可避免地会产生损耗,损耗会在激光器工作过程中积累光和热,从而导致光束质量的恶化或光学器件的损坏。
总之,光纤合束器在光纤激光器系统中发挥着至关重要的作用。随着技术的不断发展,光纤合束器将不断提高其性能和稳定性,为光纤激光器的发展提供有力支持。

光纤合束器是一种光纤连接器,它通过光纤精密熔接技术,使发射光纤输出的光能最大限度地耦合到接收光纤中,最大限度地减少其介入光路对系统造成的影响。光纤合束器是光纤激光器系统中的重要部件,它不仅直接决定了光纤激光器的功率和光束质量,而且保证了激光器的安全稳定运行。


光纤激光器合束器性能优化方案详解

01光纤组合器的分类

根据功能分类,光纤合束器可以分为两类:功率合束器和泵浦合束器。

(1)泵浦光合束器主要用于将多束泵浦光合束到一根光纤中并输出,主要用于提高泵浦功率。

率。

(2)功率合成器将多个单模激光合成一根光纤进行输出,用于提高激光器的输出功率。

根据结构的分类,光纤合束器可分为两类:无信号光纤的N×1光纤合束器和有信号光纤的(N+1)×1光纤合束器。与N×1光纤组合器不同,( N+1)×1光纤组合器中心的一根光纤是信号光纤。在制造过程中,N根光纤必须紧密对称地排列在信号光纤周围,中间的信号光纤用于信号光的输入。N×1合束器既有功率合束器又有泵浦合束器,根据N根输入光纤的类型不同,其功能也不同。如果N根光纤都是单模光纤或大模场光纤,可以直接与N个激光器相连,提高激光器的输出功率,即功率合束器。如果N根光纤是多模光纤,则连接N个泵浦源,提高激光器的泵浦功率,即泵浦合束器。

N×1 光纤合束器N×1光纤合路器

(N+1)×1合束器都是泵浦合束器,主要用于光纤放大系统。合束器中间的单模光纤是传输信号光的信号光纤,周围的N根多模光纤是传输泵浦光的泵浦光纤。这种合束器通常用于MOPA结构。

(N+1)×1 光纤合束器(N+1)×1光纤合路器

02侧面泵浦合束器和端面泵浦合束器

侧面泵浦合束器的中心是一根信号光纤,其纤芯是传输激光的单模或准单模波导,外围六根光纤是传输泵浦光的泵浦光纤。七根光纤依次排列,熔融拉细,与输出的双包层光纤熔接。

端面泵浦合束器光纤合束器端面泵浦光纤合路器

侧泵浦合束器和端泵浦合束器的区别在于,侧泵浦合束器的泵浦光纤是衰减的,然后贴在信号光纤的包层上,而信号光纤不是熔接衰减的。因此,侧面泵浦合束器的信号传输原则上优于端面泵浦合束器。

侧面泵浦光纤合束器侧面泵浦光纤合路器

03光束组合器的制造

功率合成器的基本结构主要包括三部分:输入光纤、熔锥型光纤束和输出光纤。

功率合束器基本结构功率合成器的基本结构

首先,为了使光纤束熔融变细并与输出光纤很好地融合,光纤束的截面必须是圆形的,泵浦光纤要按照一定的几何方式紧密排列,通常光纤紧密排列成正六边形。在制造过程中,首先将输入光纤成束,然后将成束的输入光纤熔融拉锥形成熔融拉锥光纤束,再将熔融拉锥光纤束的拉锥腰部切割并与输出光纤熔融。最后,设计了合适的封装散热结构,保证合束器能够长时间稳定工作。通常情况下,会使用导热性高的金属铜或铝作为封装散热的外壳,必要时会在金属封装上设计水冷结构。光纤焊接实现光纤器件的连接。为了实现更高功率的激光器,高质量的光纤熔接非常重要。在光纤熔接过程中,不可避免地会产生损耗,损耗会在激光器工作过程中积累光和热,从而导致光束质量的恶化或光学器件的损坏。

本文来自:光辉激光

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