隨著激光加工等工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展,單臺(tái)光纖激光器輸出的功率已不能滿足日益增長(zhǎng)的迫切需求。使用高功率光纖合束器能夠把多束高功率光纖激光幾何拼接為一束,從而提高輸出總功率。目前,公知的高功率光纖激光合束器一般為熔融拉錐型。該類合束器將與光纖激光器輸出尾纖匹配的光纖緊密拼接后,通過熔融拉錐的方式拉成一根較粗的光纖,并將輸入的多路光纖激光導(dǎo)入粗光纖中傳輸。該類光纖合束器的缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜、需要配備較復(fù)雜的冷卻裝置和模式剝離器件、存在耦合損耗、成品率低、成本高昂、輸出光束質(zhì)量較差等固有缺陷,目前熔融拉錐型高功率光纖合束器僅在少數(shù)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用,尚無大規(guī)模商業(yè)化產(chǎn)品。
01 光纖合束器的分類
根據(jù)使用功能分類,光纖合束器可以分為兩大類:功率合束器和泵浦合束器。
(1)泵浦合束器主要是將多路泵浦光合束到一根光纖中輸出,主要用來提高泵浦功率。
(2)功率合束器是將多路單模激光合束到一根光纖中輸出,用來提高激光的輸出功率。

根據(jù)構(gòu)成方式分類,光纖合束器又可以分成兩類:不包含信號(hào)光纖的 N×1 光纖合束器和包含信號(hào)光纖的 (N+1)×1 光纖合束器。和 N×1 光纖合束器不同,(N+1)×1 光纖合束器中心的一根光纖是信號(hào)光纖。在制作過程中,N 根光纖緊密對(duì)稱地排列信號(hào)光纖周圍,中間的信號(hào)光纖用于信號(hào)光的輸入。N×1合束器既有功率合束器,又有泵浦合束器,其功能的不同取決于N路輸入光纖的型號(hào),若N路光纖均為單模光纖或大模場(chǎng)光纖,則可以直接與N個(gè)激光器相連,用于提高激光的輸出功率,即為功率合束器;若N路光纖均為多模光纖,則與N個(gè)泵浦源相連,用于提高激光器的泵浦功率,即為泵浦合束器。

光纖合束器是在熔融拉錐光纖束的基礎(chǔ)上制備的光纖器件,它是將一束光纖剝?nèi)ネ扛矊樱缓笠砸欢ǚ绞脚帕性谝黄穑诟邷刂屑訜崾怪刍瑫r(shí)向相反方向拉伸光纖束,光纖加熱區(qū)域熔融成為熔錐光纖束。銘創(chuàng)光電可以提供Nx1、(N+1)X1系列不同光纖、不同功率的光纖泵浦合束器,泵浦輸出功率可達(dá)千瓦級(jí)。

光纖激光器具有光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、易散熱、工作穩(wěn)定性好等眾多優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為的研究熱點(diǎn)。現(xiàn)在大功率光纖激光器、光纖放大器采用的雙包層摻雜光纖,相對(duì)于從半導(dǎo)體泵浦激光器發(fā)出的多模泵浦光束的大發(fā)散角,其內(nèi)包層的直徑很小,因此把泵浦光有效耦合到摻雜雙包層光纖的內(nèi)包層是一個(gè)難題。人們發(fā)明了很多泵浦耦合技術(shù),大體上可分為端面泵浦和側(cè)面泵浦。端面泵浦技術(shù)是從雙包層光纖的一個(gè)或者兩個(gè)端面將泵浦光耦合到內(nèi)包層,主要采用直接熔接耦合、透鏡組耦合和錐導(dǎo)管耦合等方式。側(cè)面泵浦耦合技術(shù)是從雙包層光纖的側(cè)面將泵浦光耦合到內(nèi)包層,主要有分布包層泵浦耦合、微棱鏡側(cè)面耦合、V型槽側(cè)面耦合、嵌入透鏡式側(cè)面泵浦耦合、角度磨拋側(cè)面泵浦耦合、光柵側(cè)面泵浦耦合等。
保偏合束器能夠有效的將三束正交的偏振信號(hào)光耦合到單根光纖輸出,反向應(yīng)用時(shí)可將單束偏振信號(hào)光分束成三路正交的偏振信號(hào)光。通常用于合束或分束泵浦激光到摻鉺光纖放大器或拉曼光纖放大器中用于功率分配。輸入輸出都采用保偏光纖。