基于傳統雙包層光纖的光纖合束器以(6 +1)×1 光纖合束器制作為例, 分析利用傳統雙包層光纖制作光纖合束器的工藝。(6 +1)×1 光纖合束器由6 根多模光纖和1 根單模光纖熔融拉錐后和一根雙包層光纖熔接在一起構成, 可稱之為多模-單模-雙包層光纖合束器。雙包層光纖, 它由纖芯、內包層和外包層組成, 纖芯的模場直徑為2ω1 , 內包層的直徑為d1 , 數值孔徑(NA)為DNA1 ;所示為單模光纖, 其模場直徑近似于2ω1 , 包層直徑為d2 , 其中d2
光纖激光器具有光束質量好、結構緊湊、體積小、質量輕、易散熱、工作穩定性好等眾多優點,已經成為的研究熱點。現在大功率光纖激光器、光纖放大器采用的雙包層摻雜光纖,相對于從半導體泵浦激光器發出的多模泵浦光束的大發散角,其內包層的直徑很小,因此把泵浦光有效耦合到摻雜雙包層光纖的內包層是一個難題。人們發明了很多泵浦耦合技術,大體上可分為端面泵浦和側面泵浦。端面泵浦技術是從雙包層光纖的一個或者兩個端面將泵浦光耦合到內包層,主要采用直接熔接耦合、透鏡組耦合和錐導管耦合等方式。側面泵浦耦合技術是從雙包層光纖的側面將泵浦光耦合到內包層,主要有分布包層泵浦耦合、微棱鏡側面耦合、V型槽側面耦合、嵌入透鏡式側面泵浦耦合、角度磨拋側面泵浦耦合、光柵側面泵浦耦合等。

多模光纖合束器將多根光纖組成的光纖束逐漸收縮為單根與雙包層光纖尺寸相匹配的多模光纖,再與雙包層光纖連接。這種技術適用于多個帶尾纖的大功率二管同時泵浦。而且可以將光纖束中心的一根多模光纖替換為適于信號光傳輸的單模光纖與雙包層光纖纖芯熔接,這樣泵光可以從多模光纖耦合到摻雜光纖內包層中,而信號光可以從中心的單模光纖耦合到纖芯中,從而可以實現環形腔的結構設計,使得耦合系統結構靈活,因此多模光纖合束器是一種非常有用的耦合器件。光纖合束器的好處都有高功率,低損耗,高穩定。

根據構成方式分類,光纖合束器又可以分成兩類:不包含信號光纖的 N×1 光纖合束器和包含信號光纖的 (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光纖。在制作過程中,N 根光纖緊密對稱地排列信號光纖周圍,中間的信號光纖用于信號光的輸入。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,若N路光纖均為單模光纖或大模場光纖,則可以直接與N個激光器相連,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個泵浦源相連,用于提高激光器的泵浦功率,即為泵浦合束器。

01 光纖合束器的分類
根據使用功能分類,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。
光纖激光器具有轉換、光束質量好、結構緊湊以及維護方便等優點,近幾年得到了飛速發展,已在科學研究、工業制造和等領域得到了廣泛的應用,同時也是未來高功率激光發展的重要方向之一。光纖功率合束器是實現高功率光纖激光的核心元器件,可將多個中等功率的光纖激光器進行功率合成,以獲得更高功率的光纖激光輸出,解決單根光纖激光器由于非線性效應、光纖端面損傷、熱透鏡效應等因素造成的功率瓶頸的問題。光纖合束器的關鍵技術,研制出率高功率的光纖功率合束器,