光纖合束器的 N 根輸入光纖是相同的，這種器件主要用在光纖激光器系統(tǒng)中。N?1 光纖合束器既可以用作泵浦合束，也可以用作功率合束。如果 N1 光纖合束器的 N 路輸入光纖與多個(gè)泵浦源相連，用來(lái)提高多模泵浦光輸入功率，則是泵浦合束器;如果 N 路輸入光纖與激光器連接，用來(lái)提高激光合成功率，則是功率合束器。和 N1 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(guò)程中，N 根多模光纖緊密對(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，這種光纖合束器主要用于光纖放大器。
泵浦合束器的原理及分類
泵浦合束器的基本原理是對(duì)光纖后直接利用溶接的方式實(shí)現(xiàn)光束耦合,為達(dá)到高的耦合效率,泵浦合束器滿足的條件是:耦合輸入光纖(束)的數(shù)值孔徑不大于親合輸出光纖的數(shù)值孔徑NAout即:NAin<=NAout(式1-1)

隨著高亮度泵浦半導(dǎo)體、摻雜雙包層有源光纖等技術(shù)的發(fā)展，光纖激光器的輸出功率得到飛速提升。國(guó)際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單模10kW量級(jí)的全光纖激光輸出。國(guó)內(nèi)在高功率光纖激光器領(lǐng)域起步較晚，目前取得了較大的進(jìn)步，多家單位和科研院所的輸出功率已可突破千瓦。但是，國(guó)內(nèi)高功率光纖激光系統(tǒng)中，大都使用了國(guó)外的器件。在全光纖結(jié)構(gòu)光纖激光器/放大器中，大模場(chǎng)摻雜光纖、高亮度泵浦源、泵浦合束器是實(shí)現(xiàn)高功率的光纖激光器的關(guān)鍵器件，由于西方對(duì)中國(guó)的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)，嚴(yán)重限制了中國(guó)高功率光纖激光的發(fā)展。因此，研制基于國(guó)產(chǎn)器件的高功率光纖激光器對(duì)中國(guó)光纖激光技術(shù)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

NX1型泵浦合束器是一種端泵型泵浦合束器。將N根泵浦光纖合束拉錐后與1根輸出光纖館接,此即形成了NX1型泵浦合束器。

在全光纖結(jié)構(gòu)光纖激光器/放大器中，除了摻雜光纖、高亮度泵浦源外，泵浦合束的功率特性直接影響激光器/放大器終輸出功率。，國(guó)外商品化的光纖合束器單臂功率已經(jīng)突破200W，國(guó)內(nèi)尚無(wú)單臂大于50W合束器的報(bào)道。因此，研究高功率條件下，國(guó)產(chǎn)光纖泵浦合束器的熱效應(yīng)，分析器件溫度分布規(guī)律，設(shè)計(jì)相應(yīng)的熱管理方案，有助于提升合束器可承受的泵浦功率，終實(shí)現(xiàn)基于國(guó)產(chǎn)器件高功率光纖激光器。

泵浦合束器的分類可以從結(jié)構(gòu)為兩大類,一類為NX1型泵浦合束器,另一類為(N+1)XI型泵浦合束器。NX1型泵浦合束器主要應(yīng)用于光纖振蕩器,而由于(N+1)X1型泵浦合束器結(jié)構(gòu)中有一根信號(hào)光纖貫穿其中,因此(N+1)XI型泵浦合束器主要應(yīng)用于光纖放大器。



其中,為拉錐前輸入光纖束的總直徑,為拉錐后輸入光纖束的直徑,即輸出光纖的直徑,將可得: