（一）实验装置及方法

根据光纤侧面泵浦耦合器的工作原理和结构设计，采用了熔融拉锥工艺以及最基本的2×1耦合方式，实现把一根泵浦多模光纤中的泵浦光耦合进双包层光纤。在本论文的大多数应用中，主要是将915nm泵浦光由泵浦输入端注入到增益光纤中，1060nm种子光由信号输入端注入，耦合后的光功率从输出端输出。闲置端没用，但是有较弱的光功率，要作妥善处理。实验装置原理：该装置为一套熔融拉锥系统，主要包括步进电机控制的平行拉伸装置和火焰进给装置组成，同时配有其他监测、控制和显示设备。具体的实验过程为：首先截取约两米长的泵浦输入端光纤和信号传输光纤各一根，在中间的合适位置剥除一定长度的保护层作为耦合区域，双包层光纤则要剥除外包层和保护层，然后对耦合区域进行充分的清洗；清洗完毕后将两光纤置于夹具上固定，转移到拉锥平台上，使加热装置的火头处于耦合区域的中间位置，调整拉锥参数进行熔融拉锥，实时监测两根光纤的输出功率和分光比，当达到所需的参数时停止拉锥；然后对耦合区域进行适当的封装，最后是各个参数的测试。

（二）拉锥工艺的研究

从光纤的相对位置来说，拉锥工艺可分为平行烧拉技术和打结烧拉技术。实验的开始阶段，我们借鉴单模光纤耦合器的成功经验，也采用了平行烧拉技术，即先把两根光纤平行固定，再转移到拉锥平台上进行拉锥操作。在尝试了几种光纤组合以后，发现效果并不好，从实时监测的情况来看，两根光纤耦合到一定程度难以继续耦合，继续拉锥反而会使损耗增大，而不是呈现周期性的耦合机理，这和单模耦合的曲线有很大差别。后面的实验我们采用了打结烧拉技术，即把两根光纤相互缠绕，然后固定在拉锥平台上进行拉锥。从实验的结果来看，打结烧拉技术要比平行烧拉技术耦合效率高，这从实时监测的数据可以直观的反映出来。

打结烧拉技术虽然一定程度上提高了侧面耦合的效率，但是实验效果仍然难以另人满意，根据已有的文献报到，尝试了泵浦传输光纤的预拉锥处理技术。即先把泵浦传输光纤拉锥一段距离，再缠绕到双包层光纤上进行耦合拉锥。经过对预先拉锥的参数进行了一段时间的摸索后，侧面耦合效率有了一定的提高，从同一种光纤组合的结果来看，采用预拉锥处理后的耦合效率要比直接拉锥高出10%。由于光纤参数对耦合效率存在较大的影响，耦合器的优化实验对多种不同的光纤进行了优化组合，对每种组合逐一调整拉锥工艺的各个参数，包括氢气氧气流量、火焰高度、拉锥速度、拉锥距离等等任何可以影响拉锥结果的因素，进行了大量实验， 为了减小吸收造成的附加损耗，实验在多模光纤不变的情况下，信号光纤改用无源双包层光纤代替掺镱双包层光纤，经过一定的实验研究和参数优化后，样品的测试结果表明，侧面耦合的效率可以达到46.4%，但是仍然很难实际应用到光纤激光器中。一方面，无源双包层光纤本身对915nm光的损耗太大，为0.62dB/m；另一方面，多模光纤纤芯和双包层光纤内包层在折射率上的差异仍然存在，这在两种光纤的拉锥熔点上体现出来。

为了解决折射率匹配的问题，实验在无源双包层光纤不变的基础上，选用了石英丝来代替多模光纤进行侧面耦合实验。但是实验中耦合效率只有39.7%。拉锥过程中明显观察到两种光纤熔点的差异，这是因为石英丝包层为低折射率的掺氟介质，其熔点比石英低，当两光纤在同一火焰下加热时，石英丝很快处于熔融状态然后变形，而这时双包层光纤还没有到达熔点，所以拉锥过程很难控制。

最后，实验采用无源双包层光纤代替石英丝，利用两根无源双包层光纤制作的侧面泵浦耦合器，实现了较高的耦合效率，最高可达到70%，由于两根双包层光纤在性能上完全一致，所以解决了光纤的匹配问题，通过实验优化，主要性能指标达到：泵浦光耦合效率：74%；信号光耦合效率：95%；信号输入端与泵浦输入端的隔离度：>50dB；泵浦输入端对输出端反向传输光的隔离度:20dB；承受峰值功率：>15kW。

95%的信号光耦合效率对于光纤激光器，尤其是光纤放大器是十分有利的，信号光功率可以几乎没有损耗的传输到增益光纤中，得到最大限度的利用；泵浦输入端对输出端反向传输光的隔离度达到20dB，能够有效的阻止增益光纤中的后向传输光进入泵浦源，从而保证泵浦源的安全工作，防止被损坏或烧毁。