泵浦合束器的基本原理是对光纤塑形后直接利用溶接的方式实现光束耦合,为达到高的耦合效率,泵浦合束器满足的条件是:耦合输入光纤(束)的数值孔径不大于亲合输出光纤的数值孔径NA_out即:

NA_in<=NA_out(式1-1)

泵浦合束器的分类可以从结构上分为两大类,一类为NX1型泵浦合束器,另一类为(N 1)XI型泵浦合束器。NX1型泵浦合束器主要应用于光纤振荡器,而由于(N 1)X1型泵浦合束器结构中有一根信号光纤贯穿其中,因此(N 1)XI型泵浦合束器主要应用于光纤放大器。

NX1型泵浦合束器是一种端泵型泵浦合束器。将N根泵浦光纤合束拉锥后与1根输出光纤馆接,此即形成了NX1型泵浦合束器。

按照公式的要求,拉锥后的单根泵浦光纤的数值孔径AM,应不大于输出光纤的数值孔径,而泵浦光纤拉锥前的数值孔径AH"para" label-module="para">

NA_in*D_in=N_at*D_out(式1-2)

其中,为拉锥前输入光纤束的总直径,为拉锥后输入光纤束的直径,即输出光纤的直径,将可得:

NA_in*D_in<=NA_out*D_out(式1-3)

式(1-3)即为NX1型泵浦合束器应满足的条件。

(N 1)XI型泵浦合束器的结构有两种,一种为端泵型,另一种为侧泵型。端泵型(N 1)XI泵浦合束器的结构与NX1型泵浦合束器基本一致,唯一区别在于端录型(N 1)XI泵浦合束器的输入光纤束由N根泵浦光纤围绕一根信号光纤组成,因此信号光纤也被拉锥了。为实现高的泵浦亲合效率,端泵浦型的(N 1)XI泵浦合束器也需要满足式(1-3)的要求。侧泵型(N 1)XI泵浦合束器则是在一根信号光纤的外围分布N根被拉锥的泵浦光纤,而信号光纤并没有被拉锥。为达到高的耦合效率,它亦需满足式1的条件,即从侧面耦合到输出光纤的光线角度不应大于输出光纤的临界角。侧泵浦型(N 1)XI泵浦合束器是由侧面溶接亲合技术发展而来的,器件的工作原理一致,但是由于其制备工艺复杂,目前市面上能够购买的泵浦合束器大部分是端泵型的。