一种高功率光纤激光器包层光滤除装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高功率光纤激光器包层光滤除装置，该装置包括一段或多段双包层光纤，其中此双包层光纤沿激光输出方向按剥除面积由小到大而间隔地对保护层和外包层进行部分剥除，使内包层裸露出来，将滤光材料涂在裸露内包层上，并且将上述滤光装置固定在散热金属材料及水冷板上。本发明专利技术对光纤结构破坏较小，滤光均匀，避免了非均匀滤除时，某些滤除点温度过高的现象，提高了系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率光纤激光器包层光滤除装置
本专利技术涉及光纤激光器和光纤放大器，特别涉及一种高功率全光纤结构光纤激光器中多余包层光的滤除装置。
技术介绍
自1988年ESnitzer首次描述双包层泵浦光纤激光器以来，双包层泵浦技术已被广泛地应用于光纤激光器和光纤放大器等领域。近年来，随着高亮度激光二极管泵浦技术与大模场双包层掺杂光纤制造工艺的发展，单根双包层光纤激光的输出功率迅速提高。光纤激光器作为一类新型激光器，具有转换效率高、体积小、光束质量好等优势，是21世纪最具发展潜力的激光器。高功率光纤激光器一般包括两种类型：一种是直接振荡型；另外一种是激光放大型。它们都是通过掺有稀土离子的双包层增益光纤，将注入的泵浦激光转化成信号激光，理想的情况是：信号光纤被限制在纤芯中获得足够的放大，而泵浦激光在包层中被增益光纤充分吸收。然而现实却并非如此，在光纤激光的输出端，双包层光纤的内包层中依然存在有一部分多余的光，这部分光主要来源于：没有被完全吸收的泵浦光；振荡器或放大器在工作时产生的自发辐射光（ASE）；熔接点处泄露或被反射入光纤包层的信号光。这部分多余的光如果不被滤除干净，将会对光纤激光器的光束质量以及后面链路中的器件产生很大的危害。目前关于高功率光纤激光器包层光的滤除方法大致可以分为两类：一类是对双包层的内包层进行微加工处理，中国专利CN102255235A和CN102255227A提出去除光纤外包层和涂覆层，在光纤内包层加工一些V型槽或对光纤内包层进行粗糙化处理，使包层中的光泄露出来。这类方法对光纤本身的石英部分造成了损伤，使光纤的强度变差，另外此方法操作和实现比较复杂。另一类方法是利用光学胶或金属来泄露多余的包层光，中国专利CN101718916A提出把双包层光纤的外包层和涂覆层去除后，涂上高折射率的光纤凝胶来泄露多余包层光，而中国专利CN103197440A提出通过在内包层表面镀金属膜的方法来滤除多余包层光。此类方法存在的缺陷是没有考虑温度均匀性问题，包层光会在极短的距离内大量泄露出去，容易产生较小范围内温度过高，当散热不佳，而热量积累到一定程度时极易造成光纤烧毁，进而给整个光纤激光器系统带来毁灭性的影响。因此，在滤除高功率光纤激光器包层光时必须坚持两个原则：1、包层光应尽可能的散射到空气中去，而不是被光纤表面的材料所吸收；2、包层光应尽可能的在光纤表面分段均匀滤除，而不能在极短的距离内集中滤除。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种高功率光纤激光器包层光的滤除装置，其目的在于有效的滤除光纤激光器中多余的包层光，由此解决实现包层光的均匀滤除，避免局部温度过高的技术问题。该装置具有高功率光纤激光器或放大器输出端的双包层传能光纤的一段或级联的多段，每段双包层传能光纤表面在沿激光传输方向上按剥除面积由小到大而间隔地剥除部分的保护层和外包层，使内包层裸露出来，裸露的内包层上面涂有滤光材料。双包层光纤的外包层把大量的包层光束缚在包层中传输，通过改变外包层材料的折射率，可以使包层光从内包层中泄露出来。外包层剥除的越多，包层光泄露的越多，控制外包层的剥除面积可以控制包层光的泄露效率，参照上述方式对保护层和外包层进行处理有利于包层光均匀地在各包层剥除处泄露。本专利技术采用按剥除面积由小到大而间隔地剥除光纤保护层和内包层的方法，通过控制光纤剥除的面积比，选用折射率合适，导光性能和导热性能良好的滤光材料，使包层光在光纤中传播时从滤光处均匀泄露出来，并尽可能多的散射到空气中去，同时通过金属材料把滤光时产生的热量传递到水冷板上。本专利技术具有如下有益效果：1、与现有其他方法相比，本方法只破坏了光纤的部分保护层和内包层，尽可能的保全了光纤原有的结构，处理时对光纤的损伤较小。2、本方法中包层光沿激光方向被均匀滤除，避免局部温度过高，并且结构紧凑，便于集成，能够实现较高功率包层光的滤除。附图说明图1为双包层传能光纤参照宝塔型剥除保护层和外包层示意图；图2为按照宝塔型重新涂覆后的传能光纤示意图；图3为经过包层光滤除处理后的传能光纤固定在金属块上示意图；图4为将此包层光滤除装置应用在高功率光纤激光器中的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于说明理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。请参阅图1至图3，图1为双包层传能光纤，参照间隔型的面积从小到大的剥除方式，保护层4和外包层3依次被部分地剥除，裸露出玻璃内包层2。再依照图2，在裸露出玻璃内包层的光纤5、6、7、8、9上面重新涂覆上折射率大于玻璃，导热性和导光性良好的滤光材料而形成滤光部分10、11、12、13、14，该滤光材料可以为紫外固化胶，环氧树脂胶或导热有机硅胶。如图3，将经过重新涂覆处理后的光纤21固定在金属铜块或铝块16上，17、18、19、20是预留的4个螺纹孔，用螺钉将金属铜块或铝块紧密固定在水冷板上，实现良好散热。实施例：一种如图4所示的本专利技术应用于高功率光纤激光器输出端，滤除多余的包层光。该高功率光纤激光器采用直腔结构，高反光栅24和低反光栅25组成激光器所必须的谐振腔，利用合束器23把多个半导体激光器22输出的激光注入到谐振腔内，26是纤芯1为20μm，内包层2为400μm的掺镱光纤，它在腔内作为增益介质。28是高功率光纤激光器输出端冒，为了防止激光在端面形成反射，对输出端做了斜八度的处理。在输出端冒的前端设置上述滤除包层光装置27，首先对光纤的保护层4和内包层3参照剥除面积比从小到大为1：6：20：42：96进行宝塔型地剥除，再在这些剥除部分重新涂覆上环氧树脂胶，利用导热胶将光纤固定到金属铜块上，最后将金属铜块固定在散热水冷板上。实验表明，当激光器输出功率达到600w时，包层光滤除处的温度保持在45度左右，光束质量接近衍射极限，优于包层光滤除前光束质量。说明此方法能够应用在高功率光纤激光器包层光的滤除中。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率光纤激光器包层光滤除装置，其特征是：具有高功率光纤激光器或放大器输出端的双包层传能光纤的一段或级联的多段，每段双包层传能光纤表面在沿激光传输方向上按剥除面积由小到大而间隔地剥除部分的保护层和外包层，使内包层裸露出来，裸露的内包层上面涂有滤光材料。

【技术特征摘要】
1.一种高功率光纤激光器包层光滤除装置，其特征是：具有高功率光纤激光器或放大器输出端的双包层传能光纤的一段或级联的多段，每段双包层传能光纤表面在沿激光传输方向上按剥除面积由小到大而间隔地剥除部分的保护层和外包层形成窗口，使内包层裸露出来，裸露的内包层窗口上涂有滤光材料。2.根据权利要求1所述的高功率光纤激光器包层光滤除装置，其特征在于，所述滤光材料的折射率大于1.46，透光率大于60％，导热系数大于2W/mK。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进延，廖雷，彭景刚，邢颖滨，蒋作文，戴能利，李海清，杨旅云，王朝，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42