一种用于千瓦级光纤激光器的泵浦耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于千瓦级光纤激光器的泵浦耦合器，包括：泵浦光纤，主光纤和封装外壳；泵浦光纤连接在主光纤上，在泵浦光纤与主光纤的接入点处设置封装外壳；封装外壳包括外部铜管，导热铜管和导光玻璃层；外部铜管同轴设于导热铜管的外侧；外部铜管和导热铜管构成的腔体内穿有水管；导热铜管内壁上设有导光玻璃层；在导热铜管的端口处，导光玻璃层与主光纤之间设有光学胶层，将接入点密封在导热铜管的空腔内。本发明专利技术公开的泵浦耦合器可用于千瓦级光纤激光器中，其制作难度小，生产成本低；同时能够在千瓦级光纤激光器中长时间稳定地工作，尤其适用于工厂全天不间断生产的环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光
，尤其涉及一种用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器。
技术介绍
光纤激光器以其光束质量好、转换效率高、栗浦阈值低、散热性能好、体积小重量轻等显著优势，受到各国研究学者的广泛关注，近年来得到了飞速的发展。特别是高功率光纤激光器以其卓越的光束质量、超高的稳定性、简便的使用方法以及真正的免维护等优点，成为了第三代激光技术的代表，被人们广泛应用在汽车、飞机、船舶制造等领域，如蒙皮切害J、钢板焊接、零件修复。栗浦耦合器是光纤激光器的关键无源光器件，它将多路由半导体激光器产生的栗浦光耦合进主光纤中，为光纤激光器提供所需的栗浦光功率。其工作原理是光在光纤中传输时，大部分能量集中在纤芯中，只有一少部分在包层中传输。当两根光纤之间的距离足够近时，由于倏逝波的作用，两根光纤中的光场发生耦合，从而影响到光纤中原光场的分布。由于栗浦耦合器在光纤激光器中处于重要的地位，近年来栗浦耦合器的研制已经成为世界各国高功率光纤激光器领域研究人员的研究热点，并已经有了成熟的栗浦耦合器和高功率光纤激光器产品，IPG公司已经有了 2kW、4kW和1kW光纤激光器的报道，其公开的耦合器只能用于IPG公司特定的光纤激光器，由于适用于高功率光纤激光器的栗浦耦合器技术参数指标都很高，这就对生产工艺的精度要求高，制作难度大，生产成本高；国内目前成熟产品还很少见，大多依赖进口，其需要进口全套的光纤激光器，不能单独更换栗浦耦合器；同时，现有的栗浦耦合器在光纤耦合区设置一个金属外壳，在工作时由于在耦合区栗浦光的泄露容易造成栗浦耦合器温度的升高，当温度升高到一定程度时容易造成栗浦源损坏；不能保证长时间的恒温工作，在工厂不间断的生产中容易出现故障，降低了生产效率；因此，研究一种能单独更换栗浦耦合器，可用于千瓦级光纤激光器同时能保证长时间恒温工作的栗浦耦合器变得十分重要。
技术实现思路
针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种用于千瓦级光纤激光器的栗浦親合器。为实现上述目的，本专利技术提供一种用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，包括??泵浦光纤，主光纤和封装外壳；所述栗浦光纤连接在所述主光纤上，在栗浦光纤与主光纤的接入点处设置封装外壳;所述封装外壳包括外部铜管，导热铜管和导光玻璃层；所述外部铜管同轴设于所述导热铜管的外侧；所述外部铜管和导热铜管构成的腔体内穿有水管；所述导热铜管内壁上设有导光玻璃层；所述主光纤贯穿于所述导热铜管的空腔，所述接入点位于所述导热铜管的空腔内；在所述导热铜管的端口处，所述导光玻璃层与所述主光纤之间设有光学胶层，将接入点密封在导热铜管的空腔内。作为本专利技术的进一步改进，所述导热铜管内嵌有温度传感器，所述温度传感器与温度控制器相连，所述温度控制器与电源控制器相连，所述电源控制器与栗浦源相连。作为本专利技术的进一步改进，所述栗浦光纤包括栗浦光纤纤芯，栗浦光纤纤芯外侧依次包覆有包层和涂覆层；所述栗浦光纤纤芯的折射率大于栗浦光纤包层的折射率。作为本专利技术的进一步改进，所述主光纤包括主光纤纤芯，主光纤纤芯外侧依次包覆有内包层和外包层；所述主光纤纤芯的折射率大于主光纤内包层的折射率，主光纤内包层的折射率大于主光纤外包层的折射率。作为本专利技术的进一步改进，所述导光玻璃层的折射率不小于光学胶层的折射率，所述光学胶层的折射率大于主光纤外包层的折射率。作为本专利技术的进一步改进，所述导热铜管与所述导光玻璃层之间设有导热胶层。作为本专利技术的进一步改进，所述导光玻璃层上与导热胶层相接触的一面做磨砂处理。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为:本专利技术公开的一种用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，通过在栗浦光纤与主光纤的接入点处设置封装外壳，封装外壳可以将泄漏的栗浦光导入到导光玻璃层中，并将热量传递到导热铜管中，导热铜管与外部铜管之间的水管中通入冷却水，冷却水可以带走导热铜管的热量，加快热量散失，保证栗浦耦合器在长时间工作时依然处于恒温工作状态；采用冷却水进行传导导热铜管热量，冷却效果更好，本专利技术所述的栗浦耦合器可用于千瓦级光纤激光器中，其制作难度小，生产成本低；同时能够在千瓦级光纤激光器中长时间稳定地工作，尤其适用于工厂全天不间断生产的环境；温度传感器、温度控制器和电源控制器构成了温度控制系统，嵌入在导热铜管中的温度传感器可以实时监测栗浦耦合器的温度，当工作温度超过阈值时，温度传感器向温度控制器发出信号，使得电源控制器关闭工作温度过高栗浦耦合器的栗浦源，从而保证该栗浦耦合器免受损坏，使整个光纤激光器能继续工作；导热铜管与导光玻璃层之间设有导热胶层，导热胶层一方面可以吸收导光玻璃层中的栗浦光，另一方面可以将吸收的热量传递给导热铜管；导光玻璃层上与导热胶层相接触的一面经过磨砂处理，一方面可以对剥除的栗浦光进行漫反射，加快其消耗速度；另一方面增大了与导热胶层的接触面积，能将更多的热量传递给导热铜管。【附图说明】图1为本专利技术一种实施例公开的用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器的结构图；图2为本专利技术一种实施例公开的用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器的耦合区泄露栗浦光路图；图3为本专利技术一种实施例公开的光纤激光器温度监测系统的结构图。图中:1、栗浦光纤；2、主光纤；3、主光纤外包层；4、主光纤内包层；5、主光纤纤芯；6、光学胶层；7、导光玻璃层；8、导热胶层；9、导热铜管；10、外部铜管；11、水管；12、温度传感器；13、温度控制器；14、电源控制器；15、栗浦源。【具体实施方式】为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。IPG公司公开的栗浦耦合器由于适用于高功率光纤激光器的栗浦耦合器技术参数指标都很高，这就对生产工艺的精度要求高，制作难度大，国内成熟产品还很少见，大多依赖进口，价格昂贵，国外能够掌握这项技术的也不多，制造者多拥有自己的专利，工艺严格保密，虽然IPG研制的栗浦耦合器耦合效率已经达到了较高的水平，而且可用于千瓦级光纤激光器，但并没有报道栗浦耦合器的封装结构。本专利技术提供一种用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，包括:栗浦光纤，主光纤和封装外壳；栗浦光纤连接在主光纤上，在栗浦光纤与主光纤的接入点处设置封装外壳；封装外壳包括外部铜管，导热铜管和导光玻璃层；外部铜管同轴设于导热铜管的外侧；外部铜管和导热当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于千瓦级光纤激光器的泵浦耦合器，其特征在于，包括：泵浦光纤，主光纤和封装外壳；所述泵浦光纤连接在所述主光纤上，在泵浦光纤与主光纤的接入点处设置封装外壳；所述封装外壳包括外部铜管，导热铜管和导光玻璃层；所述外部铜管同轴设于所述导热铜管的外侧；所述外部铜管和导热铜管构成的腔体内穿有水管；所述导热铜管内壁上设有导光玻璃层；所述主光纤贯穿于所述导热铜管的空腔，所述接入点位于所述导热铜管的空腔内；在所述导热铜管的端口处，所述导光玻璃层与所述主光纤之间设有光学胶层，将接入点密封在导热铜管的空腔内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，谭祺瑞，葛廷武，张雪霞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11