一种多功能集成高功率全光纤器件制造技术

一种多功能集成高功率全光纤器件，包括高功率泵浦合束器(50)和包层光滤除器(60)，其特征在于，所述的高功率泵浦合束器(50)输出端和包层光滤除器(60)的输入端由一根无源双包层光纤(40)无熔点相连，包层光滤除器(60)的输出端与双包层光纤(40)无熔点相连接。本发明专利技术的有益效果是：该集成高功率全光纤器件具有结构紧凑，可靠性高，易于集成，免维护，该集成高功率全光纤器件可以实行商业化生产。

A multifunctional integrated high power all fiber device

A multifunctional integrated high power fiber devices, including high power pump combiner (50) and cladding optical filter (60), which is characterized in that the high power pump combiner (50) output and cladding optical filter (60) input by a the passive double clad optical fiber (40) without melting point connected cladding optical filter (60) and the output end of the double clad fiber (40) is connected with no melting point. The invention has the advantages that the integrated high power all fiber device has the advantages of compact structure, high reliability, easy integration and free maintenance, and the integrated high power all fiber device can carry out commercial production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种多功能集成高功率全光纤器件，属于激光领域，尤其属于高功率全光纤激光器领域。技术背景高功率全光纤激光器由于其光束质量好、集成度高、体积小、转换效率高、易维护等诸多的优异特性，近年来在工业、国防军事、医疗等领域的应用越来越广泛。随着高功率光纤激光器应用领域的不断拓展，对光纤激光器的输出功率和光束质量的要求越来越高。如汽车、飞机、大型船舶的制造业中，对厚金属板的激光成型、焊接和切割等加工，需要光纤激光器的输出功率达到千瓦级乃至万瓦级。单模或准单模kW级全光纤激光器由于加工效果好而备受市场好评。但是在高功率光纤激光器的制造中，受高功率光纤器件承受能力、熔接点的处理工艺、高亮度泵浦源的功率、整体集成的稳定性等因素制约，目前单纤的功率在千瓦量级。目前只有少数公司可以的生产2kW以上的高亮度的光纤激光器，也只有少数公司掌握着高功率全光纤器件的核心技术，如ITF公司制作高功率泵浦合束器和高功率光纤光栅等全光纤器件。而且商业化的高功率全光纤器件都是分立制作和出售。如高功率光纤光栅、高功率泵浦合束器、高功率包层光滤除器、输出端帽等都是分立制作，各器件的尾纤都在1～2m的长度，且在选择器件的时候需要考虑各器件尾纤数值孔径和纤径的匹配性。此外，在制作高功率光纤激光器时需要将各个器件通过熔接链接，在制作工程化或者商业化的光纤激光器需要将各个熔接点涂覆，并加以冷却或者封装保护，这样既增加了光纤激光器的传输光纤的长度，降低非线性效应的阈值，又使得光纤激光器的集成度降低，同时还有熔点损耗导致的激光泄露和散热等问题。尤其在高功率光纤激光器的输出端，通常需要对输出端另加一些包层光滤除，端面保护措施。包括输出端的高功率光纤光栅、高功率泵浦合束器在内，所需的器件一般在3～4个，各器件之间都需要相应匹配熔接。一个集成高功率全光纤器件即可实现多个功能，且各个器件之间的集成度高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决技术背景中存在的问题以及目前高功率全光纤器件存在的缺陷，提供一种集成高功率全光纤器件，一种多功能集成高功率全光纤器件，包括高功率泵浦合束器50和包层光滤除器60，其特征在于，所述的高功率泵浦合束器50输出端和包层光滤除器60的输入端由一根无源双包层光纤40无熔点相连，包层光滤除器60的输出端与双包层光纤40无熔点相连接。所述的高功率泵浦合束器50的输入端通过双包层光纤40与高功率光纤光栅30的输出端无熔点相连接，高功率光纤光栅30的输入端无熔点相连接有双包层光纤40。所述的包层光滤除器60输出端与双包层光纤40无熔点相连接，其双包层光纤40的另一端与输出端帽70无熔相连接。所述的高功率光纤光栅30输入端连接的双包层光纤40的，其双包层光纤40的另一端在高功率光纤激光器中与增益光纤相熔接。所述的高功率泵浦合束器件为(N+1)×1型，N＜19。本专利技术的有益效果是：该集成高功率全光纤器件具有结构紧凑，可靠性高，易于集成，免维护，该集成高功率全光纤器件可以实行商业化生产。此外，可以根据实际需要将本集成高功率全光纤器件做删减即可实现其他功能，如去除输出端帽，适用于谐振腔与放大级之间相连接；去除光纤光栅和输出端帽，适用于放大级与放大级之间相连接。都实现高度集成，减少熔点。也有利于实际高功率光纤激光器中的热沉集中设计，使得冷却水路紧凑实现高效制冷。附图说明图1、本专利技术结构示意图；适用于放大级与放大级之间相连接的集成高功率全光纤器件结构示意图图2、本专利技术实施例二结构示意图；其适用于谐振腔与放大级之间相连接的集成高功率全光纤器件结构示意图图3、本专利技术实施例一结构示意图；具体实施方式一种多功能集成高功率全光纤器件，包括高功率泵浦合束器50和包层光滤除器60，其特征在于，所述的高功率泵浦合束器50输出端和包层光滤除器60的输入端由一根无源双包层光纤40无熔点相连，包层光滤除器60的输出端与双包层光纤40无熔点相连接。所述的高功率泵浦合束器50的输入端通过双包层光纤40与高功率光纤光栅30的输出端无熔点相连接，高功率光纤光栅30的输入端无熔点相连接有双包层光纤40。所述的包层光滤除器60输出端与双包层光纤40无熔点相连接，其双包层光纤40的另一端与输出端帽70无熔相连接。所述的高功率光纤光栅30输入端连接的双包层光纤40的，其双包层光纤40的另一端在高功率光纤激光器中与增益光纤相熔接。所述的高功率泵浦合束器件为(N+1)×1型，N＜19。为此，本专利技术公开一种集成高功率全光器件，适用于高功率光纤激光器谐振腔的输出端，将高功率泵浦合束器、高功率光纤光栅、包层光滤除器、输出端帽集成到一个全光纤器件上。这样减少高功率光纤激光器内的熔点数，缩减了光纤长度，提高高功率全光纤激光器的集成度，并提高了非线性效应的阈值，一定程度上避免了非线性效应。从整体上保证了光纤器件的一致性，可以提高高功率光纤激光器的稳定性。例如将本专利技术集成高功率全光纤器件的输出端帽70去除，即可作为一种适用于谐振腔与放大级之间相连接的集成高功率全光纤器件，结构如图2所示；将本专利技术集成高功率全光纤器件的高功率光纤光栅30和输出端帽70去除，即可作为适用于高功率光纤激光器放大级与放大级之间相连接的集成高功率全光纤器件。对本专利技术结构的简单形式调整或减除，都在本专利技术专利的保护范围之内。实施例一：结合附图对本专利技术做如下详细说明。本专利技术的集成高功率全光纤器件，其结构包括高功率光纤光栅30，高功率泵浦合束器50，包层光滤除器60，输出端帽70。其中高功率泵浦合束器为(N+1)×1型，其包括泵浦臂的尾纤20，尾纤的封装端帽1～N。除输出端帽70外，高功率光纤光栅30、高功率泵浦合束器50的锥区、包层光滤除器60都需要用金属元件封装，在高功率激光输出时封装的金属元件都需要外接水冷热沉进行散热处理，以保证各单元器件的安全运行。本专利技术的集成高功率全光纤器件的结构示意图如图3所示，本专利技术所采用的全部单元器件通过双包层光纤40相连接，且各个单元器件之间的连接没有熔点，不破坏双包层光纤40的完整性和一致性。双包层光纤40纤径可以是10/130μm，15/130μm，20/400μm，25/400μm，30/400μm30/250μm，30/600μm等规格的无源传能光纤。高功率光纤光栅30的反射端为双包层光纤40，该段双包层光纤的长度为80～150cm，高功率光纤光栅的另外一端与高功率泵浦合束器50的泵浦合束端通过双包层光纤40相连接，该段双包层光纤的长度为20～40cm。高功率光纤光栅的作用是作为高功率光纤激光器的输出端，其反射率为低反，反射率一般在5～50％之间，该反射率参数可根据谐振腔设计需求来制定反射率，大部分高功率光纤激光器的低反光栅的反射率在10％左右。高功率光纤光栅30的栅区加金属元件封装，一方面是为了保护光栅栅区，一方面是为了方便与金属热沉接触冷却，金属元件的封装尺寸在长度60mm左右，宽度在15mm左右，一般采用导热性能好的铝合金材料封装。高功率泵浦合束器50的泵浦合束端通过双包层光纤40与高功率光纤光栅40相连接，其另外一端的信号纤也即双包层光纤40与包层光滤除器60相连接，该段双包层光纤的长度为20～40cm。高功率泵浦合束器50为(N+1)×1型，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能集成高功率全光纤器件，包括高功率泵浦合束器(50)和包层光滤除器(60)，其特征在于，所述的高功率泵浦合束器(50)输出端和包层光滤除器(60)的输入端由一根无源双包层光纤(40)无熔点相连，包层光滤除器(60)的输出端与双包层光纤(40)无熔点相连接。

【技术特征摘要】
1.一种多功能集成高功率全光纤器件，包括高功率泵浦合束器(50)和包层光滤除器(60)，其特征在于，所述的高功率泵浦合束器(50)输出端和包层光滤除器(60)的输入端由一根无源双包层光纤(40)无熔点相连，包层光滤除器(60)的输出端与双包层光纤(40)无熔点相连接。2.根据权利要求1所述的一种多功能集成高功率全光纤器件，其特征在于，所述的高功率泵浦合束器50)的输入端通过双包层光纤(40)与高功率光纤光栅(30)的输出端无熔点相连接，高功率光纤光栅(30)的输入端无熔点相连接有双包层光纤(40)。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，宫武鹏，薛宇豪，张红，谷亮，张超，
申请(专利权)人：中国兵器装备研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11