一种拉曼抑制器件、制作方法和制作装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及高功率光纤激光器领域，特别是涉及一种拉曼抑制器件、制作方法和制作装置。主要包括：包层包裹在纤芯外部，涂覆层包裹在包层外部，纤芯、包层和涂覆层的横截面为同心圆；其中，纤芯上包含纤芯光栅，纤芯光栅与光纤轴向具有第一夹角，用于将纤芯中的拉曼光反射至包层；包层的表面包含沟道，沟道与光纤轴向具有第二夹角，用于剥除光纤中的包层光。本发明专利技术可以将拉曼抑制光栅和CPS集成在同一段光纤上，减少了器件中使用的光纤长度，避免额外增加CPS器件造成的光路损耗。加CPS器件造成的光路损耗。加CPS器件造成的光路损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种拉曼抑制器件、制作方法和制作装置


[0001]本专利技术涉及高功率光纤激光器领域，特别是涉及一种拉曼抑制器件、制作方法和制作装置。

技术介绍

[0002]在高功率光纤激光器领域，随着激光器的输出功率的提高，光纤纤芯中的功率密度越来越高，这直接导致非线性效应容易被激发，比如横模不稳定效应(Transverse mode instability，简写为TMI)、拉曼效应(Raman Scattering，简写为RS)等。其中拉曼效应会随着传输距离的增加或者功率密度的增加而劣化，这严重影响了光纤激光器功率的继续提升和输出激光的光束质量。目前常用的拉曼抑制器件为拉曼抑制光栅，是基于紫外曝光法，利用光纤光敏性原理，将光栅结构刻写在光纤纤芯中，该结构与纤芯呈现一定的夹角，可将纤芯中的拉曼散射光(以下简称为拉曼光)反射至包层中，让其在包层中传输并损耗。目前，这种传统的拉曼抑制光栅在使用过程中存在以下劣势：
[0003]1、拉曼抑制光栅基于紫外激光曝光方法制作，光纤需进行载氢、退氢一系列的处理，光纤光栅制成后，因为内部仍然存在含氢的共价键，在使用中会存在发热，损耗大的缺陷，影响正常的激光输出功率和系统的长期稳定性。
[0004]2、目前传统的拉曼抑制光栅仅仅是将拉曼光反射至包层，利用拉曼光在包层中的传输损耗大的特点，让其在传输的过程中损耗掉。此种方法存在缺陷，一方面，拉曼光经拉曼抑制光栅反射后，会朝着前后两个方向进行传输，在传输过程中，会对合束器或谐振腔光栅等光路器件造成干扰，普遍表现为温度呈现非线性上升。/>[0005]3、为配合拉曼抑制器件的抑制效果，需要在拉曼抑制光栅前后增加包层光剥除器(Cladding Power Stripper，简写为CPS)，用以提高输出激光的光束质量，但是过多的器件熔接会增加光路损耗，过长的光纤会降低拉曼效应的预制，降低激光器的转换效率和光束质量，增加激光器的能耗比。
[0006]鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决现有拉曼抑制器件使用和制作中的缺陷，是本
待解决的问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术解决了现有拉曼抑制器件光路损耗高且发热大的问题。
[0008]本专利技术实施例采用如下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种拉曼抑制器件，具体为：包括纤芯、包层和涂覆层，具体的：包层包裹在纤芯外部，涂覆层包裹在包层外部，纤芯、包层和涂覆层的横截面为同心圆；其中，纤芯上包含纤芯光栅，纤芯光栅与光纤轴向具有第一夹角，用于将纤芯中的拉曼光反射至包层；包层的表面包含沟道，沟道与光纤轴向具有第二夹角，用于剥除光纤中的包层光。
[0010]优选的，所述包层的内部还包括包层光栅，具体的：所述包层光栅与光纤轴向具有第三夹角，用于加快所述纤芯光栅反射至包层的拉曼光泄露，其中，所述第一夹角和所述第三夹角使纤芯和包层的中心波长一致。
[0011]优选的，所述纤芯光栅中包含第一光栅、第二光栅和第三光栅，具体的：第一光栅、第二光栅和第三光栅沿光纤轴向方向依次相接；其中，第一光栅和第三光栅具有第一反射波长，用于反射谐振腔方向产生的拉曼光；第二光栅具有第二反射波长，用于反射光纤接头方向产生的拉曼光。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种拉曼抑制器件的制作方法，具体为：用于制作第一方面提供的拉曼抑制器件，其特征在于，具体包括：将加工激光的光斑焦点调整在目标光纤的纤芯上，在激光光源和目标光纤之间放置掩膜，使用掩膜调整激光参数，按照第一夹角在目标光纤的纤芯上刻写所述纤芯光栅；将加工激光的光斑焦点调整在包层内指定深度，再次使用掩膜调整激光参数，按照第三夹角在目标光纤的包层内部刻写包层光栅；将加工激光的光斑焦点调整在包层表面，将目标光纤以中轴线为轴旋转，按照第二角度在包层表面刻写所述沟道。
[0013]优选的，所述使用掩膜调整激光参数，具体包括：调整激光光源的啁啾率，使相位掩膜版所覆盖的带宽的范围能够覆盖第一夹角和第二夹角；将相位掩膜版设置为第一倾斜角度，使激光入射到纤芯上的角度符合第一夹角，用于刻写所述纤芯光栅；将相位掩膜版设置为第二倾斜角度，使激光入射到包层上的角度符合第三夹角，用于刻写所述包层光栅。
[0014]优选的，所述使用掩膜调整激光参数，具体包括：在相位掩膜版上设置对应第一光栅和第二光栅的掩膜结构，以便对所述纤芯光栅上的第一光栅和第二光栅进行刻写。
[0015]第三方面，本专利技术提供了一种拉曼抑制器件的制作装置，具体为：用于完成第二方面提供的拉曼光抑制方法，其特征在于，包括激光刻写组件1、相位掩膜版夹具2、光纤夹具3和控制器，具体的：激光刻写组件1位于相位掩膜版夹具2和光纤夹具3上方，相位掩膜版夹具2位于激光刻写组件1的出光口和光纤夹具3上夹持的目标光纤之间，控制器和激光刻写组件1、相位掩膜版夹具2、光纤夹具3的控制端口连接；其中，所述相位掩膜版夹具2用于将相位掩膜版旋转至第一倾斜角度和第二倾斜角度；所述光纤夹具3用于将目标光纤固定在水平状态，并带动目标光纤旋转，以便进行沟道的刻写；所述控制器按照权利要求4
‑
6中任一项所述的拉曼光抑制方法控制其它器件完成制作。
[0016]优选的，所述装置还包括水平位移平台4，具体的：光纤夹具3固定在水平位移平台4上，用于带动光纤夹具3夹持的目标光纤水平移动，以便进行纤芯光栅和包层光栅的刻写。
[0017]优选的，所述装置还包括三维移动台5，具体的：激光刻写组件1固定在三维移动台5上，三维移动台5用于带动激光刻写组件1移动，以便调整激光刻写组件1的光斑焦点位置。
[0018]优选的，所述装置还包括同轴观察器件6和选择性透过透镜7，具体的：选择性透过透镜7位于目标光纤的加工位置上方，以便于同轴观察器件6通过选择性透过透镜7的反射对加工位置进行观测。
[0019]与现有技术相比，本专利技术实施例的有益效果在于：将拉曼抑制光栅和CPS集成在同一段光纤上，减少了器件中使用的光纤长度，避免额外增加CPS器件造成的光路损耗。在优选方案中，还通过增加包层光栅，进一步加快了拉曼光的泄露速度，避免了拉曼光在包层中传播时对其它器件造成的干扰。
[0020]第二方面，本专利技术实施例提供的制作方法，通过激光刻写的方式进行加工，并使用相位掩膜版进行加工参数的调整，利用激光加工高精度高速度的特性提高了制作精度和效率，并减少了污染性物料的投入。
[0021]第三方面，本专利技术实施例提供的制作装置，通过激光刻写组件和专用夹具的配合使用，能够简单快捷的完成第二方面中提供的制作方法。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例提供的一种拉曼抑制器件的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拉曼抑制器件，其特征在于，包括纤芯、包层和涂覆层，具体的：包层包裹在纤芯外部，涂覆层包裹在包层外部，纤芯、包层和涂覆层的横截面为同心圆；其中，纤芯上包含纤芯光栅，纤芯光栅与光纤轴向具有第一夹角，用于将纤芯中的拉曼光反射至包层；包层的表面包含沟道，沟道与光纤轴向具有第二夹角，用于剥除光纤中的包层光。2.根据权利要求1所述的拉曼抑制器件，其特征在于，所述包层的内部还包括包层光栅，具体的：所述包层光栅与光纤轴向具有第三夹角，用于加快所述纤芯光栅反射至包层的拉曼光泄露，其中，所述第一夹角和所述第三夹角使纤芯和包层的中心波长一致。3.根据权利要求1所述的拉曼抑制器件，其特征在于，所述纤芯光栅中包含第一光栅和第二光栅，具体的：第一光栅和第二光栅均由一端的长波长相渐变为另一端的短波长相，第一光栅和第二光栅沿光纤轴向方向的短波长端连接；用于反射谐振腔方向产生的拉曼光和反射光纤接头方向产生的拉曼光。4.一种拉曼抑制器件的制作方法，用于制作权利要求1
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3中任一项所述的拉曼抑制器件，其特征在于，具体包括：将加工激光的光斑焦点调整在目标光纤的纤芯上，在激光光源和目标光纤之间放置掩膜，使用掩膜调整激光参数，按照第一夹角在目标光纤的纤芯上刻写所述纤芯光栅；将加工激光的光斑焦点调整在包层内指定深度，再次使用掩膜调整激光参数，按照第三夹角在目标光纤的包层内部刻写包层光栅；将加工激光的光斑焦点调整在包层表面，将目标光纤以中轴线为轴旋转，按照第二角度在包层表面刻写所述沟道。5.根据权利要求4所述的拉曼抑制器件的制作方法，其特征在于，所述使用掩膜调整激光参数，具体包括：调整激光光源的啁啾率，使相位掩膜版所覆盖的带宽的范围能够覆盖第一夹角和第二夹角；将相位掩膜版设置为第一倾斜角度，使激光入射到纤芯上的角度符合第一夹角，用于刻写所述纤芯光栅；将相位掩膜版设置为第二倾斜角度，使激光入射到包层上的角度符合第三夹角，用于刻写所述包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广博，宋立，卢博闻，韩永涛，陈震，陈嘉轩，
申请(专利权)人：长飞光坊武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：