一种高效并束型激光光纤拉制方法及光纤技术

一种高效并束型激光光纤拉制方法，涉及光纤激光传输与放大技术领域，包括步骤：S1.在增益光纤预制棒和泵浦光纤预制棒的侧面均设置一个基础平面，将增益光纤预制棒的基础平面向内加工后，凸显出多个凸棱，且每个凸棱两侧的平面为加工面，在泵浦光纤预制棒的基础平面向内设置多个凹槽，且所述凸棱与所述凹槽匹配设置；S2.将增益光纤预制棒的凸棱嵌入泵浦光纤预制棒的凹槽内，二者组合后，将整体的一端拉锥固定，形成并束型激光光纤预制棒；S3.通过拉丝，将所述并束型激光光纤预制棒拉制成并束型激光光纤。本发明专利技术工艺重复性较高；获得的并束型激光能够实现设定区域泵浦光纤可剥离性，便于实现沿并束型激光光纤长度方向多点泵浦光注入。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种高效并束型激光光纤拉制方法，涉及光纤激光传输与放大
，包括步骤：S1.在增益光纤预制棒和泵浦光纤预制棒的侧面均设置一个基础平面，将增益光纤预制棒的基础平面向内加工后，凸显出多个凸棱，且每个凸棱两侧的平面为加工面，在泵浦光纤预制棒的基础平面向内设置多个凹槽，且所述凸棱与所述凹槽匹配设置；S2.将增益光纤预制棒的凸棱嵌入泵浦光纤预制棒的凹槽内，二者组合后，将整体的一端拉锥固定，形成并束型激光光纤预制棒；S3.通过拉丝，将所述并束型激光光纤预制棒拉制成并束型激光光纤。本专利技术工艺重复性较高；获得的并束型激光能够实现设定区域泵浦光纤可剥离性，便于实现沿并束型激光光纤长度方向多点泵浦光注入。【专利说明】一种高效并束型激光光纤拉制方法及光纤
本专利技术涉及光纤激光传输与放大
，具体来讲是一种高效并束型激光光纤拉制方法及光纤。
技术介绍
光纤激光器本质上是把低质量的泵浦激光转换为更高质量的激光输出，由于应用领域的不断扩展，对于光纤激光器输出功率的需求也不断提升，现在大功率光纤激光器、光纤放大器主要采用的是双包层掺杂光纤，而与半导体泵浦激光器发出的多模泵浦光束的发散角相比，双包层掺杂光纤内包层直径很小，因此如何把泵浦光高效地耦合到双包层光纤的内包层，是获得高功率光纤激光输出的核心技术。泵浦耦合技术目前大致可分为端面泵浦耦合技术和侧面泵浦耦合技术。端面泵浦耦合技术是从双包层光纤的一个或者两个端面，将泵浦光耦合到双包层光纤的内包层。侧面泵浦耦合技术是从双包层光纤的侧面将泵浦光耦合到内包层，它不占用光纤的两端，使泵浦光在光纤中的分布更趋均匀，方便信号光输入输出、光纤熔接、信号测量等操作。典型的侧面泵浦技术包括V型槽法、嵌入反射镜法、角度磨抛法、衍射光栅泵浦耦合和GTWave技术等。GTWave技术利用有源与无源光纤预制棒组合拉制的并束型激光光纤的独特结构，泵浦光沿着光纤轴向组件耦合到增益光纤线，在光纤外径较小或数值孔径较低的情况下，也能够实现将无源光纤中的多模泵浦光高效耦合到有源光纤中，并且通过间断性的剥离无源光纤进行泵浦光注入，在光纤无损伤或形变的情况下实现沿光纤长度上的多点分部泵浦，避免入射功率集中而造成的热负荷过高难题，能够获得增益光纤稳定的高功率激光输出。如附图1所示，为并束型光纤的结构图，由含有石英组分的增益光纤al和至少一根泵浦光纤a2并列设置，并在相接触的部分物理融合，包裹增益光纤al和泵浦光纤a2外层的是低折射率涂层a3，最外层是保护涂层a4。其中，增益光纤al的纤芯all中掺杂有稀土元素，当泵浦光穿过纤芯all时，将引发稀土元素激光能级“粒子数反转”，并以增益光纤包层为谐振腔形成激光振荡输出。将泵浦光从并束型激光光纤中剥离的泵浦光纤a2 —端注入，泵浦光将通过泵浦光纤a2与增益光纤al的连接处耦合到增益光纤al中，能够极大提升泵浦耦合效率，并避免常规侧面泵浦方式由于点接触而造成的局部热管理难题。现有类似并束型光纤结构的光纤制造工艺，主要采用低速并束拉丝法，是采用增益光纤预制棒和至少一个泵浦光纤预制棒，将这些预制棒以一定的排列方式固定在光纤拉丝塔上，以一定的拉伸速度和拉力同时拉伸这束光纤预制棒，其拉伸速度和拉力大小要能够使得两根相邻光纤互相接触，使光能穿透到相邻光纤中。虽然目前单根光纤拉制技术很成熟，但是多根光纤的同时拉制还存在诸多难点，例如多根光纤预制棒组合拉丝过程中，每根预制棒所受到的拉丝张力、温度，及对应光纤所受的涂覆压力都存在差异，难以有效控制调节。且目前的预制棒组合拉丝方法，由于是采用多根柱状预制棒组合后拉丝，且为了保证光纤能够有效融合，采用低速、高张力的条件，光纤预制棒会相互熔融结合，因此所拉制的光纤石英部分都是相互熔融紧密结合在一起，无法按需求进行剥离，所以也无法实现长度方向上的多点泵浦光注入。而并束型激光光纤在实际使用中，需要沿光纤长度方向选取多点进行泵浦光纤的剥离，以实现沿增益光纤长度方向的多点泵浦，泵浦光纤与增益光纤紧密接触(或融合)，同时能够实现泵浦光纤可剥离特性，是实现并束型激光光纤应用性能的关键。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种高效并束型激光光纤拉制方法及光纤，制备过程中预制棒组合难度明显降低，工艺重复性较高；获得的并束型激光光纤结构稳定，能够实现设定区域泵浦光纤可剥离性，便于实现沿并束型激光光纤长度方向多点泵浦光注入。为达到以上目的，本专利技术提供一种高效并束型激光光纤拉制方法，包括步骤:S1.在增益光纤预制棒和泵浦光纤预制棒的侧面均设置一个基础平面，将增益光纤预制棒的基础平面向内加工后，凸显出多个凸棱，且每个凸棱两侧的平面为加工面，在泵浦光纤预制棒的基础平面向内设置多个凹槽，且所述凸棱与所述凹槽匹配设置；S2.将增益光纤预制棒的凸棱嵌入泵浦光纤预制棒的凹槽内，二者组合后，将整体的一端拉锥固定，形成并束型激光光纤预制棒；S3.通过拉丝，将所述并束型激光光纤预制棒拉制成并束型激光光纤。在上述技术方案的基础上，所述凸棱为矩形棱柱，凸棱横截面的中心与增益光纤预制棒的轴线位于同一平面。在上述技术方案的基础上，所述凹槽为矩形槽，凹槽横截面的中心与泵浦光纤预制棒的轴线位于同一平面。在上述技术方案的基础上，所述增益光纤预制棒与泵浦光纤预制棒之间形成紧配合，配合体之间的尺寸偏差小于0.25mm。在上述技术方案的基础上，所述增益光纤预制棒的纤芯位于所述凸棱外，所述纤芯到所述基础平面的距离，大于加工面到所述基础平面的距离。在上述技术方案的基础上，所述纤芯的中轴线与泵浦光纤的中轴线在同一平面，凸棱横截面的中心、凹槽横截面的中心、纤芯横截面的圆心，均位于同一直线。在上述技术方案的基础上，所述增益光纤预制棒长度为30~720mm，凸棱沿光纤轴向的棱长为10~300mm,相邻两个凸棱中心之间的距离为12~420mm。在上述技术方案的基础上，所述凸棱高出加工面的高度与凹槽的深度相同，均为0.5~35.0mm ;所述凸棱的宽度和凹槽的宽度相同,均为1.0~70.0mm ;所述每个凸棱两侧的加工面宽度相同，每个凹槽两侧的基础平面宽度相同，所述加工面和基础平面的宽度均为 1.0 ~35.0mm。在上述技术方案的基础上，所述S3中，将并束型激光光纤预制棒装入温度自适应拉丝设备，通过1800~220(TC高温熔融拉丝，拉丝速度控制在5~200m/min，并根据在线测定的增益光纤与泵浦光纤结合情况，在20~150g范围内调节拉丝张力，拉制成并束型激光光纤。本专利技术还提供一种高效并束型激光光纤，包括增益光纤、泵浦光纤、低折射率涂层和保护涂层，所述增益光纤包括纤芯，所述增益光纤和泵浦光纤的结合面中，包括熔融结合部分和紧密接触部分，且熔融结合部分和紧密接触部分间隔设置，紧密接触部分与所述高效并束型激光光纤的轴线位于同一平面，熔融结合部分所在平面位于紧密接触部分所在平面的一侧。本专利技术的有益效果在于:1、在增益光纤预制棒基础平面加工形成凸棱，在泵浦光纤预制棒的基础平面加工形成凹槽，均可利用数控机床加工，不需要高精度的机械精加工设备，形成的凸棱结构外表面和开槽内表面光洁度处理工艺难度低，光洁度高，加工效率高，成本低，时间短，适合规模化生产。2、增益光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效并束型激光光纤拉制方法，其特征在于，包括步骤：S1.在增益光纤预制棒和泵浦光纤预制棒的侧面均设置一个基础平面，将增益光纤预制棒的基础平面向内加工后，凸显出多个凸棱，且每个凸棱两侧的平面为加工面，在泵浦光纤预制棒的基础平面向内设置多个凹槽，且所述凸棱与所述凹槽匹配设置；S2.将增益光纤预制棒的凸棱嵌入泵浦光纤预制棒的凹槽内，二者组合后，将整体的一端拉锥固定，形成并束型激光光纤预制棒；S3.通过拉丝，将所述并束型激光光纤预制棒拉制成并束型激光光纤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜城，陈伟，李诗愈，柯一礼，莫琦，张涛，罗文勇，杜琨，但融，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：