CN101718916A - 剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法 - Google Patents

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李震
周军
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Abstract

一种用于全光纤激光器的剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法，将全光纤激光器输出端的双包层光纤的一段的外包层及涂覆层去除，然后在该段光纤的内包层外面覆盖以高折射率的光学凝胶，该光学凝胶的折射率高于所述的双包层光纤的内包层的折射率，在内包层中传输的光将透过光学凝胶而泄漏出去，泄漏出去的高功率泵浦光被散热装置充分吸收。本发明具有结构紧凑便于集成的特点，可以应用于高功率光纤激光器或高功率光纤放大器之中。

Description

剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法
技术领域
本发明涉及光纤激光器和光纤放大器，特别是一种用于全光纤激光器的剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法。
背景技术
在由分立元件构成的光纤激光器和光纤放大器中，通常采用双色片来滤除剩余泵浦光。随着光纤激光应用领域的扩展，全光纤激光器或放大器成为产业化和实用化的最佳途径。在全光纤化的高功率光纤激光器或放大器中，同样会涉及剩余泵浦光的处理问题，尤其是在级联放大的全光纤化光纤放大器中，剩余的泵浦光将会对下一级的放大链路中的耦合器件等造成一定的损害。有人提出采用腐蚀部分内包层的方法来去除剩余泵浦光，参见[“End-pumped 300W continuous-wave ytterbium dopedall-fiber laser with master oscillator multistage power amplifiersconfiguration”，Optics Express，Vol.16，2008，17864～17869]，但由于采用化学腐蚀的方法，操作较为繁琐。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于全光纤激光器的剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法，该方法能够在剥离泵浦光的同时实现良好的散热，具有操作简单、实施方便的特点。
本发明的技术解决方案是：
一种用于全光纤激光器的剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法，其特点是将全光纤激光器输出端的双包层光纤的一段外包层及涂覆层去除，然后在该段光纤的内包层外面覆盖以高折射率的光学凝胶，该光学凝胶的折射率高于所述的双包层光纤的内包层的折射率，在内包层中传输的光将透过光学凝胶而泄漏出去，泄漏出去的高功率泵浦光被散热装置充分吸收。
所述的方法，其特点在于包括下列步骤：
①所述的全光纤激光器的输出端的双包层光纤去除一段外包层及涂覆层，然后再在该段光纤的内包层外套上一段石英管，在所述的石英管和该光纤的内包层之间填充一种高折射率的光学凝胶；
②制备散热装置，该散热装置由上盖板和水冷底座构成，所述的水冷底座开设有半圆柱形凹槽，在该半圆柱形凹槽的两端是光纤槽，该水冷底座中有冷却水通道，该冷却水通道与进水管和出水管相连，所述的上盖板开设有与所述的水冷底座对应的光纤槽和半圆柱形凹槽；
③将所述的石英管置于水冷底座的半圆柱形凹槽之中，石英管两端的光纤置于光纤槽内，然后将所述的上盖板与水冷底座合并将所述的石英管和石英管外两端的光纤固定在一起，形成良好的热传递。
所述的水冷底座和上盖板的半圆柱形凹槽的半径等于所述的石英管的外半径。
所述的双包层光纤去除了外包层及涂覆层的那一段的长度正好等于石英管的长度。
所述的散热装置的上盖板和水冷底座由导热性良好的金属制成。
本发明的原理是：在内包层中传输的泵浦光将透过光学凝胶而泄漏出去，泄漏出去的高功率泵浦光被散热装置充分吸收。
根据折射定律n1sinθ1＝n2sinθ2，其中n1，n2分别为内包层和光学凝胶的折射率，θ1，θ2分别为相应的入射角和折射角。由于n1＜n2，可得θ2＜θ1。这样，在内包层中传输的光将透过光学凝胶而泄漏出去。由于泵浦光主要是在内包层中传输，故这种方法可以有效地剥离双包层光纤中传输的泵浦光。泄漏出去的高功率泵浦光将透过石英管而被散热装置充分吸收，同时对散热装置进行良好的散热，即可实现整个装置在高功率条件下的正常工作。
本发明可以应用于高功率光纤激光器或放大器中有效地剥离双包层光纤中传输的泵浦光，同时具有结构简单，实施方便等特点。
附图说明
图1为本发明剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法的结构示意图。
图2为本发明双包层光纤经处理后置于石英管之中并且灌充光学凝胶之后的剖面示意图。
图3为本发明散热装置中光纤槽及半圆柱形凹槽的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1，图1为本发明剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法的结构示意图。由图可见，本发明剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法，包括下列步骤：
①所述的全光纤激光器的输出端的双包层光纤1去除一段外包层13及涂覆层14，然后再在该段光纤的内包层外套上一段石英管5，在所述的石英管5和该光纤的内包层之间填充一种高折射率的光学凝胶6，参见图2；
②制备散热装置2，该散热装置2由上盖板21和水冷底座22构成，所述的水冷底座22开设有半圆柱形凹槽23，在该半圆柱形凹槽23的两端是光纤槽24，该水冷底座22中有冷却水通道，该冷却水通道与进水管3和出水管4相连，所述的上盖板21开设有与所述的水冷底座22对应的光纤槽和半圆柱形凹槽，参见图3；
③将所述的石英管5置于水冷底座22的半圆柱形凹槽23之中，石英管5两端的光纤置于光纤槽24内，然后将所述的上盖板21与水冷底座22合并将所述的石英管5和石英管5两端的光纤固定在一起，形成良好的热传递。
所述的水冷底座22和上盖板21的半圆柱形凹槽23的半径等于所述的石英管5的外半径。
所述的散热装置2的上盖板21和水冷底座22由导热性良好的金属制成。
在本发明中，被灌到石英管5之内的光学凝胶6的折射率高于内包层12的折射率。而双包层光纤1去除了外包层13及涂覆层14的那一段的长度应正好等于该石英管5的长度。本发明利用高折射率的光学凝胶将内包层中传输的泵浦光泄漏出去，并且由于处于具有水冷功能的散热装置的保护下，可以有效地实现对双包层光纤中高功率泵浦光的剥离。
下面举一个具体的实施例具体参数如下：
例如一台全光纤化的光纤激光器，将其输出端光纤光栅之后的双包层光纤的一段外包层及涂覆层剥除，剥除区段的长度为40mm。此处涉及的双包层光纤的纤芯直径为20μm，内包层直径为400μm，涂覆层直径大约为600μm。将一个外径4mm，长40mm的石英管套在该段光纤的内包层上，使得光纤经处理过的那一段光纤的内包层恰好位于石英管内。然后在石英管和光纤的内包层之间灌满折射率为1.52的光学凝胶。采用金属铜来制作散热装置，水冷底座的尺寸为60×20×15mm，在它上面钻出连接进水管和出水管的孔以及内部的冷却水通道。然后在其表面铣出直径略小于600μm的光纤槽和直径略小于4mm的半圆柱形凹槽。其中，光纤槽分为长度均为10mm的两段，半圆柱形凹槽的长度为40mm。散热装置的上盖板尺寸为60×20×5mm，在其表面也铣出同样的槽。这样，当上盖板和水冷底座合并到一起时，可以实现光纤及石英管与散热装置的紧密接触，确保了良好的热传导性能。将进水管和出水管连接到水冷机上并设定好水冷机的工作温度，由于泄漏出来的泵浦光所产生的热量可以迅速地由冷却水所带走，实验表明，本发明方法可以有效地实现对双包层光纤中剩余高功率泵浦光的剥离。

Claims (5)

1.一种用于全光纤激光器的剥离双包层光纤中剩余泵浦光的方法，其特征是将全光纤激光器输出端的双包层光纤的一段的外包层及涂覆层去除，然后在该段光纤的内包层外面覆盖以高折射率的光学凝胶，该光学凝胶的折射率高于所述的双包层光纤的内包层的折射率，在内包层中传输的光将透过光学凝胶而泄漏出去，泄漏出去的高功率泵浦光被散热装置充分吸收。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
①所述的全光纤激光器的输出端的双包层光纤(1)去除一段外包层(13)及涂覆层(14)后再在该段光纤的内包层外套上一段石英管(5)，在所述的石英管(5)和该段光纤的内包层之间填充一种高折射率的光学凝胶(6)；
②制备散热装置(2)，该散热装置(2)由上盖板(21)和水冷底座(22)构成，所述的水冷底座(22)开设有半圆柱形凹槽(23)，在该半圆柱形凹槽(23)的两端是光纤槽(24)，该水冷底座(22)中有冷却水通道，该冷却水通道与进水管(3)和出水管(4)相连，所述的上盖板(21)开设有与所述的水冷底座(22)对应的光纤槽和半圆柱形凹槽；
③将所述的石英管(5)置于水冷底座(22)的半圆柱形凹槽(23)之中，石英管(5)两端的光纤置于光纤槽(24)内，然后将所述的上盖板(21)与水冷底座(22)合并将所述的石英管(5)和石英管(5)两端的光纤固定在一起，形成良好的热传递。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的水冷底座(22)和上盖板(21)的半圆柱形凹槽(23)的半径等于所述的石英管(5)的外半径。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的双包层光纤(1)去除了外包层(13)及涂覆层(14)的那一段的长度正好等于石英管(5)的长度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的散热装置(2)的上盖板(21)和水冷底座(22)由导热性良好的金属制成。
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