CN102354015A

CN102354015A - 用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置

Info

Publication number: CN102354015A
Application number: CN2011102644601A
Authority: CN
Inventors: 徐团伟; 李芳�; 刘育梁; 张运方
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2012-02-15

Abstract

一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，包括：一基座，该基座为中空状，其中空状壁面的中间有一注液孔；一前端盖及一后端盖，分别盖合于基座的两端，形成一封闭空间，该前、后端盖的圆心处分别开有一圆孔；折射率匹配液，该折射率匹配液位于基座的封闭空间内；一双包层光纤光栅，该双包层光纤光栅穿过基座两端前、后端盖上的圆孔。

Description

用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置

技术领域

本发明涉及高功率光纤激光器领域，特别是用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置。

背景技术

随着高功率半导体激光器泵浦、双包层光纤制作工艺和双包层光纤光栅制作的发展，光纤激光器的输出功率水平快速提升，单根光纤的输出已经达到了千瓦级水平，并在高精度激光加工、激光医疗、光通信及国防等领域获得了广泛应用。

双包层光纤光栅是高功率光纤激光器的关键技术之一，通常采用一对分别具有高反射率和低反射率的双包层光纤光栅作为高功率光纤激光器的谐振腔，其中低反射率的双包层光纤光栅作为输出端。双包层光纤光栅可以通过相位掩模法和飞秒写入法来制作，在制作的过程中，需要剥除外包层以便于准分子激光或者飞秒激光能够在光纤纤芯上引起折射率的调制。而双包层光纤光栅在使用时，需要对其进行重新封装。

传统的封装方法：首先采用光纤涂覆机进行剥除区进行涂覆，然后把涂覆后的光纤光栅放置在金属基座上对其进行加固处理，其中第一步是封装的关键。普通的光纤涂覆机无法对大尺寸的双包层光纤(如20/400μm)进行涂覆，需要更换模具，而高精度的模具成本昂贵。另外，模具的长度有限(一般最长为5cm)，所以对双包层光纤光栅的剥除长度有严格要求。此外，对涂覆材料有特殊要求，这是由于为了保证泵浦光能够在包层传播，双包层光纤的外包层一般为低折射率的丙烯酸酯聚合物，而该涂覆材料价格十分昂贵。

因此，基于传统封装的双包层光纤光栅制作成本较高，且对光纤光栅的长度有限制，另外在封装过程中，未考虑具有不同反射率光纤光栅的功能差异，未对高反射率和低反射率双包层光纤光栅进行区别化封装。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，具有封装结构简单，无需昂贵的光纤涂覆机和涂覆材料，且根据具有不同反射率光纤光栅的功能差异能够进行区别封装。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，包括：

一基座，该基座为中空状，其中空状壁面的中间有一注液孔；

一前端盖及一后端盖，分别盖合于基座的两端，形成一封闭空间，该前、后端盖的圆心处分别开有一圆孔；

折射率匹配液，该折射率匹配液位于基座的封闭空间内；

一双包层光纤光栅，该双包层光纤光栅穿过基座两端前、后端盖上的圆孔。

其中基座为不锈钢、铝或铜材质。

其中基座为管状或长方体的形状。

其中双包层光纤光栅为高反射率或低反射率的双包层光纤光栅。

其中折射率匹配液为有机溶液或无机溶液。

其中折射率匹配液的折射率为1.3-2.0。

本发明的优点在于，不需要昂贵的光纤涂覆机和涂覆材料，成本低且结构简单，可以通过调整折射率匹配液的折射率值使双包层光纤光栅具备附加的光学功能。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实例和附图对本发明作一详细的描述，其中：

图1是本发明提供的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置的示意图。

具体实施方式

请参考图1，本发明提供一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，包括：

一基座1，该基座1为中空状，该基座1为管状或长方体的形状，其中空状壁面的中间有一注液孔11，该基座1为不锈钢、铝或铜材质；

一前端盖4及一后端盖5，分别盖合于基座1的两端，形成一封闭空间，该前、后端盖4、5的圆心处分别开有一圆孔41、51，该该前、后端盖4、5的圆孔41、51由注胶密封；

折射率匹配液3，该折射率匹配液3位于基座1的封闭空间内，该折射率匹配液3为有机溶液或无机溶液，该折射率匹配液3的折射率为1.3-2.0；

一双包层光纤光栅2，该双包层光纤光栅2为高反射率或低反射率的双包层光纤光栅，该双包层光纤光栅2穿过基座1两端前、后端盖4、5上的圆孔41、51。

在本实施例中，中空金属基座1是内径为3mm，壁厚为2mm，长度为30mm的铝管，铝管的中间有一直径为1mm的注液孔11，中空金属基座1的两端各有5mm长的螺纹。双包层光纤光栅2是采用相位掩模法在纤芯直径为20μm，内包层直径为400μm，外包层折射率为1.373的双包层光纤上制作的光纤光栅，剥除区长度为20mm，反射率约为10％，该双包层光纤光栅属于低反射率光栅，作为高功率光纤激光器的输出端镜。金属端盖4、5是外径为7mm，带有4mm长螺纹，总长为7mm的铝制端盖，在端盖的中心处有一直径为1mm的圆孔41、51。双包层光纤光栅2依次穿过金属端盖4的圆孔41、中空金属基座1、金属端盖5的圆孔51。双包层光纤光栅2的栅区置于中空金属基座1的中间，金属端盖4、5和中空金属基座1经螺纹和密封胶进行联接密封，双包层光纤光栅2的两端分别和前、后端盖的圆孔41、51通过环氧树脂胶进行粘合密封。采用针管将折射率为1.458的Cargille AA系列的折射率匹配液3通过注液孔11注入到中空金属基座1内部并让其充满，整个双包层光纤光栅2的周围由折射率匹配液3包围，最后采用环氧树脂胶对注液孔11进行粘合密封。

在该实施例中，该双包层光纤光栅属于低反射率光纤光栅，作为高功率光纤激光器的输出端。对于高功率光纤激光器，在输出端都会残留一定的泵浦光，这会恶化光纤激光器的光束质量，因此在设计高功率光纤激光器时，将会在输出端添加一包层模剥除器，将残余的泵浦光泄漏出去。包层模剥除器可以通过弯曲光纤或采用高折射率涂覆材料对输出端光纤进行涂覆来实现。在该实施例中，采用具有高折射率的折射率匹配液对双包层光纤光栅进行“涂覆”，同样可以达到包层模剥除的效果，因此该双包层光纤光栅除了具备反射镜的作用外，还具备剥除泵浦光的附加能力。而对于高反射率的双包层光纤光栅(作为高功率光纤激光器的输入端)，泵浦光则需要无损通过，因此要保证双包层光纤光栅的“外包层”(即外围材料)具有和双包层光纤相同的折射率，即采用折射率为1.373折射率匹配液进行填充。通过上述分析可以看出，本发明提供的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，结构简单，操作方便，成本低，且可以通过调整折射率匹配液的折射率值使双包层光纤光栅具备附加的光学功能。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，包括：

折射率匹配液，该折射率匹配液位于基座的封闭空间内；

2.根据权利要求1所述的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，其中基座为不锈钢、铝或铜材质。

3.根据权利要求2所述的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，其中基座为管状或长方体的形状。

4.根据权利要求1所述的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，其中双包层光纤光栅为高反射率或低反射率的双包层光纤光栅。

5.根据权利要求1所述的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，其中折射率匹配液为有机溶液或无机溶液。

6.根据权利要求5所述的用于高功率光纤激光器的双包层光纤光栅的制作装置，其中折射率匹配液的折射率为1.3-2.0。