CN103701023A - 用于双包层光纤的包层光滤除器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于双包层光纤的包层光滤除器及其制备方法。该包层光滤除器包括滤光双包层光纤、水冷板和封装件，滤光双包层光纤包括纤芯、内包层和滤光外包层，滤光外包层包括交替排列的A段外包层和B段外包层，B段外包层由聚合物段和紫外胶段组成或全部由紫外胶段构成，紫外胶段为滤光段。制备方法包括将双包层光纤的中间一段或间隔的多段沿圆周方向剥离部分或全部外包层，在剥离处涂覆紫外胶，形成滤光段，得到滤光双包层光纤，经固定和封装后，得到包层光滤除器。本发明的包层光滤除器可有效滤除包层光、使传统局部升温变为整体均匀升温，实现高光束质量的激光输出，制备方法简单易行、成本低廉。

Description

用于双包层光纤的包层光滤除器及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种包层光滤除器及其制备方法，具体涉及一种可以高效滤除高功率激光器中包层光的包层光滤除器及其制备方法。

背景技术

光纤激光器与化学激光器及常规固体激光器相比，具有转换效率高、光束质量好、热管理方便、结构紧凑等优点，在光通讯、光传感、先进加工、生物医学等领域得到了广泛的应用，已成为固体激光器的一个重要发展方向。在高功率双包层全光纤激光器或放大器中，信号光在纤芯和包层的界面上发生全反射从而被束缚在纤芯中；泵浦光在内包层和外包层的界面上发生全反射，多次透过纤芯，从而被纤芯吸收。但是在实际的光纤激光系统中，由于光纤的弯曲和熔接等原因，部分信号光会泄露到包层中，同时在激光器和放大器的输出端包层中存在大量的泵浦光未被纤芯吸收。如果在输出激光时光纤中的包层光不及时滤除，不仅会影响到输出光的光束质量与单色性，还会对输出设备造成损害，甚至破坏光学器件，例如准直器等。为了保证高功率激光器或者放大器系统的稳定性和有效性，在光纤激光系统中的输出端加入包层光滤除器是必不可少的。

传统包层光滤除器的制备方法是将双包层光纤的一段外包层完全剥离，然后在剥离区涂覆一种或两种折射率的紫外胶。由于所涂覆紫外胶的折射率大于双包层光纤中内包层的折射率，因此在涂覆区域包层光不满足全内反射的条件而泄露出去，此区域封装后即为常规包层光滤除器的制备方法。利用常规方法制备的包层光滤除器在实际应用中存在以下缺点：包层光在传输过程中由于包层结构的突然改变使其在滤除器前端的几个毫米范围内泄漏出去，从而使光和热量大量聚集在滤除器的前端，在耗散几十瓦包层光的功率下器件前端局部温升超过100℃（一般100℃被认定为外包层长时间稳定运行的最高温度），从而严重限制了包层光滤除器滤除包层光的能力。另外，纤芯周围低数值孔径的光由于没有经过内包层的反射，从而也不能实现滤除，但是此部分的光也会影响输出光的光束质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可有效滤除包层光、使传统局部升温变为整体均匀升温从而大大提高滤除包层光的能力、实现高光束质量激光输出的用于双包层光纤的包层光滤除器及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种用于双包层光纤的包层光滤除器，所述包层光滤除器包括一根滤光双包层光纤，所述滤光双包层光纤包括纤芯、内包层和滤光外包层，所述纤芯的折射率大于内包层的折射率，其特征在于，所述滤光外包层由两个A段外包层和一个B段外包层组成，所述A段外包层和所述B段外包层沿滤光双包层光纤轴向交替排列；所述A段外包层由聚合物构成，所述A段外包层的折射率小于内包层的折射率，所述B段外包层由沿圆周方向的聚合物段和紫外胶段组成，或者全部由紫外胶段构成，所述紫外胶段为滤光段，所述紫外胶段沿光纤轴向分为两个以上的分区，各分区的紫外胶折射率沿激光传输方向依次递增，各分区的紫外胶折射率均大于A段外包层的折射率，且至少一个分区的紫外胶折射率大于内包层的折射率；

所述包层光滤除器还包括一水冷板和一封装件，所述滤光双包层光纤的滤光段固定于所述水冷板上，所述滤光双包层光纤和所述水冷板由所述封装件封装。

上述的用于双包层光纤的包层光滤除器中，优选的，所述B段外包层由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，所述紫外胶段沿光纤轴向分为三个分区，将三个分区沿激光传输方向依次设为紫外胶段第一分区、紫外胶段第二分区和紫外胶段第三分区，则紫外胶段第一分区的折射率大于A段外包层的折射率且小于内包层的折射率，紫外胶段第二分区的折射率和紫外胶段第三分区的折射率均大于内包层的折射率，且紫外胶段第三分区的折射率大于紫外胶段第二分区的折射率。

上述的用于双包层光纤的包层光滤除器中，优选的，所述聚合物为氟丙烯酸树脂，所述氟丙烯酸树脂的折射率为1.3738；所述紫外胶的折射率为1.42～1.56。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种用于双包层光纤的包层光滤除器，所述包层光滤除器包括一根滤光双包层光纤，所述滤光双包层光纤包括纤芯、内包层和滤光外包层，所述纤芯的折射率大于内包层的折射率，其特征在于，所述滤光外包层由三个以上A段外包层和两个以上B段外包层组成，所述A段外包层和所述B段外包层沿滤光双包层光纤轴向交替排列，且沿光纤轴向的首尾端均为A段外包层；所述A段外包层由聚合物构成，所述A段外包层的折射率小于内包层的折射率，所述B段外包层由沿圆周方向的聚合物段和紫外胶段组成，或者全部由紫外胶段构成，所述紫外胶段为滤光段，各B段外包层的紫外胶折射率沿激光传输方向依次递增，各B段外包层的紫外胶折射率均大于A段外包层的折射率，且至少一个B段外包层的紫外胶折射率大于内包层的折射率；

所述包层光滤除器还包括一水冷板和一封装件，所述滤光双包层光纤的滤光段固定于所述水冷板上，所述滤光双包层光纤和所述水冷板由所述封装件封装。

上述的用于双包层光纤的包层光滤除器中，优选的，所述滤光外包层由四个A段外包层和三个B段外包层组成，将三个B段外包层沿激光传输方向依次设为第一B段外包层、第二B段外包层和第三B段外包层，则第一B段外包层由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，第二B段外包层由沿圆周方向占1/2圆的紫外胶段和占1/2圆的聚合物段组成，第三B段外包层全部由紫外胶段构成，第一B段外包层的紫外胶折射率大于A段外包层的折射率且小于内包层的折射率，第二B段外包层的折射率和第三B段外包层的折射率均大于内包层的折射率，且第三B段外包层的折射率大于第二B段外包层的折射率；

或者，所述滤光外包层由四个A段外包层和三个B段外包层组成，三个B段外包层全部由紫外胶段构成，将三个B段外包层沿激光传输方向依次设为第一B段外包层、第二B段外包层和第三B段外包层，则第一B段外包层的紫外胶折射率大于A段外包层的折射率且小于内包层的折射率，第二B段外包层的折射率和第三B段外包层的折射率均大于内包层的折射率，且第三B段外包层的折射率大于第二B段外包层的折射率。

上述的用于双包层光纤的包层光滤除器中，优选的，所述聚合物为氟丙烯酸树脂，所述氟丙烯酸树脂的折射率为1.3738；所述紫外胶的折射率为1.42～1.56。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种用于双包层光纤的包层光滤除器的制备方法，包括以下步骤：

（1）取一根包括纤芯、内包层和外包层的双包层光纤，纤芯的折射率大于内包层的折射率，内包层的折射率大于外包层的折射率，外包层由聚合物构成；将双包层光纤的中间一段沿圆周方向剥离部分或全部外包层，形成剥离段，将剥离段沿光纤轴向划分为两个以上的分区，在各分区上涂覆不同折射率的紫外胶，使各分区的紫外胶折射率沿激光传输方向依次递增，各分区的紫外胶折射率均大于外包层的折射率，且至少一个分区的紫外胶折射率大于内包层的折射率，形成滤光段，得到滤光外包层，设滤光外包层分为A段外包层和B段外包层，则滤光外包层由两个A段外包层和一个B段外包层组成，A段外包层和B段外包层沿光纤轴向交替排列，A段外包层由聚合物构成，A段外包层的折射率小于内包层的折射率，B段外包层由沿圆周方向的聚合物段和紫外胶段组成，或者全部由紫外胶段构成，紫外胶段即为滤光段；所得滤光外包层与内包层、纤芯构成了滤光双包层光纤；

（2）将上述滤光双包层光纤沿长度方向进行弯曲，弯曲半径为15cm～18cm，然后将弯曲后的滤光双包层光纤的滤光段固定于一水冷板上，固定完成后，用封装件将滤光双包层光纤和水冷板进行封装，得到包层光滤除器。

上述的制备方法中，优选的，所述步骤（1）中，将双包层光纤的中间一段沿圆周方向剥离1/4圆的外包层，形成剥离段，将剥离段沿光纤轴向划分为三个分区，在三个分区上涂覆不同折射率的紫外胶，并沿激光传输方向依次设为紫外胶段第一分区、紫外胶段第二分区和紫外胶段第三分区，使紫外胶段第一分区的折射率大于外包层的折射率且小于内包层的折射率，紫外胶段第二分区的折射率和紫外胶段第三分区的折射率均大于内包层的折射率，且紫外胶段第三分区的折射率大于紫外胶段第二分区的折射率，形成滤光段，得到滤光外包层，滤光外包层的B段外包层即由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，紫外胶段由紫外胶段第一分区、紫外胶段第二分区和紫外胶段第三分区组成。

上述的方法中，优选的，所述聚合物为氟丙烯酸树脂，所述氟丙烯酸树脂的折射率为1.3738；所述紫外胶的折射率为1.42～1.56。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种用于双包层光纤的包层光滤除器的制备方法，包括以下步骤：

（1）取一根包括纤芯、内包层和外包层的双包层光纤，纤芯的折射率大于内包层的折射率，内包层的折射率大于外包层的折射率，外包层由聚合物构成；将双包层光纤中间间隔的至少两段沿圆周方向剥离部分或全部外包层，形成至少两个剥离段，在各剥离段上涂覆不同折射率的紫外胶，使各剥离段的紫外胶折射率沿激光传输方向依次递增，各剥离段的紫外胶折射率均大于外包层的折射率，且至少一个剥离段的紫外胶折射率大于内包层的折射率，形成滤光段，得到滤光外包层，设滤光外包层分为A段外包层和B段外包层，则滤光外包层由三个以上A段外包层和两个以上B段外包层组成，A段外包层和B段外包层沿光纤轴向交替排列，且沿光纤轴向的首尾端均为A段外包层，A段外包层由聚合物构成，A段外包层的折射率小于内包层的折射率，B段外包层由沿圆周方向的聚合物段和紫外胶段组成，或者全部由紫外胶段构成，紫外胶段即为滤光段；所得滤光外包层与内包层、纤芯构成了滤光双包层光纤；

（2）将上述滤光双包层光纤沿长度方向进行弯曲，弯曲半径为15cm～18cm，然后将弯曲后的滤光双包层光纤的滤光段固定于一水冷板上，固定完成后，用封装件将滤光双包层光纤和水冷板进行封装，得到包层光滤除器。

上述的制备方法中，优选的，所述步骤（1）中，将双包层光纤中间间隔的三段沿激光传输方向依次剥离1/4圆、1/2圆和全部外包层，形成三个剥离段，然后在1/4圆、1/2圆和全部剥离段处依次涂覆折射率递增的三种紫外胶，使1/4圆剥离段处的紫外胶折射率大于外包层的折射率且小于内包层的折射率，1/2圆剥离段处的紫外胶折射率和全部剥离段处的紫外胶折射率均大于内包层的折射率，且全部剥离段处的紫外胶折射率大于1/2圆剥离段处的紫外胶折射率，形成滤光段，得到由四个A段外包层和三个B段外包层交替组成的滤光外包层，将三个B段外包层沿激光传输方向依次设为第一B段外包层、第二B段外包层和第三B段外包层，则第一B段外包层由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，第二B段外包层由沿圆周方向占1/2圆的紫外胶段和占1/2圆的聚合物段组成，第三B段外包层全部由紫外胶段构成；

或者，所述步骤（1）中，将双包层光纤中间间隔的三段均剥离全部外包层，形成三个剥离段，将三个剥离段沿激光传输方向依次设为第一剥离段、第二剥离段和第三剥离段，在三个剥离段处涂覆不同折射率的紫外胶，使第一剥离段处的紫外胶折射率大于外包层的折射率且小于内包层的折射率，第二剥离段处的紫外胶折射率和第三剥离段处的紫外胶折射率均大于内包层的折射率，且第三剥离段处的紫外胶折射率大于第二剥离段处的紫外胶折射率，形成滤光段，得到由四个A段外包层和三个B段外包层交替组成的滤光外包层，三个B段外包层全部由紫外胶段构成。

上述的制备方法中，优选的，所述聚合物为氟丙烯酸树脂，所述氟丙烯酸树脂的折射率为1.3738；所述紫外胶的折射率为1.42～1.56。

本发明中，可适当延伸B段外包层的长度，形成B段外包层的延伸密封段，使A段外包层与B段外包层的交界处由B段外包层带有的延伸密封段密封。

本发明中，激光传输方向是指包层光滤除器与激光器熔接时，激光器内的激光传输方向。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的包层光滤除器可以均匀地滤除包层光，使器件均匀升温，在同样的制冷条件下有效提升了包层光的滤除能力，消除了传统方法中局部温升过高的缺点；包层光滤除器的弯曲部分可有效滤除低数值孔径的包层光，达到净化光束的效果，从而有效提高了光束质量。本发明中包层光滤除器的制备方法简单易行、成本低廉。

附图说明

图1为本发明实施例中的包层光滤除器的整体结构示意图。

图2为本发明实施例中滤光双包层光纤固定于水冷板上的结构示意图。

图3为本发明实施例中滤光双包层光纤固定于水冷板上的截面结构示意图。

图4为本发明实施例1的包层光滤除器中滤光双包层光纤的整体结构示意图。

图5为本发明实施例的包层光滤除器中滤光外包层光纤未涂覆1/4圆紫外胶段（即双包层光纤剥离1/4圆外包层）时的截面结构示意图。

图6为本发明实施例2的包层光滤除器中滤光双包层光纤的整体结构示意图。

图7为本发明实施例的包层光滤除器中滤光外包层光纤未涂覆1/2圆紫外胶段（即双包层光纤剥离1/2圆外包层）时的截面结构示意图。

图8为本发明实施例的包层光滤除器中滤光外包层光纤未涂覆全部紫外胶段（即双包层光纤剥离全部外包层）时的截面结构示意图。

图9为本发明实施例3的包层光滤除器中滤光双包层光纤的整体结构示意图。

图10为本发明的包层光滤除器应用于双包层光纤激光器的基本原理示意图。

图例说明：

1、滤光双包层光纤；2、水冷板；3、封装件；4、纤芯；5、内包层；6、滤光外包层；62、B段外包层；621、紫外胶段第一分区；622、紫外胶段第二分区；623、紫外胶段第三分区；611、第一A段外包层；612、第二A段外包层；613、第三A段外包层；614、第四A段外包层；624、第一B段外包层；625、第二B段外包层；626、第三B段外包层。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

一种本发明的用于双包层光纤的包层光滤除器，如图1～3所示，该包层光滤除器包括一根滤光双包层光纤1，长度为1m，该滤光双包层光纤1固定于一水冷板2上，由带有U型槽的封装件3（即铜块）封装，U型槽的弯曲半径R为15cm（一般为15cm～18cm）。如图4～5所示，该滤光双包层光纤1由内向外依次由纤芯4、内包层5和滤光外包层6组成，其中，纤芯4的直径为30μm，折射率为1.45，内包层5的外径为250μm，折射率为1.4488，滤光外包层6的外径为400μm。如图4所示，滤光双包层光纤1的滤光外包层6依次由第一A段外包层611、B段外包层62和第二A段外包层612组成，其中第一A段外包层611的长为88cm（该段长度并未严格限制，可根据选用的滤光双包层光纤总长度和其它段长度而决定），B段外包层62的长为5cm，第二A段外包层612的长为7cm；第一A段外包层611和第二A段外包层612由氟丙烯酸树脂构成，折射率为1.3738；B段外包层62由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，聚合物段由氟丙烯酸树脂构成，B段外包层62的紫外胶段沿光纤轴向分为三个连续分区，即紫外胶段第一分区621、紫外胶段第二分区622和紫外胶段第三分区623，紫外胶段第一至第三分区的折射率分别为1.42、1.46和1.56，第一至第三分区的长度依次为1.5cm、1.5cm和2cm，紫外胶的涂覆厚度与外包层的厚度相同。一般地，紫外胶会涂覆至A段外包层与B段外包层的交界处以外从而对交界处进行密封，以防止激光未能及时充分的滤除，交界处以外的紫外胶即形成了B段外包层的延伸密封段。本实施例中的延伸密封段长度极小，相对于各B段外包层的长度可忽略不计，其它实施例同此说明。

一种上述本实施例的用于双包层光纤的包层光滤除器的制备方法，包括以下步骤：

（1）取一根双包层光纤，长度为1m（光纤的长度可根据实际情况来调整），该双包层光纤由内向外依次由纤芯4、内包层5和外包层组成，其中，纤芯4的直径为30μm，折射率为1.45，内包层5的外径为250μm，折射率为1.4488，外包层的外径为400μm，外包层由氟丙烯酸树脂构成，折射率为1.3738。将双包层光纤上距熔接端（即预与激光器输出端熔接的一端，亦即激光出射端）88cm、长为5cm的一段光纤沿圆周方向剥离1/4圆的外包层；用脱脂棉球蘸取酒精将裸露的内包层5外表面擦净，以免外包层的碎屑会在光纤传输激光时聚集热量，造成光纤的局部烧毁。将裸露段内包层5沿光纤轴向划分为三个长度分别为1.5cm、1.5cm和2cm的区间，在三个区间上分别涂覆折射率为1.42、1.46和1.56的紫外胶（折射率递增的方向即为激光传输的方向），紫外胶的涂覆厚度与外包层的厚度相同，紫外胶略微涂覆出剥离段和未剥离段的分界线以外。如图4所示，得到依次由88cm长的第一A段外包层611、5cm长的B段外包层62、7cm长的第二A段外包层612组成的滤光外包层6，B段外包层62由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段（由氟丙烯酸树脂构成）组成，紫外胶段沿光纤轴向依次为紫外胶段第一分区621、紫外胶段第二分区622和紫外胶段第三分区623，折射率分别为1.42、1.46和1.56，紫外胶段为滤光段；滤光外包层6、内包层5和纤芯4构成了滤光双包层光纤1。

（2）将上述滤光双包层光纤1沿长度方向进行弯曲，弯曲半径R为15cm，如图2～3所示，将弯曲后的滤光双包层光纤1的滤光段固定于水冷板2上进行冷却，这是由于激光在传输时，滤光段的温度会升高，为了避免造成光纤烧毁，需要放置在水冷板2上冷却降温，滤光双包层光纤1紧贴于水冷板2，可充分达到制冷效果；固定后，用带有U型槽的铜块将滤光双包层光纤1和水冷板2进行封装，得到如图1所示的包层光滤除器。

如图10所示，是上述本实施例制备的包层光滤除器应用于双包层光纤激光器的基本原理示意图，包层光滤除器熔接于双包层光纤激光器的输出端。在将高功率激光耦合进入滤光双包层光纤1时，会有部分光因聚焦方向偏离光纤的中心线方向或因聚焦光斑大于纤芯4的直径而耦合进包层内传输，也会有部分光因入射角超过数值孔径角而耦合进纤芯4内传输时通过折射进入包层。这些在光纤包层中传输的光在传输到内包层5和B段外包层62的紫外胶段的界面时，因为紫外胶的折射率略小于或大于内包层的折射率，所以光可以直接进入到紫外胶中。在空气和紫外胶的界面处发生折射，进入空气中，最终被空气吸收转为热量，实现包层光滤除。

实施例2：

一种本发明的用于双包层光纤的包层光滤除器，如图1～3所示，该包层光滤除器包括一根滤光双包层光纤1，长度为1m，该滤光双包层光纤1固定于一水冷板2上，由带有U型槽的封装件3（即铜块）封装。如图6～8所示，该滤光双包层光纤1由内向外依次由纤芯4、内包层5和滤光外包层6组成，其中，纤芯4的直径为30μm，折射率为1.45，内包层5的外径为250μm，折射率为1.4488，滤光外包层6的外径为400μm。如图6～8所示，滤光双包层光纤1的滤光外包层6依次由第一A段外包层611、第一B段外包层624、第二A段外包层612、第二B段外包层625、第三A段外包层613、第三B段外包层626和第四A段外包层614组成。其中，第一A段外包层611的长度为88cm（该段长度并未严格限制，可根据选用的滤光双包层光纤总长度和其它段长度而决定）、第二A段外包层612和第三A段外包层613的长度各为1cm，第四A段外包层614的长度为7cm，第一B段外包层624、第二B段外包层625和第三B段外包层626的长度均为1cm。第一A段外包层611、第二A段外包层612、第三A段外包层613和第四A段外包层614均由氟丙烯酸树脂构成，折射率为1.3738；第一B段外包层624由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段（由氟丙烯酸树脂构成，下同）组成，第二B段外包层625由沿圆周方向占1/2圆的紫外胶段和占1/2圆的聚合物段组成，第三B段外包层626全部由紫外胶段构成，第一B段外包层624、第二B段外包层625和第三B段外包层626的紫外胶折射率分别为1.42、1.46和1.56。

一种上述本实施例的用于双包层光纤的包层光滤除器的制备方法，包括以下步骤：

（1）取一根双包层光纤，长度为1m，该双包层光纤由内向外依次由纤芯4、内包层5和外包层组成，其中，纤芯4的直径为30μm，折射率为1.45，内包层5的外径为250μm，折射率为1.4488，外包层的外径为400μm。将双包层光纤上距熔接端（即激光器的激光出射端）88cm、90cm、92cm，长度均为1cm的中间三段沿圆周方向分别剥离1/4圆、1/2圆和全部外包层，然后用脱脂棉球蘸取酒精将裸露的内包层5外表面擦净，以免外包层的碎屑会在光纤传输激光时聚集热量造成光纤的局部烧毁，在三段裸露的内包层5上分别涂覆折射率为1.42、1.46和1.56的紫外胶，紫外胶的涂覆厚度与外包层的厚度相同。如图6所示，得到依次由88cm长的第一A段外包层611、1cm长的第一B段外包层624、1cm长的第二A段外包层612、1cm长的第二B段外包层625、1cm长的第三A段外包层613、1cm长的第三B段外包层626、7cm长的第四A段外包层614组成的滤光外包层6，第一B段外包层624由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，第二B段外包层625由沿圆周方向占1/2圆的紫外胶段和占1/2圆的聚合物段组成，第三B段外包层626全部由紫外胶构成，紫外胶段为滤光段；滤光外包层6、内包层5和纤芯4构成了滤光双包层光纤1。

（2）将上述滤光双包层光纤1沿长度方向进行弯曲，弯曲半径为15cm，如图2～3所示，将弯曲后的滤光双包层光纤1的滤光段固定于水冷板2上进行冷却，滤光双包层光纤1紧贴于水冷板2，可充分达到制冷效果；冷却固化完成后，用铜块将滤光双包层光纤1和水冷板2进行封装，得到如图1所示的包层光滤除器。

利用上述方法实现30/250μm光纤中106W包层光的滤除，损耗达21dB，且最高温度为72℃。

实施例3：

一种本发明的用于双包层光纤的包层光滤除器，如图1～3所示，该包层光滤除器包括一根滤光双包层光纤1，长度为1m，该滤光双包层光纤1固定于一水冷板2上，由带有U型槽的封装件3（即铜块）封装，U型槽的弯曲半径R为15cm。滤光双包层光纤1由内向外依次由纤芯4、内包层5和滤光外包层6组成，其中，纤芯4的直径为30μm，折射率为1.45，内包层5的外径为250μm，折射率为1.4488，滤光外包层6的外径为400μm。如图8～9所示，滤光双包层光纤1的滤光外包层6依次由第一A段外包层611、第一B段外包层624、第二A段外包层612、第二B段外包层625、第三A段外包层613、第三B段外包层626和第四A段外包层614组成。其中，第一A段外包层611的长度为88cm、第二A段外包层612和第三A段外包层613的长度均为1cm，第四A段外包层614的长度为7cm，第一B段外包层624、第二B段外包层625和第三B段外包层626的长度均为1cm；各A段外包层均由氟丙烯酸树脂构成，折射率为1.3738；第一B段外包层624、第二B段外包层625和第三B段外包层626全部由紫外胶构成，且折射率分别为1.42、1.46和1.56。

一种上述本实施例的用于双包层光纤的包层光滤除器的制备方法，包括以下步骤：

（1）取一根长度为1m的双包层光纤，该双包层光纤由内向外依次由纤芯4、内包层5和外包层组成，其中，纤芯4的直径为30μm，折射率为1.45，内包层5的外径为250μm，折射率为1.4488，外包层的外径为400μm，外包层由氟丙烯酸树脂构成，折射率为1.3738。将双包层光纤上距熔接端（即激光器的激光出射端）88cm、90cm、92cm，长度均为1cm的中间三段沿圆周方向分别剥离全部外包层，然后用脱脂棉球蘸取酒精将裸露的内包层5外表面擦净，以免外包层的碎屑会在光纤传输激光时聚集热量，造成光纤的局部烧毁。在三段裸露的内包层5上分别涂覆折射率为1.42、1.46和1.56的紫外胶，紫外胶的涂覆厚度与外包层的厚度相同。如图9所示，得到依次由88cm长的第一A段外包层611、1cm长的第一B段外包层624、1cm长的第二A段外包层612、1cm长的第二B段外包层625、1cm长的第三A段外包层613、1cm长的第三B段外包层626、7cm长的第四A段外包层614组成的滤光外包层6，各A段外包层均由氟丙烯酸树脂构成，折射率为1.3738，第一B段外包层624、第二B段外包层625和第三B段外包层626全部由紫外胶段构成，且折射率分别为1.42、1.46和1.56，紫外胶段为滤光段。滤光外包层6、内包层5和纤芯4构成了滤光双包层光纤1。

（2）将上述滤光双包层光纤1沿长度方向进行弯曲，弯曲半径R为15cm，如图2～3所示，将弯曲后滤光双包层光纤1的滤除段固定于水冷板2上进行冷却，滤光双包层光纤1紧贴于水冷板2，可充分达到制冷效果；固定后，用铜块将滤光双包层光纤1和水冷板2进行封装，得到如图1所示的包层光滤除器。

采用上述方法实现30/250μm光纤中106W包层光的滤除，损耗达21dB，且最高温度为64℃。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于双包层光纤的包层光滤除器，所述包层光滤除器包括一根滤光双包层光纤，所述滤光双包层光纤包括纤芯、内包层和滤光外包层，所述纤芯的折射率大于内包层的折射率，其特征在于，所述滤光外包层由两个A段外包层和一个B段外包层组成，所述A段外包层和所述B段外包层沿滤光双包层光纤轴向交替排列；所述A段外包层由聚合物构成，所述A段外包层的折射率小于内包层的折射率，所述B段外包层由沿圆周方向的聚合物段和紫外胶段组成，或者全部由紫外胶段构成，所述紫外胶段为滤光段，所述紫外胶段沿光纤轴向分为两个以上的分区，各分区的紫外胶折射率沿激光传输方向依次递增，各分区的紫外胶折射率均大于A段外包层的折射率，且至少一个分区的紫外胶折射率大于内包层的折射率；

所述包层光滤除器还包括一水冷板和一封装件，所述滤光双包层光纤的滤光段固定于所述水冷板上，所述滤光双包层光纤和所述水冷板由所述封装件封装。

2.根据权利要求1所述的用于双包层光纤的包层光滤除器，其特征在于，所述B段外包层由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，所述紫外胶段沿光纤轴向分为三个分区，将三个分区沿激光传输方向依次设为紫外胶段第一分区、紫外胶段第二分区和紫外胶段第三分区，则紫外胶段第一分区的折射率大于A段外包层的折射率且小于内包层的折射率，紫外胶段第二分区的折射率和紫外胶段第三分区的折射率均大于内包层的折射率，且紫外胶段第三分区的折射率大于紫外胶段第二分区的折射率。

3.根据权利要求1或2所述的用于双包层光纤的包层光滤除器，其特征在于，所述聚合物为氟丙烯酸树脂，所述氟丙烯酸树脂的折射率为1.3738；所述紫外胶的折射率为1.42～1.56。

4.一种用于双包层光纤的包层光滤除器，所述包层光滤除器包括一根滤光双包层光纤，所述滤光双包层光纤包括纤芯、内包层和滤光外包层，所述纤芯的折射率大于内包层的折射率，其特征在于，所述滤光外包层由三个以上A段外包层和两个以上B段外包层组成，所述A段外包层和所述B段外包层沿滤光双包层光纤轴向交替排列，且沿光纤轴向的首尾端均为A段外包层；所述A段外包层由聚合物构成，所述A段外包层的折射率小于内包层的折射率，所述B段外包层由沿圆周方向的聚合物段和紫外胶段组成，或者全部由紫外胶段构成，所述紫外胶段为滤光段，各B段外包层的紫外胶折射率沿激光传输方向依次递增，各B段外包层的紫外胶折射率均大于A段外包层的折射率，且至少一个B段外包层的紫外胶折射率大于内包层的折射率；

所述包层光滤除器还包括一水冷板和一封装件，所述滤光双包层光纤的滤光段固定于所述水冷板上，所述滤光双包层光纤和所述水冷板由所述封装件封装。

5.根据权利要求4所述的用于双包层光纤的包层光滤除器，其特征在于，所述滤光外包层由四个A段外包层和三个B段外包层组成，将三个B段外包层沿激光传输方向依次设为第一B段外包层、第二B段外包层和第三B段外包层，则第一B段外包层由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，第二B段外包层由沿圆周方向占1/2圆的紫外胶段和占1/2圆的聚合物段组成，第三B段外包层全部由紫外胶段构成，第一B段外包层的紫外胶折射率大于A段外包层的折射率且小于内包层的折射率，第二B段外包层的折射率和第三B段外包层的折射率均大于内包层的折射率，且第三B段外包层的折射率大于第二B段外包层的折射率；

或者，所述滤光外包层由四个A段外包层和三个B段外包层组成，三个B段外包层全部由紫外胶段构成，将三个B段外包层沿激光传输方向依次设为第一B段外包层、第二B段外包层和第三B段外包层，则第一B段外包层的紫外胶折射率大于A段外包层的折射率且小于内包层的折射率，第二B段外包层的折射率和第三B段外包层的折射率均大于内包层的折射率，且第三B段外包层的折射率大于第二B段外包层的折射率。

6.根据权利要求4或5所述的用于双包层光纤的包层光滤除器，其特征在于，所述聚合物为氟丙烯酸树脂，所述氟丙烯酸树脂的折射率为1.3738；所述紫外胶的折射率为1.42～1.56。

7.一种用于双包层光纤的包层光滤除器的制备方法，包括以下步骤：

（1）取一根包括纤芯、内包层和外包层的双包层光纤，纤芯的折射率大于内包层的折射率，内包层的折射率大于外包层的折射率，外包层由聚合物构成；将双包层光纤的中间一段沿圆周方向剥离部分或全部外包层，形成剥离段，将剥离段沿光纤轴向划分为两个以上的分区，在各分区上涂覆不同折射率的紫外胶，使各分区的紫外胶折射率沿激光传输方向依次递增，各分区的紫外胶折射率均大于外包层的折射率，且至少一个分区的紫外胶折射率大于内包层的折射率，形成滤光段，得到滤光外包层，设滤光外包层分为A段外包层和B段外包层，则滤光外包层由两个A段外包层和一个B段外包层组成，A段外包层和B段外包层沿光纤轴向交替排列，A段外包层由聚合物构成，A段外包层的折射率小于内包层的折射率，B段外包层由沿圆周方向的聚合物段和紫外胶段组成，或者全部由紫外胶段构成，紫外胶段即为滤光段；所得滤光外包层与内包层、纤芯构成了滤光双包层光纤；

（2）将上述滤光双包层光纤沿长度方向进行弯曲，弯曲半径为15cm～18cm，然后将弯曲后的滤光双包层光纤的滤光段固定于一水冷板上，固定完成后，用封装件将滤光双包层光纤和水冷板进行封装，得到包层光滤除器。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，将双包层光纤的中间一段沿圆周方向剥离1/4圆的外包层，形成剥离段，将剥离段沿光纤轴向划分为三个分区，在三个分区上涂覆不同折射率的紫外胶，并沿激光传输方向依次设为紫外胶段第一分区、紫外胶段第二分区和紫外胶段第三分区，使紫外胶段第一分区的折射率大于外包层的折射率且小于内包层的折射率，紫外胶段第二分区的折射率和紫外胶段第三分区的折射率均大于内包层的折射率，且紫外胶段第三分区的折射率大于紫外胶段第二分区的折射率，形成滤光段，得到滤光外包层，滤光外包层的B段外包层即由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，紫外胶段由紫外胶段第一分区、紫外胶段第二分区和紫外胶段第三分区组成。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物为氟丙烯酸树脂，所述氟丙烯酸树脂的折射率为1.3738；所述紫外胶的折射率为1.42～1.56。

10.一种用于双包层光纤的包层光滤除器的制备方法，包括以下步骤：

（1）取一根包括纤芯、内包层和外包层的双包层光纤，纤芯的折射率大于内包层的折射率，内包层的折射率大于外包层的折射率，外包层由聚合物构成；将双包层光纤中间间隔的至少两段沿圆周方向剥离部分或全部外包层，形成至少两个剥离段，在各剥离段上涂覆不同折射率的紫外胶，使各剥离段的紫外胶折射率沿激光传输方向依次递增，各剥离段的紫外胶折射率均大于外包层的折射率，且至少一个剥离段的紫外胶折射率大于内包层的折射率，形成滤光段，得到滤光外包层，设滤光外包层分为A段外包层和B段外包层，则滤光外包层由三个以上A段外包层和两个以上B段外包层组成，A段外包层和B段外包层沿光纤轴向交替排列，且沿光纤轴向的首尾端均为A段外包层，A段外包层由聚合物构成，A段外包层的折射率小于内包层的折射率，B段外包层由沿圆周方向的聚合物段和紫外胶段组成，或者全部由紫外胶段构成，紫外胶段即为滤光段；所得滤光外包层与内包层、纤芯构成了滤光双包层光纤；

（2）将上述滤光双包层光纤沿长度方向进行弯曲，弯曲半径为15cm～18cm，然后将弯曲后的滤光双包层光纤的滤光段固定于一水冷板上，固定完成后，用封装件将滤光双包层光纤和水冷板进行封装，得到包层光滤除器。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，将双包层光纤中间间隔的三段沿激光传输方向依次剥离1/4圆、1/2圆和全部外包层，形成三个剥离段，然后在1/4圆、1/2圆和全部剥离段处依次涂覆折射率递增的三种紫外胶，使1/4圆剥离段处的紫外胶折射率大于外包层的折射率且小于内包层的折射率，1/2圆剥离段处的紫外胶折射率和全部剥离段处的紫外胶折射率均大于内包层的折射率，且全部剥离段处的紫外胶折射率大于1/2圆剥离段处的紫外胶折射率，形成滤光段，得到由四个A段外包层和三个B段外包层交替组成的滤光外包层，将三个B段外包层沿激光传输方向依次设为第一B段外包层、第二B段外包层和第三B段外包层，则第一B段外包层由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，第二B段外包层由沿圆周方向占1/2圆的紫外胶段和占1/2圆的聚合物段组成，第三B段外包层全部由紫外胶段构成；

或者，所述步骤（1）中，将双包层光纤中间间隔的三段均剥离全部外包层，形成三个剥离段，将三个剥离段沿激光传输方向依次设为第一剥离段、第二剥离段和第三剥离段，在三个剥离段处涂覆不同折射率的紫外胶，使第一剥离段处的紫外胶折射率大于外包层的折射率且小于内包层的折射率，第二剥离段处的紫外胶折射率和第三剥离段处的紫外胶折射率均大于内包层的折射率，且第三剥离段处的紫外胶折射率大于第二剥离段处的紫外胶折射率，形成滤光段，得到由四个A段外包层和三个B段外包层交替组成的滤光外包层，三个B段外包层全部由紫外胶段构成。

12.根据权利要求10或11所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物为氟丙烯酸树脂，所述氟丙烯酸树脂的折射率为1.3738；所述紫外胶的折射率为1.42～1.56。

Images