CN105514772A - 一种光纤激光高阶模式剥离器 - Google Patents

Abstract

一种光纤激光高阶模式剥离器，光纤缠绕在玻璃棒上，光纤沿玻璃棒的螺距从光进入端到输出端由大变小。光纤沿玻璃棒采用固定胶水进行点状固定。用玻璃套管从外侧套住光纤，玻璃套管和玻璃棒之间的空隙涂有渐变折射率胶，渐变折射率胶沿玻璃棒的折射率从光进入端到输出端逐渐增大或阶梯性增大；玻璃棒、渐变折射率胶、玻璃套管、光纤组成样品；最后将制作好的样品放置于固定装置中并且两端用固定胶水封住。光纤高阶模式对弯曲更加敏感，包层光模式较高，而且弯曲光纤有利于使纤芯光高阶模式漏出，提高光束质量。

Description

一种光纤激光高阶模式剥离器

技术领域

本发明涉及一种新型光纤激光高阶模式剥离装置，属于激光技术领域。

背景技术

光纤激光器作为第三代激光器，对比于传统的气体激光器和固体激光器具有光束质量好、功耗小、结构紧凑、寿命长等特点，目前越来越广泛的应用于激光光纤通讯、激光标刻、材料加工以及国防安全等方面。目前，光纤激光器正在向高功率方向发展。高功率光纤激光器主要应用于材料加工，其具有加工速度快，精度高等特点。高功率光纤激光器光束质量对激光加工尤为重要。因此提高光束质量可以最大限度发挥光纤激光器优势。

在高功率光纤激光器在工作时，光纤包层光会在包层传输。当包层光功率较大时会影响其他器件性能甚至烧坏其他器件。从而影响激光器整体工作性能和寿命。一般为了防止包层光对其他器件的影响，会使用高折射率胶涂覆在包层直接剥离包层光，这样的剥离器对包层光的剥离主要在开始剥离的位置。大部分光在很小的一部分位置剥离出来。这种方法直接限制了剥离器的剥离功率。

发明内容

发明提出了一种针对光纤包层光及纤芯高阶模式剥离的装置，该装置直接不仅提高了剥离器的剥离功率，而且极大地提高了光纤激光器的输出光束质量。

为达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：本发明通过控制缠绕光纤弯曲半径对包层光由高阶模式向低阶模式逐渐剥离，同时通过排布渐变折射率胶(2)的折射率分布来控制光纤模式的剥离。

本装置包含包含玻璃棒(1)、渐变折射率胶(2)、玻璃套管(3)、固定装置(4)、光纤(5)。光纤(5)缠绕在玻璃棒(1)上，光纤(5)沿玻璃棒(1)的螺距从光进入端到输出端由大变小。光纤(5)沿玻璃棒(1)采用固定胶水进行点状固定。用玻璃套管(3)从外侧套住光纤(5)，玻璃套管(3)和玻璃棒(1)之间的空隙涂有渐变折射率胶(2)，渐变折射率胶(2)沿玻璃棒(1)的折射率从光进入端到输出端逐渐增大或阶梯性增大；玻璃棒(1)、渐变折射率胶(2)、玻璃套管(3)、光纤(5)组成样品；最后将制作好的样品放置于固定装置(4)中并且两端用固定胶水封住。

所述玻璃棒(1)的长度和固定装置(4)的内槽长度相同，表面光滑。缠绕光纤(5)时使其螺距逐渐减小用固定胶寻找多个点固定。或在玻璃棒(1)上刻凹槽来引导光纤(5)缠绕。

所述渐变折射率胶(2)采用自然扩散的方法从两边开始或使用多种折射率胶由低到高滴在光纤(5)上。光纤(5)的包层折射率在渐变折射率胶(2)的胶折射率范围内。

所述玻璃套管(3)的内径略大于二倍光纤(5)的直径与玻璃棒(1)的直径之和。玻璃套管(3)的内表面为粗糙结构。

本发明的原理是：光纤高阶模式对弯曲更加敏感，包层光模式较高，而且弯曲光纤有利于使纤芯光高阶模式漏出，提高光束质量。

用于剥离的渐变折射率胶与包层构成的平面可以通过调节折射率差来调节光纤剥离模式。

附图说明

图1为玻璃棒、渐变折射率胶、玻璃套管、缠绕光纤组成的样品结构图；

图2为样品结构图的A-A剖面图；

图3为装置固定内部结构图。

图中：1、玻璃棒，2、渐变折射率胶，3、玻璃套管，4、固定装置，5、缠绕光纤。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1-3所示，光纤激光高阶模式剥离器的装置包含玻璃棒(1)、渐变折射率胶(2)、玻璃套管(3)、固定装置(4)、缠绕光纤(5)。玻璃棒(1)的直径约为5-10mm。缠绕光纤(5)的初始螺距较大，从光进入端螺距逐渐减小。一般取绕转两周为宜。用固定胶水选取其中一些点沿光纤固定好缠绕位置，是光线螺距保持渐变。其中固定胶水的折射率要远低于包层折射率，并且白色透明，防止溢出光转化为热烧坏光纤。然后沿着光纤缠绕涂渐变折射率胶水或阶跃折射率胶水。使其自然固化或用紫外灯固化。如果采取阶跃折射率分布则可以以涂点的方式完成。渐变折射率则采取自然扩散或其他方法。其中胶水的折射率变化范围以包层折射率为中心向大和小两个方向扩展。选取折射率范围不宜过大，使光纤包层光在出射时全部剥离出来即可。用玻璃套管(3)从外侧套住，两边用固定胶水将其固定为一个整体。尽量使玻璃套管(3)和缠绕光纤的玻璃棒(1)具有较好的同心度。最后将制作好的样品放置于固定装置(4)的圆形凹槽中。用固定胶水将两端和底部粘住。加盖使其密封。使用时其底部粘有相应的热沉和水冷等设备。

通过以上方案，从输入端进入的光通过弯曲半径的调节和渐变折射胶的调节，扩大了其剥离作用范围，避免了剥离点过于集中的问题。不仅提高了剥离的能力，而且通过弯曲使纤芯的光较高阶模式的光也剥离了出来，提高了输出光的光束质量。

Claims (4)

1.一种光纤激光高阶模式剥离器，其特征在于：通过控制缠绕光纤弯曲半径对包层光由高阶模式向低阶模式逐渐剥离，同时通过排布渐变折射率胶(2)的折射率分布来控制光纤模式的剥离；

该剥离器包含包含玻璃棒(1)、渐变折射率胶(2)、玻璃套管(3)、固定装置(4)、光纤(5)；光纤(5)缠绕在玻璃棒(1)上，光纤(5)沿玻璃棒(1)的螺距从光进入端到输出端由大变小；光纤(5)沿玻璃棒(1)采用固定胶水进行点状固定；用玻璃套管(3)从外侧套住光纤(5)，玻璃套管(3)和玻璃棒(1)之间的空隙涂有渐变折射率胶(2)，渐变折射率胶(2)沿玻璃棒(1)的折射率从光进入端到输出端逐渐增大或阶梯性增大；玻璃棒(1)、渐变折射率胶(2)、玻璃套管(3)、光纤(5)组成样品；最后将制作好的样品放置于固定装置(4)中并且两端用固定胶水封住。

2.根据权利要求1所述的一种光纤激光高阶模式剥离器，其特征在于：

所述玻璃棒(1)的长度和固定装置(4)的内槽长度相同，表面光滑；缠绕光纤(5)时使其螺距逐渐减小用固定胶寻找多个点固定；或在玻璃棒(1)上刻凹槽来引导光纤(5)缠绕。

3.根据权利要求1所述的一种光纤激光高阶模式剥离器，其特征在于：所述渐变折射率胶(2)采用自然扩散的方法从两边开始或使用多种折射率胶由低到高滴在光纤(5)上；光纤(5)的包层折射率在渐变折射率胶(2)的胶折射率范围内。

4.根据权利要求1所述的一种光纤激光高阶模式剥离器，其特征在于：所述玻璃套管(3)的内径略大于二倍光纤(5)的直径与玻璃棒(1)的直径之和；玻璃套管(3)的内表面为粗糙结构。