CN105676348A - 一种光纤包层残余光全玻剥离方法及光纤包层残余光全玻剥离器件 - Google Patents

一种光纤包层残余光全玻剥离方法及光纤包层残余光全玻剥离器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种应用于光电子技术领域的光纤包层残余光全玻剥离方法及光纤包层残余光全玻剥离器件，所述的剥离方法的步骤为：1)在光纤上剥开一段外包层(4)，露出内包层(3)作为泄露段(5)；2)在内包层(3)上熔接石英管(6)；3)采用腐蚀剂对石英管(6)进行腐蚀，完成对石英管(6)表面的粗糙化，内包层(3)中的残余光经粗糙的石英管(6)表面均匀出射；4)对纤芯(1)、内包层(3)和石英管(6)形成的光学模块进行水冷封装，完成剥离器件的制作，从而完成对包层光的剥离，本发明的光纤包层残余光全玻剥离方法及剥离器件，能够方便快捷地对光纤包层的残余光进行剥离，不会对光纤造成损伤，有效提高残余光剥离效率。

Description

一种光纤包层残余光全玻剥离方法及光纤包层残余光全玻剥离器件
技术领域
本发明属于光电子技术领域，更具体地说，是涉及一种光纤包层残余光全玻剥离方法，本发明同时还涉及一种应用所述的光纤包层残余光全玻剥离方法完成光纤包层残余光剥离的光纤包层残余光全玻剥离器件。
背景技术
光纤激光器具有高功率、高光束质量和高可靠性等优势，因此在各行业获得了广泛应用。现有技术中，由于泵浦光未能完全被吸收或者纤芯信号光泄露到包层等原因，光纤激光器末端光纤的包层中不可避免存在有残余光。如果不能有效地剥离这部分残余光，将严重损坏后续光器件，同时降低光束质量，大大降低光纤激光器的寿命。目前广泛采用的一种光纤包层残余光全玻剥离方法是将光纤外包层和涂覆层剥离,并涂以高折射率胶，这种方法缺陷在于该段光纤上温度分布不均匀，存在局部温度过高等问题；另一种改进的方法是沿着剥离方向分段涂覆不同折射率胶(从低到高)，采用该方法的光纤上温度分布的均匀性提高，但聚合物折射率胶存在吸光和吸热等问题，同时折射率胶阻隔了热量有效地传递到热沉和周围环境中。另外，上述两种方法在折射率胶固化时形成应力，易损伤光纤。还有通过腐蚀内包层剥离包层内的残余光，该办法虽然不存在光纤局部温度过高问题，但该方法需要损伤光纤内包层，而且剥离效率较低，如要剥离更多包层光，就需要增大剥离器的长度，导致器件可靠性降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种能够方便快捷地对光纤包层的残余光进行剥离，不会对光纤造成损伤，并且有效提高光纤包层残余光剥离效率，提高光纤激光器使用寿命的光纤包层残余光全玻剥离方法。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种光纤包层残余光全玻剥离方法，光纤包括纤芯、内包层和外包层，纤芯外包裹内包层，内包层外包裹外包层，所述的光纤包层残余光全玻剥离方法的剥离步骤为：
1)在光纤上剥开一段外包层，露出内包层作为泄露段；
2)在露出的内包层上熔接石英管；
3)采用腐蚀剂对石英管进行腐蚀，完成对石英管表面的粗糙化，内包层中的残余光经粗糙的石英管表面均匀出射；
4)将纤芯、内包层和石英管形成的光学模块水冷封装在金属壳体内，完成剥离器件的制作，从而完成对光纤包层光的剥离。
优选地，沿光在光纤内的传输方向将石英管分为多个腐蚀段位，采用腐蚀剂对多个腐蚀段位进行腐蚀时，沿光在光纤内的传输方向依次对每个腐蚀段位进行腐蚀，对每个腐蚀段位腐蚀时依次增加腐蚀时间，使得沿光的传输方向，每段腐蚀段位的表面腐蚀度和粗糙度逐渐增加。
优选地，采用腐蚀剂对腐蚀段位进行腐蚀时，所述的腐蚀段位分为三个，三个腐蚀段位沿光在光纤内的传输方向分别为第一腐蚀段位、第二腐蚀段位、第三腐蚀段位，对第一腐蚀段位的腐蚀时间为40min—60min，对第二腐蚀段位的腐蚀时间为60min—100min，对第一腐蚀段位的腐蚀时间为100min—120min。
优选地，在露出的内包层上熔接的石英管进行腐蚀的腐蚀剂是氟氢化钠、氟氢化钾、氟化氢氨、氟化钙、硫酸铵中的一种或其中两种形成的混合物。
优选地，在露出的内包层上熔接石英管时，石英管的折射率设置为与内包层的折射率相同。
优选地，对纤芯、内包层、石英管形成的光学模块进行水冷封装时，所述的光学模块放置在金属壳体内，光纤的两端分别固定在金属壳体的内壁上。
优选地，将纤芯、包层、石英管形成的光学模块水冷封装在金属壳体内时，所述的纤芯、包层、石英管形成的光学模块不与金属壳体接触。
本发明还提供一种结构简单，能够按照所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，方便快捷地完成光纤包层残余光剥离，不会对光纤造成损伤，并且有效提高光纤包层残余光剥离效率，提高光纤激光器使用寿命的光纤包层残余光剥离器件。
本发明还提供一种应用所述的光纤包层残余光全玻剥离方法完成光纤包层残余光剥离的光纤包层残余光剥离器件，光纤包括纤芯、内包层和外包层，所述的剥离器件包括光纤、金属壳体、石英管，所述的金属壳体为中空结构，石英管设置为与内包层的折射率相同，金属壳体上设置水流冷却通道，水流冷却通道与水源连接，所述的水流冷却通道分别通过进水管路和回水管路与水源连通。
所述的金属壳体为采用黑色阳极氧化铝材料制成的结构。
所述的金属壳体的内壁上设置固定部件，纤芯、包层、石英管形成的光学模块放置在金属壳体内进行水冷时，所述的光纤的两端分别设置有能够固定在金属壳体内壁的固定部件上的结构。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，通过剥开一段光纤的外包层，露出内包层作为泄露段，再在内包层上熔接石英管，通过对石英管进行腐蚀，完成对石英管表面的粗糙化，内包层中的残余光经粗糙的石英管表面均匀出射，然后将纤芯、内包层和石英管形成的光学模块水冷封装在金属壳体内，完成剥离器件的制作，从而完成对包层残余光的剥离。本发明的光纤包层残余光全玻剥离方法，操作步骤简单，投入成本低廉，能够方便快捷地对光纤包层的残余光进行剥离，不会对光纤造成损伤，并且有效提高光纤包层残余光剥离效率，提高光纤激光器使用寿命。
本发明所述的光纤包层残余光剥离器件，结构简单，能够按照所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，方便快捷地完成光纤包层残余光剥离，不会对光纤造成损伤，并且有效提高光纤包层残余光剥离效率，提高光纤激光器使用寿命。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的光纤包层残余光剥离器件工作时的结构示意图；
图2为本发明所述的光纤包层残余光全玻剥离方法的工艺流程图；
包层残余光剥离方法通过光纤包层残余光剥离器件剥离光纤包层中的残余光时的结构示意图；
附图标记为：1、纤芯；3、内包层；4、外包层；5、泄露段；6、石英管；7、腐蚀段位；8、金属壳体；9、内壁；10、水流冷却通道；11、水源；12、进水管路；13、回水管路。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如附图1、附图2所示，本发明为一种光纤包层残余光全玻剥离方法，光纤包括纤芯1、内包层3和外包层4，纤芯1外包裹内包层3，内包层3外包裹外包层4，所述的光纤包层残余光全玻剥离方法的剥离步骤为：
1)在光纤上剥开一段外包层4，露出内包层3作为泄露段5；
2)在露出的内包层3上熔接石英管6；
3)采用腐蚀剂对石英管6进行腐蚀，完成对石英管6的粗糙化处理，包层3中的残余光经粗糙的石英管6表面均匀出射；
4)完成光纤包层残余光剥离。
本发明的光纤包层残余光全玻剥离方法，通过剥开一段光纤的外包层，露出内包层作为泄露段，再在泄露层上熔接石英管，通过对石英管进行腐蚀，完成对石英管的粗糙化，内包层中的残余光经粗糙的石英管表面均匀出射，然后将纤芯1、内包层3和石英管6形成的光学模块水冷封装在金属壳体8内，完成剥离器件的制作，从而完成对包层残余光的剥离。本发明的光纤包层残余光全玻剥离方法，操作步骤简单，成本低廉，能够方便快捷地对光纤包层的残余光进行剥离，不会对光纤造成损伤，并且有效提高光纤包层残余光剥离效率，提高光纤激光器使用寿命。
采用本发明的方法对光纤包层残余光剥离时，沿光在光纤内的传输方向将石英管6分为多个腐蚀段位7，采用腐蚀剂对多个腐蚀段位7进行腐蚀时，沿光在光纤内的传输方向依次对每个腐蚀段位7进行腐蚀，对每个腐蚀段位7腐蚀时依次增加腐蚀时间。这样的腐蚀步骤，使得石英管沿光纤内光的传输方向的表面腐蚀度和粗糙度逐渐增加，从而提高石英管表面出射光的均匀度，避免剥离器件局部温度过高，提高对包层残余光的剥离效率。
采用本发明的方法对光纤包层残余光剥离时，在露出的内包层3上熔接石英管6时，石英管6的折射率设置为与内包层3的折射率相同，使得残余光无折射和散射地从内包层传输到石英管中，同时极大地增加了包层光出射表面积。
采用腐蚀剂对石英管6进行腐蚀后，对光纤、内包层3、石英管6形成的光学模块进行水冷封装；对光学模块进行水冷后完成剥离器件的制作，从而完成光纤包层残余光剥离。
在露出的内包层3上熔接的石英管6进行腐蚀的腐蚀剂是氟氢化钠、氟氢化钾、氟化氢氨、氟化钙、硫酸铵中的一种或其中两种形成的混合物。这样的腐蚀剂成分组成能够提高对石英管表面的腐蚀效果，提高剥离效率。
包层3中的残余光经粗糙的石英管6表面均匀出射；包层光通过剥离器件时发生散射，至少剥离21dB光功率，温度上升少于5℃。
对纤芯1、内包层3、石英管6形成的光学模块进行水冷封装时，所述光学模块放置在金属壳体8内水冷，光纤的两端分别固定在金属壳体8的内壁9上。
将纤芯1、包层2、石英管6形成的光学模块水冷封装在金属壳体8内时，所述的纤芯1、包层2、石英管6形成的光学模块不与金属壳体8接触。光学模块封装在金属壳体内，通过金属壳体对光纤中剥离出来的残余光进行吸收，从而有效完成对残余光的剥离，而在金属壳体内进行水冷，使得金属壳体通过水冷降温，避免在金属壳体内的光纤进而吸收泄露出来的残余光，避免光纤温度升高。
采用腐蚀剂对腐蚀段位7进行腐蚀时，所述的腐蚀段位7分为三个，三个腐蚀段位沿光纤1内光的传输方向分别为第一腐蚀段位、第二腐蚀段位、第三腐蚀段位，对第一腐蚀段位的腐蚀时间为40min—60min，对第二腐蚀段位的腐蚀时间为60min—100min，对第一腐蚀段位的腐蚀时间为100min—120min。采取这样的步骤和参数进行腐蚀时，每段腐蚀段位的表面腐蚀度和粗糙度逐渐增加，可以获得最优的石英管表面结构，从而最大限度上提高石英管表面出射光的均匀度和剥离器件温度的均匀度，最终提高对包层残余光的剥离效率。
本发明还提供一种应用所述的光纤包层残余光全玻剥离方法完成光纤包层残余光剥离的光纤包层残余光剥离器件，光纤包括纤芯1、内包层3和外包层4，所述的剥离器件包括光纤、用于水冷的金属壳体8、石英管6，所述的金属壳体8为中空结构，石英管6设置为能够熔接在内包层3外表面上的结构，金属壳体8上设置水流冷却通道10，水流冷却通道10与水源11连接，所述的水流冷却通道10分别通过进水管路12和回水管路13与水源11连通。
所述的金属壳体8为采用黑色阳极氧化铝材料制成的结构。
所述的金属壳体8的内壁9上设置固定部件，纤芯1、内包层3、石英管6形成的光学模块水冷封装在金属壳体8内时，所述光纤的两端分别设置为能够固定在金属壳体8的一个内壁9上的结构。
本发明所述的光纤包层残余光剥离器件，结构简单，能够按照所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，方便快捷地完成光纤包层残余光剥离，不会对光纤造成损伤，并且有效提高光纤包层残余光剥离效率，提高光纤激光器使用寿命。
本发明的光纤包层残余光全玻剥离方法，通过剥除光纤的一段外包层，露出内包层作为泄露段，再在内包层上熔接石英管，通过对石英管进行腐蚀，完成对石英管的粗糙化，内包层中的残余光经粗糙的石英管表面均匀出射，然后将纤芯1、内包层3和石英管6形成的光学模块水冷封装在金属壳体8内，完成剥离器件的制作，从而完成对包层残余光的剥离。本发明的光纤包层残余光全玻剥离方法，操作步骤简单，投入成本低廉，能够方便快捷地对光纤包层的残余光进行剥离，不会对光纤造成损伤，并且有效提高光纤包层残余光剥离效率，提高光纤激光器使用寿命。
本发明所述的光纤包层残余光剥离器件，结构简单，能够按照所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，方便快捷地完成光纤包层残余光剥离，不会对光纤造成损伤，并且有效提高光纤包层残余光剥离效率，提高光纤激光器使用寿命。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光纤包层残余光全玻剥离方法，光纤包括纤芯(1)、内包层(3)和外包层(4)，纤芯(1)外包裹内包层(3)，内包层(3)外包裹外包层(4)，其特征在于：所述的光纤包层残余光全玻剥离方法的剥离步骤为：
1)在光纤上剥开一段外包层(4)，露出内包层(3)作为泄露段(5)；
2)在露出的内包层(3)上熔接石英管(6)；
3)采用腐蚀剂对石英管(6)进行腐蚀，完成对石英管(6)的粗糙化处理，内包层(3)中的残余光经粗糙的石英管(6)表面均匀出射；
4)将纤芯(1)、内包层(3)和石英管(6)形成的光学模块水冷封装在金属壳体(8)内，完成剥离器件的制作，从而完成光纤包层残余光剥离。
2.根据权利要求1所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，其特征在于：沿光在光纤内的传输方向将石英管(6)分为多个腐蚀段位(7)，采用腐蚀剂对多个腐蚀段位(7)进行腐蚀时，沿光在光纤内的传输方向依次对每个腐蚀段位(7)进行腐蚀，对每个腐蚀段位(7)腐蚀时依次增加腐蚀时间。
3.根据权利要求1所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，其特征在于：在露出的内包层(3)上熔接石英管(6)时，所述的石英管(6)的折射率设置为与内包层(3)的折射率相同。
4.根据权利要求1所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，其特征在于：对露出的内包层(3)上熔接的石英管(6)进行腐蚀的腐蚀剂是氟氢化钠、氟氢化钾、氟化氢氨、氟化钙、硫酸铵中的一种或其中两种形成的混合物。
5.根据权利要求1所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，其特征在于：对纤芯(1)、内包层(3)、石英管(6)形成的光学模块进行水冷封装时，所述的光学模块放置在金属壳体(8)内，光纤的两端分别固定在金属壳体(8)的内壁(9)上。
6.根据权利要求2所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，其特征在于：采用腐蚀剂对腐蚀段位(7)进行腐蚀时，沿光在光纤内的传输方向对每个腐蚀段位(7)依次增加腐蚀时间，使得每段腐蚀段位(7)的表面腐蚀度和粗糙度逐渐增加。
7.根据权利要求5所述的光纤包层残余光全玻剥离方法，其特征在于：将纤芯(1)、包层(3)、石英管(6)形成的光学模块水冷封装在金属壳体(8)内时，所述的纤芯(1)、包层(3)、石英管(6)形成的光学模块不与金属壳体(8)接触。
8.根据权1所述的光纤包层残余光全玻剥离方法完成光纤包层残余光剥离的光纤包层残余光剥离器件，光纤包括纤芯(1)、内包层(3)和外包层(4)，其特征在于：所述的剥离器件包括金属壳体(8)、石英管(6)，所述的金属壳体(8)为中空结构，石英管(6)设置为与内包层(3)的折射率相同的结构，金属壳体(8)上设置水流冷却通道(10)，水流冷却通道(10)与水源(11)连接，所述的水流冷却通道(10)分别通过进水管路(12)和回水管路(13)与水源(11)连通。
9.根据权利要求8所述的光纤包层残余光剥离器件，其特征在于：所述的金属壳体(8)为采用黑色阳极氧化铝材料制成的结构，所述的金属壳体(8)的内壁(9)上设置固定部件，纤芯(1)、包层(3)、石英管(6)形成的光学模块放置在金属壳体(8)内进行水冷时，所述的光纤的两端分别设置为能够固定在金属壳体(8)内壁(9)的固定部件上的结构。
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