CN106646734A - 一种光导型包层功率滤除装置 - Google Patents

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薛宇豪
孙伟
张红
董超
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    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
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Abstract

本发明一种光导型包层功率滤除装置，包括去除外包层和涂覆层的一段光纤，涂覆于光纤上的光学胶层，光学胶层的折射率大于去除的外包层和涂覆层的折射率，在光学胶层上连接和固化光学玻璃层；光学玻璃层外表面经过腐蚀处理形成不规则的腐蚀坑，光学玻璃层的折射率大于光学胶层的折射率；光纤、光学胶层和光学玻璃层全部密封于金属外壳中，金属外壳中设有冷却水道。本发明降低了激光产生热的集中度，提高包层功率滤除装置的安全稳定性。

Description

一种光导型包层功率滤除装置
所属技术领域
本发明涉及光纤激光器件技术领域，特别是涉及一种光导型的光纤包层光滤除装置。
背景技术
随着光纤技术的发展，光纤激光器功率逐年增加，其主要实现形式为光纤激光种子系统和光纤激光放大系统中的激光合成。为了保证激光系统的安全稳定运行及光束质量，需要在光纤激光器输出前或进入下一级系统前将光纤包层中的泵浦光和激光滤除。现有的技术和方法是将单包层光纤或者双包层光纤的一段涂覆层和外包层去除，将光纤裸露部分与折射率大于去除部分的光学胶充分接触，当激光系统运转时，包层中的泵浦光或者激光会因为光学胶部分的折射率变化而泄露到光学胶层中，在光学胶层中传播。但是由于光学胶对于泵浦光和激光的吸收，以及光学胶本身热传导系数低，光学胶层中的光能迅速转化为热能，使得光学胶的温度上升，从而影响光学胶本身性质，甚至损坏而最终限制了包层功率滤除的效果。
发明内容
本发明提供了一种能够提升泵浦光或者激光的滤除效果及安全稳定性的光导型包层功率滤除装置。
本发明一种光导型包层功率滤除装置，包括去除外包层和涂覆层的一段光纤，涂覆于光纤上的光学胶层，光学胶层的折射率大于去除的外包层和涂覆层的折射率，在光学胶层上连接和固化光学玻璃层；光学玻璃层外表面经过腐蚀处理形成不规则的腐蚀坑，光学玻璃层的折射率大于光学胶层的折射率；光纤、光学胶层和光学玻璃层全部密封于金属外壳中，金属外壳中设有冷却水道。
作为优选方案，光学胶层分为N段，N≥2，每段的折射率不同；沿光纤中光的传播方向，N段光学胶层的折射率依次升高，光学玻璃层的折射率大于每段光学胶层的折射率。
作为优选方案，光纤的长度大于5cm。
作为优选方案，光纤处于光学玻璃层的中心位置。
本发明通过光学玻璃层外表面的腐蚀处理，形成微小且不规则的腐蚀坑，使光以漫反射的形式发散出去，降低了激光产生热的集中度，提高包层功率滤除装置的安全稳定性。另外，在光纤上涂敷折射率递增的光学胶，使包层中的泵浦光和激光逐步滤出至光学胶层中，提高了滤出效果。
附图说明
图1本发明的纵向剖面示意图；
图2本发明的横向剖面示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明一种光导型包层功率滤除装置，包括去除外包层和涂覆层的一段光纤5，涂覆于光纤5上的光学胶层3，光学胶层3的折射率大于去除的外包层和涂覆层的折射率。在光学胶层3上连接和固化光学玻璃层4，光学玻璃层4外表面经过腐蚀处理形成不规则的腐蚀坑，光学玻璃层4的折射率大于光学胶层3的折射率。光纤5、光学胶层3和光学玻璃层4全部密封于金属外壳2中，金属外壳2中设有冷却水道。
如图1所示，将光学胶层3分为N段，N≥2。沿光纤5中光的传播方向，光学胶层3每段的折射率为n1，n2，n3，…nN，折射率关系为n1＜n2＜n3＜…＜nN。上述设计的优点在于，随着光学胶层折射率的递增，使包层中的泵浦光和激光逐步滤出至光学胶层中，由于光学玻璃层的折射率大于任意光学胶层，则光学胶层作为光的传导介质层，减小光学胶层中热的形成，从而通过光学胶将包层中的泵浦光和激光以光的形式传导到光学玻璃层中，再通过光学玻璃层微小且不规则的腐蚀坑，使光以漫反射的形式发散出去，提高包层功率滤除装置的安全稳定性。
去除外包层和涂覆层的光纤5的长度大于5cm有利于更好的滤出泵浦光和激光。
上述光导型包层功率滤除装置的制造方法如下：
步骤一，在去除外包层和涂覆层的一段光纤5上穿套直径略大于光纤直径的光学玻璃管，形成光学玻璃层4。光学玻璃管经过腐蚀处理，形成不规则的腐蚀坑。光纤5的长度大于5cm。光学玻璃管的腐蚀一般使用氢氟酸进行。
步骤二，在光纤5与光学玻璃层4的空隙间填充不同折射率的光学胶并固化，形成光学胶层3。沿光纤5中光的传播方向，光学胶层3每段的折射率为n1，n2，n3，…nN，折射率关系为n1＜n2＜n3＜…＜nN。在填充过程中，保证光纤5处于光学玻璃层4的中心位置。光纤5置于光学玻璃层4中心位置是为了使光学玻璃层中的光学胶均匀分布在光纤周围，以保证热量分布及光分布均匀。
步骤三，将光纤5、光学玻璃层4和光学胶层3密封在金属外壳2中。在金属外壳2中设置有冷却水道。
金属外壳2与光学玻璃层4紧密包裹有利于保证器件整体的完整性，方便与激光系统集成固定。同时，紧密接触，更有利于通过金属外壳中的冷却循环带走玻璃管中所聚集的热量。如果光学玻璃层4的两端与金属外壳2存在间隙，可以通过螺钉或粘结等方式固定。
本发明的光导型包层功率滤除装置可以通过上述方法来实现，但是并不仅限于上述方法。

Claims (4)

1.一种光导型包层功率滤除装置，包括去除外包层和涂覆层的一段光纤(5)，涂覆于光纤(5)上的光学胶层(3)，光学胶层(3)的折射率大于去除的外包层和涂覆层的折射率，其特征在于，在光学胶层(3)上连接和固化光学玻璃层(4)；光学玻璃层(4)外表面经过腐蚀处理形成不规则的腐蚀坑，光学玻璃层(4)的折射率大于光学胶层(3)的折射率；光纤(5)、光学胶层(3)和光学玻璃层(4)全部密封于金属外壳(2)中，金属外壳(2)中设有冷却水道。
2.根据权利要求1所述的一种光导型包层功率滤除装置，其特征在于，光学胶层(3)分为N段，N≥2，每段的折射率不同；沿光纤(5)中光的传播方向，N段光学胶层(3)的折射率依次升高，光学玻璃层(4)的折射率大于每段光学胶层(3)的折射率。
3.根据权利要求2所述的一种光导型包层功率滤除装置，其特征在于，光纤(5)的长度大于5cm。
4.根据权利要求3所述的一种光导型包层功率滤除装置，其特征在于，光纤(5)处于光学玻璃层(4)的中心位置。
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