CN106646742A - 一种锥形熔融包层功率滤除器 - Google Patents

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Abstract

本发明一种锥形熔融包层功率滤除器，包括去除外包层和涂覆层的一段光纤，在光纤上连接和固化光学玻璃层；光学玻璃层为锥形体，锥形体外直径沿光纤中光的传播方向逐渐缩小。本发明采用锥形光学玻璃层代替光学胶，提高了材料本身的耐热温度和热传导系数。锥形光学玻璃层的折射率大于去除的外包层和涂覆层的折射率，通过折射率的改变，破坏包层光的全反射条件，将低阶模式的光导入锥形光学玻璃层中，再通过锥形光纤形状的改变，将低阶模式的光通过内部光线反射次数的增加，逐渐转化为高阶模式的光，同时沿着锥形光纤表面滤出，达到滤除效果，光在锥形光学玻璃层中转化的热量，通过冷却介质传导出去。

Description

一种锥形熔融包层功率滤除器
所属技术领域
本发明涉及光纤激光器件技术领域，特别是涉及一种熔融包层功率滤除器。
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熔融法包层功率滤除装置。
本发明一种锥形熔融包层功率滤除器，包括去除外包层和涂覆层的一段光纤，在光纤上连接和固化光学玻璃层；光学玻璃层为锥形体，锥形体外直径沿光纤中光的传播方向逐渐缩小，锥形体锥角角度大于10°；光学玻璃层折射率大于去除的外包层和涂覆层的折射率；光纤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，光学玻璃层分为N段，N≥2，沿光纤中光的传播方向，N段光学玻璃层的折射率依次升高。
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。
本发明采用锥形光学玻璃层代替光学胶，提高了材料本身的耐热温度和热传导系数。锥形光学玻璃层的折射率大于去除的外包层和涂覆层的折射率，通过折射率的改变，破坏包层光的全反射条件，将低阶模式的光导入锥形光学玻璃层中，再通过锥形光纤形状的改变，将低阶模式的光通过内部光线反射次数的增加，逐渐转化为高阶模式的光，同时沿着锥形光纤表面滤出，达到滤除效果，光在锥形光学玻璃层中转化的热量，通过冷却介质传导出去。另外，光学玻璃层折射率递增的设置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本发明的立体示意图；
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，本发明一种锥形熔融包层功率滤除器，包括去除外包层和涂覆层的一段光纤4，在光纤4上连接和固化光学玻璃层3；光学玻璃层3为锥形体，锥形体外直径沿光纤4中光的传播方向逐渐缩小，锥形体锥角角度大于10°；光学玻璃层3折射率大于去除的外包层和涂覆层的折射率；光纤4和光学玻璃层3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，锥形熔融包层功率滤除器的光学玻璃层3分为N段，N≥2，沿光纤4中光的传播方向，N段光学玻璃层3的折射率依次升高。上述设计的优点在于，随着光学玻璃层3折射率的递增，使包层中的泵浦光和激光逐步滤出，提高滤出效果。
去除外包层和涂覆层的光纤4的长度大于5cm有利于更好的滤出泵浦光和激光。
上述锥形熔融包层功率滤除器的制造方法如下：
步骤一，在去除外包层和涂覆层的一段光纤4上穿套直径略大于光纤4直径的N段锥形体光学玻璃管。沿光纤4中光的传播方向，N段光学玻璃管的折射率为n1，n2，n3，…nN，折射率关系为n1＜n2＜n3＜…＜nN。沿光纤4中光的传播方向，锥形体外直径逐渐缩小。锥形体锥角角度大于10°。锥角角度越小，相同滤除功率情况下，所需的长度就越长，考虑到实验操作，锥体制备及器件大小，优先选用30°。
步骤二，采用氢氧焰或者石墨使光学玻璃管熔融，从而与光纤4紧密结合，形成光学玻璃层3。保证光纤4处于光学玻璃层3的中心位置。
步骤三，将光纤4和光学玻璃层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3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3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。
本发明锥形熔融包层功率滤除器可以通过上述方法来实现，但是并不仅限于上述方法。

Claims (5)

1.一种锥形熔融包层功率滤除器，包括去除外包层和涂覆层的一段光纤(4)，其特征在于，在光纤(4)上连接和固化光学玻璃层(3)；光学玻璃层(3)为锥形体，锥形体外直径沿光纤(4)中光的传播方向逐渐缩小，锥形体锥角角度大于10°；光学玻璃层(3)的折射率大于去除的外包层和涂覆层的折射率；光纤(4)和光学玻璃层(3)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所述的一种锥形熔融包层功率滤除器，其特征在于，光学玻璃层(3)分为N段，N≥2，沿光纤(4)中光的传播方向，N段光学玻璃层(3)的折射率依次升高。
3.根据权利要求2所述的一种熔融法包层功率滤除装置，其特征在于，光纤(4)的长度大于5cm。
4.根据权利要求3所述的一种熔融法包层功率滤除装置，其特征在于，光纤(4)处于光学玻璃层(3)的中心位置。
5.根据权利要求4所述的一种熔融法包层功率滤除装置，其特征在于，光学玻璃层(3)锥形体锥角角度为30°。
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