CN107248688A - 能实时监测高功率光纤激光器输出功率的包层光剥离器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能实时监测高功率光纤激光器输出功率的包层光剥离器，包括双包层光纤、脱羟基玻璃管、金属外壳、光衰减片、光功率探测器；金属外壳中空且外壁上设置光衰减片通孔，脱羟基玻璃管固定于金属外壳内，双包层光纤设置于脱羟基玻璃管内，光衰减片设置于光衰减片通孔处，光功率探测器设置于光衰减片上且与外部；双包层光纤于光衰减片通孔处对应处剥除涂覆层和外包层后用化学试剂对剩下的内包层进行粗糙化处理。本发明通过实时监测包层光剥离器所剥除的部分包层光来标定激光器输出的信号光的装置，可提高多级结构的全光纤激光器在高功率下的稳定性。

Description

能实时监测高功率光纤激光器输出功率的包层光剥离器

技术领域

本发明涉及一种光纤激光器技术，特别是一种能实时监测高功率光纤激光器输出功率的包层光剥离器。

背景技术

单根光纤输出功率越来越高已经成为高功率光纤激光器发展的趋势。大模场双包层光纤能够保证更大的泵浦光输入，但输出的激光中往往带有一定量的包层光，严重影响了输出激光的光束质量和单色性，必须及时滤除，否则会降低激光的功率密度。而且目前绝大部分高功率光纤激光器的工作方式是MOPA(主振荡功率放大)，这就要求激光器为多级结构，稳定性不佳，需要有效的功率监测手段来保证激光器在高功率下运行的稳定性。低功率下用分束器分光采样的方法，由于分束器自身所能承受的通光功率有限，并不适用于高功率状态下。目前对于全光纤结构激光器在高功率下输出激光的功率监测，通常所采用的技术手段是通过监测其泵浦源的输出电源电功率来进行标定，而泵浦源温度和自身的电光转换效率会发生起伏，这样测量出来的功率值有一定的误差，一般只能作为参考值。而在实际测量中，所采用的方式往往是先使激光器停止工作，再在被加工件前面和激光器输出端之间插入一个功率计进行测量，这样就默认了激光器的输出功率不变。但实际上由于泵浦源自身的温度起伏和增益光纤自身的热效应等，激光器的输出功率通常是不稳定的，这种方法并不能达到实时监测的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过实时监测包层光剥离器所剥除的部分包层光来标定激光器输出的信号光的装置，可提高多级结构的全光纤激光器在高功率下的稳定性。

一种能实时监测高功率光纤激光器输出功率的包层光剥离器，包括双包层光纤、脱羟基玻璃管、金属外壳、光衰减片、光功率探测器；金属外壳中空且外壁上设置光衰减片通孔，脱羟基玻璃管固定于金属外壳内，双包层光纤设置于脱羟基玻璃管内，光衰减片设置于光衰减片通孔处，光功率探测器设置于光衰减片上且与外部；双包层光纤于光衰减片通孔处对应处剥除涂覆层和外包层后用化学试剂对剩下的内包层进行粗糙化处理。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明将高功率全光纤结构激光器的包层光剥离器和功率实时监测装置结合到一起，并未破坏整个激光器系统的全光纤结构，反而能减小高功率全光纤结构激光器的体积，使其结构更加紧凑，而且未增加额外的熔接点，操作简单，不会对输出的激光带来额外的损耗；(2)本发明利用全光纤结构激光器的信号光与包层光具有一定的比例关系，以及剥离器上特定位置上被剥离的包层光在总的被剥离的包层光中所占的特定比重，直接通过实时监测该位置上的光功率大小，就能够实时反馈出整个激光器输出的光功率；(3)本发明所提供的一种能实时监测高功率光纤激光器输出功率的包层光剥离器，使传统的包层光剥离器具有了能实时监测输出光功率的功能。在该装置中，双包层光纤两端的涂覆层与金属螺帽的小孔之间通过胶水固定，增加了剥离器内整段光纤的机械强度，光电探测器反应速度快，线性度好，可实现对激光器输出功率的实时、准确测量。

下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

结合图1，一种能实时监测高功率光纤激光器输出功率的包层光剥离器，包括双包层光纤1、脱羟基玻璃管4、金属外壳5、光衰减片10、光功率探测器11；金属外壳5中空且外壁上设置光衰减片通孔，脱羟基玻璃管4固定于金属外壳5内，双包层光纤1设置于脱羟基玻璃管4内，光衰减片10设置于光衰减片通孔处，光功率探测器11设置于光衰减片10上且与外部；双包层光纤1于光衰减片通孔处对应处剥除涂覆层和外包层后用化学试剂对剩下的内包层2进行粗糙化处理。

在双包层光纤1上于光衰减片10处上取一段(长度要适中)，剥除涂覆层和外包层后，再用化学试剂对剩下的内包层2进行粗糙化处理，两端各剩下一段3。

金属外壳5的一侧壁上设有水嘴9，可供冷却水6进出；腔内设有比脱羟基玻璃管4的外径略大的突出部分7，作为脱羟基玻璃管4的支撑结构；金属外壳5外壁的光衰减片通孔上(由该位置处被剥离的包层光在总的被剥离的包层光中所占的特定比重所决定)沿通孔周向设置光衰减片卡槽15，光衰减片10固定于于光衰减片卡槽15上；金属外壳5外壁上沿光衰减片通孔周向设置功率探测器卡槽16，功率探测器11固定于功率探测器卡槽16上。整个金属外壳5内部中空，两端留有通孔，通孔的尺寸要比密封圈8略大，孔壁上打有与螺帽13相匹配的螺纹；金属外壳5即为整个器件的水冷装置。

脱羟基玻璃管4必须透明，且呈圆柱状。

光衰减片10根据激光器所使用的泵浦光波段和泵浦光功率以及其衰减程度(要保证光功率探测器工作在线性区域内)进行选择，而且尺寸要与密封圈14相匹配，要防水，有一定的机械强度。

光功率探测器11根据激光器所使用的泵浦光波段和泵浦光功率进行选择，而且尺寸要与卡槽16相匹配，外接管脚引线12，用于与外围探测电路连接。

金属螺帽上的螺纹要与金属外壳两端通孔孔壁上的螺纹相匹配，而且帽上要留有小孔，使光纤能通过。

一种能实时监测高功率光纤激光器输出功率的包层光剥离器的制作方法，包括下列步骤：

①加工脱羟基璃管，加工出来的脱羟基玻璃管必须透明，且呈圆柱状。

②加工金属外壳，在金属外壳的一侧壁上加工出两个水嘴，可供冷却水进出；在腔内加工出比脱羟基玻璃管的外径略大的突出部分，作为脱羟基玻璃管的支撑结构；在另一侧壁上的特定位置，加工出与密封圈14的尺寸相匹配的卡槽15与以及与光功率探测器11的尺寸相匹配的卡槽16；整个金属外壳内部中空，两端留有通孔，通孔的尺寸要比密封圈8略大，孔壁上打有与螺帽相匹配的螺纹。

③加工金属螺帽，使金属螺帽与金属外壳两端通孔孔壁上的螺纹相匹配，且帽上要留有小孔，使光纤能通过。

④取一段长度适中的双包层光纤，在该段双包层光纤的中间位置用铲刀将涂覆层和外包层剥除后，再用特定的化学试剂对剩下的内包层进行粗糙化处理，使经过粗糙化处理之后的内包层外表面的全反射结构被破坏，达到所要求的剥离度。

⑤先将经过粗糙化处理的双包层光纤悬空穿过脱羟基玻璃管，使经过粗糙化处理的那一段位于脱羟基玻璃管的中间位置，再将脱羟基玻璃管穿过金属外壳的内部，使脱羟基玻璃管位于金属外壳腔内两端的突出部分之上，之后要特别注意将两个密封圈(8)分别穿过脱羟基玻璃管的两端，并与金属外壳腔内两端的突出部分紧贴，防止通水时漏水；再将双包层光纤的两端分别穿过两个金属螺帽的小孔，再把两个金属螺帽分别放入金属外壳两端的通孔中，旋紧。

⑥再用胶水将双包层光纤两端的涂覆层与金属螺帽的小孔固定。

⑦将密封圈14放入与其尺寸相匹配的卡槽内，压紧，再用胶水将密封圈与外围金属外壳内壁的间隙固定。

⑧将光衰减片放到已固定好的密封圈14上，并与外围金属外壳内壁卡紧。

⑨将光功率探测器安装在对应的卡槽内，卡紧。对待测激光器与光功率探测器供电，并将该剥离器接水，对光功率探测器进行标定：逐步增加激光器的供电电流，观察光功率探测器的响应，使光功率探测器的响应在电流的逐步提升过程中，始终处在线性区域内，不饱和也不截止，标定完毕。

Claims (6)

1.一种能实时监测高功率光纤激光器输出功率的包层光剥离器，其特征在于，包括双包层光纤(1)、脱羟基玻璃管(4)、金属外壳(5)、光衰减片(10)、光功率探测器(11)；

金属外壳(5)中空且外壁上设置光衰减片通孔，

脱羟基玻璃管(4)固定于金属外壳(5)内，

双包层光纤(1)设置于脱羟基玻璃管(4)内，

光衰减片(10)设置于光衰减片通孔处，

光功率探测器(11)设置于光衰减片(10)上且与外部；

双包层光纤(1)于光衰减片通孔处对应处剥除涂覆层和外包层后用化学试剂对剩下的内包层(2)进行粗糙化处理。

2.根据权利要求1所述的包层光剥离器，其特征在于，金属外壳(5)上设置进水口和出水口。

3.根据权利要求1或2所述的包层光剥离器，其特征在于，金属外壳(5)外壁的光衰减片通孔上沿通孔周向设置光衰减片卡槽(15)，光衰减片(10)固定于于光衰减片卡槽(15)上；金属外壳(5)外壁上沿光衰减片通孔周向设置功率探测器卡槽(16)，功率探测器(11)固定于功率探测器卡槽(16)上。

4.根据权利要求1或2所述的包层光剥离器，其特征在于，金属外壳(5)两端通过金属螺帽(13)，双包层光纤(1)穿过金属螺帽(13)且脱羟基玻璃管(4)固定于金属螺帽(13)上。

5.根据权利要求3所述的包层光剥离器，其特征在于，光衰减片卡槽(15)与光衰减片(10)之间设置密封圈。

6.根据权利要求4所述的包层光剥离器，其特征在于，金属螺帽(13)与脱羟基玻璃管(4)之间设置密封圈。