CN107453195A - 高功率包层光剥除器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高功率包层光剥除器。本发明包括能吸收残余泵浦的半导体衬底和位于该衬底之上的上盖板；所述的半导体衬底带有波浪形凹槽，用于放置裸露内包层的光纤，该光纤与半导体衬底紧贴。使用本发明，则无需对裸露内包层进行刻蚀拉锥，保持了光纤的结构强度，处理时光纤损伤少。同时本发明尺寸小、封装方便，便于集成。
Description
技术领域
本发明属于光纤激光技术领域，特别涉及了一种可剥除光纤包层中残余光的结构。
背景技术
双包层光纤将泵浦光和信号光分开使其在不同波导结构即包层和纤芯层中传输，有效解决了传统单包层光纤激光器功率扩增中高功率泵浦光的供给难题。但也带来了实际高功率光纤激光器系统中包层会留有残余光的问题。这些包层光包括未被增益光纤吸收的剩余泵浦光，泄漏到包层的信号光和放大自发辐射光（ASE）以及不同光纤熔接引起的模式不匹配光的泄漏等，这些残余包层光的存在将大大影响激光输出光束质量，对其进行剥除显得十分必要。
目前解决残余包层光的方法主要有涂覆单一高折射率材料（美国发明专利US4678273）、改进的阶梯结构涂覆高折射率材料（中国专利CN104570213A）以及刻蚀拉锥光纤（文献R. Poozesh et al.,“A novel method for stripping cladding lights inhigh power fiber lasers and amplifiers”J. Lightwave Technol. 30(20), 3199-3202, 2012）等。上述方法中单一涂覆高折射率材料可以去除高数值孔径光，但难以去除低数值孔径光，且存在涂覆部分发热严重，对散热系统要求高；改进阶梯结构需要使用多种高折射率光学凝胶，阶梯结构剥除实际操作困难，且每段长度5cm使得器件整体尺寸太大；刻蚀拉锥破坏了光纤结构，使光纤的强度变差，且操作和实现比较复杂。发明一种小型化、操作简便、保持光纤原始强度的高功率包层光剥除器具有重要意义。
发明内容
本发明就是针对现有技术的不足，提出了一种基于半导体衬底材料且不破坏内包层光纤结构，剥除包层残余光的高功率包层光剥离器的小型化结构。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述的技术手段：
本发明包括能吸收残余泵浦的半导体衬底和位于该衬底之上的上盖板；所述的半导体衬底带有波浪形凹槽，用于放置裸露内包层的光纤，该光纤与半导体衬底紧贴。
进一步说，所述的半导体衬底设置在水冷底座上，水冷底座两端带有密封光纤通孔。
进一步说，所述的半导体材料为硅。
本发明与现有技术相比的优点在于：1、无需对裸露内包层进行刻蚀拉锥，保持了光纤的结构强度，处理时光纤损伤少；2、器件尺寸小、封装方便，便于集成。
附图说明
图1为本发明装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，以9xx nm残余泵浦光为例，该方案同样适用于其他泵浦波长的应用。本发明包括恰能吸收残余泵浦光的硅片3、水冷底座5和带有固定孔的密封上盖板7。所述水冷底座侧壁具有供水口6，两端具有密封光纤通孔4。待剥除包层光的双包层光纤1通过所述水冷底座5的光纤通孔4，并将从距通孔5mm处剥除掉5cm长涂覆层和外包层，仅剩内包层的双包层光纤2以类S型紧贴固定在所述硅片3的凹槽上。所述硅片固定在水冷底座5上。
实现高功率包层光剥除的方法包括以下步骤：
(1)考虑到小型化和保护光纤原始结构强度，将待剥除包层光的双包层光纤从中间处向左右两端2.5cm处用剥线钳剥开一小口，然后将剥有小口的这部分光纤浸入装有丙酮的容器，10分钟后取出用无尘布擦拭掉软化的外包层，再置入超声波清洗机清洗，然后烘干。
(2)考虑到包层残余光中包含一些小数值孔径的光，将裸露内包层的光纤这部分微弯贴在带有波浪形凹槽的硅衬底材料上；由于硅衬底的折射率大于内包层的折射率，有效破坏了包层光的全反射条件。硅片的长宽高分别为70mm，20mm和3mm，凹槽的深度和宽度比内包层直径大10μm能紧贴埋入就可以了。为了更好固定弯曲的裸露光纤，可以在凹槽硅片表面盖上另外一恰能覆盖住凹槽部分如长宽高为68mm，18mm和3mm的平整硅片，并在四周用防水密封硅胶浇注。
(3)将上述未剥除涂覆层和外包层的完整双包层光纤穿过水冷底座的光纤通孔，并将硅片固定在水冷底座上，再在光纤通孔里浇注防水密封硅胶，最后盖上上盖板固定好螺丝。由于散射出的残余泵浦光被硅衬底吸收后，致使半导体衬底变热，采用水冷方式通过流动的冷却水将硅衬底表面热能带走。对于10W以下剥除操作，可以不接入水冷系统，采用简单的空气散热方式；10W以上时将冷水机的输入输出口接入水冷底座侧壁的供水口。
Claims (3)
1.高功率包层光剥除器，其特征在于，包括能吸收残余泵浦的半导体衬底和位于该衬底之上的上盖板；所述的半导体衬底带有波浪形凹槽，用于放置裸露内包层的光纤，该光纤与半导体衬底紧贴。
2.根据权利要求1所述的高功率包层光剥除器，其特征在于，所述的半导体衬底设置在水冷底座上，水冷底座两端带有密封光纤通孔。
3.根据权利要求1或2所述的高功率包层光剥除器，其特征在于，所述的半导体材料为硅。
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