CN107482426A - 泵浦光泄漏装置及光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种泵浦光泄漏装置，其包括双包层光纤以及光学胶，所述双包层光纤包括纤芯、套设于所述纤芯上的内包层以及套设于所述内包层上的外包层，所述双包层光纤上去除部分外包层形成有泵浦光泄漏部，位于所述泵浦光泄漏部的内包层曝露于外界环境中，所述双包层激光传输的激光最先通过的所述泵浦光泄漏部的一端为初始泄漏点。所述光学胶覆盖部分泵浦光泄漏部，其中位于所述初始泄漏点的泵浦光泄漏部露出于所述光学胶外，所述光学胶的折射率大于所述内包层的折射率。本发明还提供应用上述泵浦光泄漏装置的光纤激光器。本发明中的光学胶在长时间使用后也不会发黄，提高了光纤激光器的寿命。

Description

泵浦光泄漏装置及光纤激光器

技术领域

本发明涉及光纤激光技术，尤其涉及一种泵浦光泄漏装置以及应用所述泵浦光泄漏装置的光纤激光器。

背景技术

光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。

由光纤激光器中的增益光纤输出端输出的激光，其中包含有信号光以及未被增益光纤吸收的剩余泵浦光，该剩余泵浦光会极大地降低光纤激光器的光束质量。为此，需在增益光纤的输出端连接一泵浦光泄漏装置装置，以剥离剩余泵浦光。现有的泵浦光泄漏装置装置一般包括光纤以及光功率泄漏窗口。所述光纤与所述增益光纤相连接。所述光功率泄漏窗口是一种剥掉所述光纤的外包层后，用高折射率胶体对裸露光纤进行完全涂覆固化后的结构。然而，现有的泵浦光泄漏装置装置，经过长时间后，所述高折射率胶体变黄，且在高温下易烧坏光纤，降低了光纤激光器的可靠性或寿命。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种能够提高寿命以及可靠性的泵浦光泄漏装置以及光纤激光器。

一种泵浦光泄漏装置，其包括双包层光纤以及光学胶，所述双包层光纤包括纤芯、套设于所述纤芯上的内包层以及套设于所述内包层上的外包层，所述双包层光纤上去除部分外包层形成有泵浦光泄漏部，位于所述泵浦光泄漏部的内包层曝露于外界环境中，所述双包层激光传输的激光最先通过的所述泵浦光泄漏部的一端为初始泄漏点。所述光学胶覆盖部分泵浦光泄漏部，其中位于所述初始泄漏点的泵浦光泄漏部露出于所述光学胶外，所述光学胶的折射率大于所述内包层的折射率。

作为一种优选方案，所述泵浦光泄漏装置还包括散热装置，所述双包层光纤设置于所述散热装置上，所述散热装置用于冷却所述光学胶以及所述双包层光纤。

作为一种优选方案，所述散热装置包括安装件以及冷却件，所述安装件由导热材料制成，所述双包层光纤设置于所述安装件上，所述冷却件设置于所述安装件背离所述泵浦光泄漏部的一侧。

作为一种优选方案，所述安装件由铜、金、铝、金刚石或硅制成。

作为一种优选方案，所述安装件接触所述双包层光纤的一侧面为镜面。

作为一种优选方案，所述安装件上开设有安装槽，所述双包层光纤的泵浦光泄漏部收容于所述安装槽中。

作为一种优选方案，所述冷却件为水冷装置或半导体制冷器。

作为一种优选方案，所述泵浦光泄漏装置还包括保护盖，所述保护盖设置于所述散热装置上并隔离位于所述初始泄漏点的泵浦光泄漏部与外界环境。

作为一种优选方案，所述保护盖由透明材质制成。

本发明还提供一种使用上述泵浦光泄漏装置的光学激光器。

本发明的光纤激光器，通过将具有高折射率的光学胶涂抹于部分泵浦光泄漏部上并露出所述初始泄漏点a于所述光学胶外，使所述光纤激光器输出的激光在通过所述泵浦光泄漏部时不会产生一个高温点，从而避免因高温点的产生而导致的光学胶发黄以及易烧坏所述双包层光纤的问题。

附图说明

图1为本发明一实施方式的光纤激光器的模块示意图。

图2为本发明一实施方式的泵浦光泄漏装置装置的立体图。

图3为本发明一实施方式的包裹有光学胶的双包层光纤的剖视图。

主要元件符号说明

光纤激光器	100
		种子光源	20
泵浦源	40
		合束器	60
增益光纤	70
		泵浦光泄漏装置	80
双包层光纤	82
		纤芯	822
内包层	824
		外包层	826
泵浦光泄漏部	828
		光学胶	85
散热装置	86
		基底	862
安装件	864
		冷却件	866
螺柱	867
		安装槽	868
保护盖	88

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“露出于”另一个组件“外”，它可以是直接位于另一个组件的外部，也可以是未被另一个组件所遮盖。本文所使用的术语“上表面”、“下表面”、“侧面”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请一并参阅图1及图2，本发明一实施方式提供的光纤激光器100，其包括种子光源20、泵浦源40、合束器60、增益光纤70以及泵浦光泄漏装置80。具体在图示实施方式中，所述种子光源20的一端以及所述泵浦源40的一端分别与所述合束器60的输入端相连，所述增益光纤70的一端与所述合束器60的输出端相连，所述增益光纤70远离所述合束器60的一端与所述泵浦光泄漏装置80相连。所述光纤激光器100可应用于激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接（铜焊、淬水、包层以及深度焊接）、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，或者作为其他激光器的泵浦源等。

所述种子光源20用于输出信号光，其输出端与所述合束器60的信号输入端相连。所述泵浦源40用于输出泵浦光，其输出端与所述合束器60的泵浦光输入端相连。所述信号光以及所述泵浦光通过所述合束器60进入所述增益光纤70，其中，进入所述增益光纤70的泵浦光被所述增益光纤70吸收，进入所述增益光纤70的信号光在所述增益光纤70中得到增益放大。由所述增益光纤70输出端输出的激光，一部分经由所述泵浦光泄漏装置80的输出端输出，一部分经由所述泵浦光泄漏装置80泄漏至所述光纤激光器100外。

具体地，所述增益光纤70包括掺杂有稀土类元素的纤芯、内包层以及外包层。其中，所述纤芯的折射率大于所述内包层的折射率，所述内包层的折射率大于所述外包层的折射率。所述纤芯作为所述信号光的传输通道，所述内包层作为所述泵浦光的传输通道。当所述泵浦光在所述增益光纤70中传输时，由于其不断的穿越掺杂有稀土类元素的纤芯而逐渐被吸收并转化为信号光，从而将由所述种子光源20输出的信号光进行增益放大。其中，所述增益光纤70输出端输出的激光包括由所述纤芯传输的信号光、未被所述纤芯吸收并由所述内包层传输的泵浦光、以及由所述纤芯泄漏至所述内包层的信号光。

请一并参阅图2以及图3，本发明一实施方式提供的泵浦光泄漏装置80，其包括双包层光纤82、光学胶85、散热装置86以及保护盖88。具体在图示实施方式中，所述双包层光纤82装设于所述散热装置86上并通过所述光学胶85粘结固定，所述保护盖88盖设于所述散热装置86上。

所述双包层光纤82包括纤芯822，套设于所述纤芯822上的内包层824，以及套设于所述内包层824上的外包层826。其中，所述纤芯822的折射率n1大于所述内包层824的折射率n2，所述内包层824的折射率n2大于所述外包层826的折射率n3，即n1＞n2＞n3。所述双包层光纤82的输入端与所述增益光纤70的输出端相连接。由所述增益光纤70的纤芯输出的信号光在所述双包层光纤82的纤芯822中传播。由所述增益光纤70的内包层输出的未被吸收的泵浦光以及泄漏的信号光在所述双包层光纤82的内包层824中传播。所述双包层光纤82上具有泵浦光泄漏部828，所述泵浦光泄漏部828通过去除部分外包层826形成。其中，位于所述泵浦光泄漏部828处的内包层824曝露于外界环境中。定义未被吸收的泵浦光以及泄漏的信号光最先通过所述泵浦光泄漏部828的一端为初始泄漏点a。

所述散热装置86包括基底862，设置于所述基底862上的安装件864，以及设置于所述基底862与所述安装件864之间的冷却件866。所述散热装置86用于冷却所述光学胶85。

具体在图示实施方式中，所述安装件864大致为矩形块状，所述双包层光纤82设置于所述安装件864上。所述安装件864由铜制成。可以理解的是，在其他实施方式中，所述安装件864还可由其他导热材料制成，如导热金属（金、铝等）或导热非金属（金刚石、硅等）。所述安装件864的上表面为镜面。所述安装件864的上表面的大致中部位置开设有安装槽868，所述安装槽868沿所述安装件864的长度方向延伸。所述安装槽868用于收容所述双包层光纤82的泵浦光泄漏部828，其中，所述双包层光纤82的泵浦光泄漏部828的长度小于所述安装槽868的长度。

所述冷却件866设置于所述安装件864的下表面。所述冷却件866用于冷却所述安装件864。所述冷却件866可以为水冷装置或半导体制冷器等。可以理解的是，在其他实施方式中，所述冷却件866与所述安装件864可一体成型，例如，于所述安装件864上开设进水口、出水口以及连通进水口与出水口的冷却水通道。

所述基底862大致为矩形块状，其设置于所述冷却件866背离所述安装件864的一侧，用于支承所述冷却件866。所述基底862通过螺柱867与所述基底862固定连接。可以理解的是，在其他实施方式中，所述基底862可以省略。

所述光学胶85覆盖部分泵浦光泄漏部828，且位于所述初始泄漏点a的泵浦光泄漏部828露出于所述光学胶85外。所述双包层光纤82的泵浦光泄漏部828通过所述光学胶85固定收容于所述安装槽868中。所述光学胶85的折射率n4大于所述双包层光纤82的内包层的折射率n2，即n2＜n4。

所述保护盖88盖设于所述安装件864上，用于隔绝所述泵浦光泄漏部828与外界环境，避免未被所述光学胶85覆盖的泵浦光泄漏部828上的初始泄漏点a曝露于外界环境中。

由于所述光学胶85的折射率n4大于所述内包层的折射率n2，当所述未被吸收的泵浦光以及泄漏的信号光由所述泵浦光泄漏部828泄漏时，泄漏光由位于所述泵浦光泄漏部828处的内包层824的四周发散出来，产生的热量使所述泵浦光泄漏部828的温度迅速升高。如果所述光学胶85完全覆盖所述泵浦光泄漏部828，当所述未被吸收的泵浦光以及泄漏的信号光通过所述泵浦光泄漏部828时，会在所述初始泄漏点a产生一个高温点，初始泄漏点a的高温致使覆盖于其上的光学胶85变色发黄，且高温易烧坏所述双包层光纤82。本发明实施方式中，所述光学胶85未覆盖所述初始泄漏点a，当所述未被吸收的泵浦光以及泄漏的信号光由所述泵浦光泄漏部828通过时，通过所述初始泄漏点a的激光并不会发散出去，因而不会产生一个高温点，避免因高温点的产生而导致的光学胶85发黄以及易烧坏所述双包层光纤82的问题。

使用时，所述未被吸收的泵浦光以及泄漏的信号光经由被所述光学胶85覆盖的泵浦光泄漏部828泄漏出所述双包层光纤82外，并被所述光学胶85所吸收。所述光学胶85吸收泄漏的泵浦光以及信号光后，其产生的热量通过所述安装件864传递至所述冷却件866，所述冷却件866冷却所述安装件864以对所述光学胶85以及双包层光纤82进行制冷，进一步避免光学胶85发黄的现象，同时进一步避免所述双包层光纤82在高温下损坏，提高其可靠性以及寿命。

本发明的光纤激光器100，通过将具有高折射率的光学胶85涂抹于部分泵浦光泄漏部828上并露出所述初始泄漏点a于所述光学胶85外，使所述光纤激光器100输出的激光在通过所述泵浦光泄漏部828时不会产生一个高温点，从而避免因高温点的产生而导致的光学胶85发黄以及易烧坏所述双包层光纤82的问题。另外，通过设置导热安装件864以及冷却件866，使所述光学胶85上产生的热量可快速通过所述安装件864以及所述冷却件866散去，进一步避免所述光学胶85发黄以及双包层光纤82在高温下损坏的问题，提高光纤激光器100的寿命以及可靠性。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种泵浦光泄漏装置，其包括双包层光纤以及光学胶，所述双包层光纤包括纤芯、套设于所述纤芯上的内包层以及套设于所述内包层上的外包层，所述双包层光纤上去除部分外包层形成有泵浦光泄漏部，位于所述泵浦光泄漏部的内包层曝露于外界环境中，所述双包层激光传输的激光最先通过的所述泵浦光泄漏部的一端为初始泄漏点，其特征在于：所述光学胶覆盖部分泵浦光泄漏部，其中位于所述初始泄漏点的泵浦光泄漏部露出于所述光学胶外，所述光学胶的折射率大于所述内包层的折射率。

2.如权利要求1所述的泵浦光泄漏装置，其特征在于：所述泵浦光泄漏装置还包括散热装置，所述双包层光纤设置于所述散热装置上，所述散热装置用于冷却所述光学胶以及所述双包层光纤。

3.如权利要求2所述的泵浦光泄漏装置，其特征在于：所述散热装置包括安装件以及冷却件，所述安装件由导热材料制成，所述双包层光纤设置于所述安装件上，所述冷却件设置于所述安装件背离所述泵浦光泄漏部的一侧。

4.如权利要求3所述的泵浦光泄漏装置，其特征在于：所述安装件由铜、金、铝、金刚石或硅制成。

5.如权利要求3所述的泵浦光泄漏装置，其特征在于：所述安装件接触所述双包层光纤的一侧面为镜面。

6.如权利要求3所述的泵浦光泄漏装置，其特征在于：所述安装件上开设有安装槽，所述双包层光纤的泵浦光泄漏部收容于所述安装槽中。

7.如权利要求3所述的泵浦光泄漏装置，其特征在于：所述冷却件为水冷装置或半导体制冷器。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的泵浦光泄漏装置，其特征在于：所述泵浦光泄漏装置还包括保护盖，所述保护盖设置于所述散热装置上并隔离位于所述初始泄漏点的泵浦光泄漏部与外界环境。

9.如权利要求8所述的泵浦光泄漏装置，其特征在于：所述保护盖由透明材质制成。

10.一种光纤激光器，其特征在于：所述光纤激光器包括如权利要求1-9中任一项所述的泵浦光泄漏装置。