CN107887780B - 包层功率剥离器及包层功率剥离器的制作方法 - Google Patents

包层功率剥离器及包层功率剥离器的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种包层功率剥离器及包层功率剥离器的制作方法。首先获取预设光纤窗口，预设光纤窗口安放有具有光波导性能的垫片，将预设光纤窗口分成多个区域段，在光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，这样可以防止光在光纤剥离点处泄漏过多，导致温度过高，并在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，使光剥除出来，得到初次处理的预设光纤窗口；具有光波导性能的垫片使光能够通过蓝宝石垫片层剥除出去，避免产生的热量集中在高折射率涂覆层上而使其烧毁；设置低折射率涂覆层于初次处理的预设光纤窗口，得到二次处理的预设光纤窗口，可起到约束光通过垫片的光波导作用，并防止灰尘掉落于高折射率涂覆层引起局部温度过高烧毁。

Description

包层功率剥离器及包层功率剥离器的制作方法
技术领域
本发明涉及光纤激光器技术领域，特别是涉及一种包层功率剥离器及包层功率剥离器的制作方法。
背景技术
光纤激光器与传统固体激光器相比，光纤激光器损耗小、阈值低、效率高，容易实现小巧、紧凑的结构设计，因此光纤激光器在光纤通信、传感、工业加工、国防和军事等领域被广泛应用。光纤激光器的增益光纤包括多种新型结构设计的掺杂光纤，如双包层光纤、光子晶体光纤。
在增益光纤的末端，激光中包含信号光的高阶模成分和未被吸收的泵浦光，这会极大地降低激光器的光束质量，为了提高光束质量，一般会在光纤的输出光纤上熔接或制作一个包层功率剥离器。
传统的包层功率剥离器包括光纤和光功率泄漏窗口，光纤是与激光器的输出光纤类型相匹配的光纤，光功率泄漏窗口是一种剥掉光纤的低折射涂覆层后用高折射率材料对裸光纤进行涂覆固化后的结构，由于泄漏光会从包层的四周散发出来，产生的热量会使温度迅速升高，当泄漏功率越大时，温度越高，这样会影响激光器的安全工作，甚至损坏激光器。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可以提升散热性能的包层功率剥离器及包层功率剥离器的制作方法。
一种包层功率剥离器的制作方法，包括：
获取预设光纤窗口，预设光纤窗口安放有具有光波导性能的垫片；
将预设光纤窗口分成多个区域段，其中，多个区域段包括光纤剥离点区域段和非光纤剥离点区域段；
在光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，并在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，得到初次处理的预设光纤窗口；
设置低折射率涂覆层于初次处理的预设光纤窗口，得到二次处理的预设光纤窗口。
上述包层功率剥离器的制作方法，首先获取预设光纤窗口，预设光纤窗口安放有具有光波导性能的垫片，将预设光纤窗口分成多个区域段，其中，多个区域段包括光纤剥离点区域段和非光纤剥离点区域段，在光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，这样可以防止光在光纤剥离点处泄漏过多，导致温度过高，并在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，使光剥除出来，得到初次处理的预设光纤窗口；具有光波导性能的垫片使光能够通过垫片剥除出去，避免产生的热量集中在高折射率涂覆层上而使其烧毁；设置低折射率涂覆层于初次处理的预设光纤窗口，得到二次处理的预设光纤窗口，可起到约束光通过垫片的光波导作用，并防止灰尘掉落于高折射率涂覆层引起高折射率涂覆层局部温度过高烧毁的情况，因此，通过上述包层功率剥离器的制作方法可以有效提升散热性能，无需另外配备水冷装置。
一种包层功率剥离器，根据上述包层功率剥离器的制作方法制成。
上述包层功率剥离器，根据上述包层功率剥离器的制作方法制成，首先获取预设光纤窗口，将预设光纤窗口安放于具有光波导性能的垫片，将预设光纤窗口分成多个区域段，其中，多个区域段包括光纤剥离点区域段和非光纤剥离点区域段；在光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，这样可以防止光在光纤剥离点处泄漏过多，导致温度过高，并在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，使光剥除出来；具有光波导性能的垫片使光能够通过垫片剥除出去，避免产生的热量集中在高折射率涂覆层上而使其烧毁；设置低折射率涂覆层于初次处理的预设光纤窗口，得到二次处理的预设光纤窗口，可起到约束光通过垫片的光波导作用，并防止灰尘掉落于高折射率涂覆层引起高折射率涂覆层局部温度过高烧毁的情况，因此，通过上述包层功率剥离器可以有效提升散热性能，无需另外配备水冷装置。
附图说明
图1为一个实施例中包层功率剥离器的制作方法的流程示意图；
图2为一个具体应用实施例中包层功率剥离器的结构示意图；
图3为一个具体应用实施例中包层功率剥离器的散热性能实验数据表格。
具体实施方式
如图1所示，一种包层功率剥离器的制作方法，包括：
S100，获取预设光纤窗口，预设光纤窗口安放有具有光波导性能的垫片。
预设光纤窗口可以是从某光纤上剥除外包层的一段，光波导性能是指引导光波在其中传播，光波导由光透明介质构成的传输光频电磁波的导行结构，光波导的传输原理不同于金属封闭波导，在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围的有限区域内传播。
具体地，具有光波导性能的垫片可以包括蓝宝石垫片，蓝宝石具有光波导的作用，折射率介于1.762-1.770之间，高折射率有利于光的剥除，具有光波导性能的蓝宝石垫片可以使光通过蓝宝石垫片剥除出去，避免产生的热量集中。
S200，将预设光纤窗口分成多个区域段，其中，多个区域段包括光纤剥离点区域段和非光纤剥离点区域段。
将预设光纤窗口分成多个区域段，光纤剥离点区域段指的是两端的区域段，非光纤剥离点区域段指的是除两端的区域段之外的区域段。具体地，比如在无源光纤上剥出一段12cm的窗口，将其分成12个区域段，两端的两个区域段即为光纤剥离点区域段，其余的十个区域段均为非光纤剥离点区域段。具体地，可以将预设光纤窗口分成多个相同长度的区域段，比如预设光纤窗口为12cm，将其分成12个区域段，每个区域段1cm，这样有利于光的均匀剥除。
S300，在光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，并在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，得到初次处理的预设光纤窗口。
低折射率涂覆层可以包括低折射率光学胶，具体可以是折射率为1.37的低折射率胶，高折射率涂覆层具体可以包括高折射率光学胶，光学胶是用于胶结透明光学元件的特种胶粘剂。在光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，通过光线照射以使低折射率涂覆层固化，通过涂覆低折射率光学胶可以使包层光不在光纤剥离点处剥除，从而降低温度；在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，通过光线照射以使高折射率涂覆层固化。具体地，在光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，并在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层的步骤可以包括：在光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，通过光线照射预设第一时长以使低折射率涂覆层固化，并在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，通过光线照射预设第二时长以使高折射率涂覆层固化，预设第一时长大于预设第二时长，高折射率涂覆层在较短时间的光线照射下即可凝固，过长的照射时间会使涂覆层变黄，影响包层光剥除及散热效果，而低折射率涂覆层需要较长的光线照射时间才能凝固。更为具体地，光线为紫外光，紫外线光固化是利用光引发剂或光敏剂的感光性，在紫外线光照射下光引发形成激发生态分子，分解成自由基或是离子，使不饱和有机物进行聚合、接技、交联等化学反应达到固化的目的。
在一个实施例中，在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层的步骤具体可以包括：在非光纤剥离点区域段的各区域段沿光纤剥离点方向分别设置折射率依次递增的高折射率涂覆层，在非光纤剥离点区域段分别从两端到中间设置折射率依次递增的高折射率涂覆层，可以使光均匀地剥除出来，达到良好的均匀散热性能。比如非光纤剥离点区域段包括十个区域段，从两端到中间分别设置折射率为1.40、1.42、1.45、1.46、1.47的高折射率涂覆层，从低到高的折射率使包层光能够沿光传输方向均匀在分段区域剥除。
S400，设置低折射率涂覆层于初次处理的预设光纤窗口，得到二次处理的预设光纤窗口。
在低折射率涂覆层和高折射率涂覆层固化后，设置低折射率涂覆层于初次处理的预设光纤窗口，通过光线照射以使低折射率涂覆层固化，可起到约束光通过垫片的光波导作用，并防止灰尘掉落于高折射率涂覆层引起高折射率涂覆层局部温度过高烧毁的情况。
上述包层功率剥离器的制作方法，首先获取预设光纤窗口，预设光纤窗口安放有具有光波导性能的垫片，将预设光纤窗口分成多个区域段，其中，多个区域段包括光纤剥离点区域段和非光纤剥离点区域段；在光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，这样可以防止光在光纤剥离点处泄漏过多，导致温度过高，并在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，使光剥除出来，得到初次处理的预设光纤窗口；具有光波导性能的垫片使光能够通过垫片剥除出去，避免产生的热量集中在高折射率涂覆层上而使其烧毁；设置低折射率涂覆层于初次处理的预设光纤窗口，得到二次处理的预设光纤窗口，可起到约束光通过垫片的光波导作用，并防止灰尘掉落于高折射率涂覆层引起高折射率涂覆层局部温度过高烧毁的情况，因此，通过上述包层功率剥离器的制作方法可以有效提升散热性能，无需另外配备水冷装置。
在一个实施例中，包层功率剥离器的制作方法中垫片的折射率大于高折射率涂覆层的折射率，有利于光的剥除。在另一个实施例中，包层功率剥离器的制作方法中低折射率涂覆层的折射率小于高折射率涂覆层的折射率，起到约束光的作用。
在一个实施例中，一种包层功率剥离器，根据上述包层功率剥离器的制作方法制成。
上述包层功率剥离器，根据上述包层功率剥离器的制作方法制成，首先获取预设光纤窗口，预设光纤窗口安放有具有光波导性能的垫片，将预设光纤窗口分成多个区域段，其中，多个区域段包括光纤剥离点区域段和非光纤剥离点区域段；在光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，这样可以防止光在光纤剥离点处泄漏过多，导致温度过高，并在非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，使光剥除出来，得到初次处理的预设光纤窗口；具有光波导性能的垫片使光能够通过垫片剥除出去，避免产生的热量集中在高折射率涂覆层上而使其烧毁；设置低折射率涂覆层于初次处理的预设光纤窗口，得到二次处理的预设光纤窗口，可起到约束光通过垫片的光波导作用，并防止灰尘掉落于高折射率涂覆层引起高折射率涂覆层局部温度过高烧毁的情况，因此，通过上述包层功率剥离器可以有效提升散热性能，无需另外配备水冷装置。
在一个具体应用实施例中，一种包层功率剥离器如图2所示，该包层功率剥离器的制作方法，包括：
1、在一段无源光纤上剥出一段12cm的窗口，固定于蓝宝石垫片上；
2、于光纤两端的光纤剥离点处点上一段低折射率胶，长度为1cm，所有分段区域的点胶长度均为1cm，之后用紫外光照射30s，至其固化，防止包层光集中在光纤剥离点处泄漏，造成温度过高而烧毁，起到保护光纤剥离点的作用；
3、在剥出的窗口上其它分段区域点上高折射率胶，折射率由两端向中间依次递增，依次为1.40、1.42、1.45、1.46、1.47，并用紫外光照射10s，至其固化，使包层光均匀地在分段点胶的区域剥除；
4、在点完分段区域高折射率胶之后，在其上方点上一段12cm的低折射率胶覆盖，用紫外光照射3mi，至其固化，约束光通过蓝宝石波导，并防止灰尘掉落于高折射率胶引起高折射率胶局部温度过高烧毁的情况。
通过实验证明，经该包层功率剥离器的制作方法制成的包层功率剥离器可以承受更高的剥除光功率，具体而言，输入24.4W的泵浦光，通过该包层功率剥离器，输出光功率为173mw，且稳定不上升，无劣化现象，剥除了99.29％的包层光。其次，经该包层功率剥离器的制作方法制成的包层功率剥离器具有良好的散热均匀性，具体如图3时间-温度表格所示，而且还具有良好的安全稳定性，将包层功率剥离器应用于150W脉冲光纤激光器中，拷机800小时，功率未出现明显下降，而常规包层功率剥离器拷机20小时，出现器件插损异常的状况，且功率下降46％。该包层功率剥离器中蓝宝石的光波导作用及其高折射率使包层光能够通过蓝宝石剥除出去，避免产生的热量集中在高折射率胶上而使高折射率胶烧毁；而在光纤剥离点处涂低折射率胶，可以防止包层光在光纤剥离点处泄漏过多，导致温度过高而烧毁；在分段高折射率胶的上方涂上一层低折射率胶则可起到约束光通过蓝宝石的光波导作用，并防止灰尘掉落于高折射率胶引起高折射率胶局部温度过高烧毁的情况；分段从两端到中间依次递增的高折射率胶可以使光均匀地剥除出来，达到良好的均匀散热性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种包层功率剥离器的制作方法，其特征在于，包括：
获取预设光纤窗口，所述预设光纤窗口安放有具有光波导性能的垫片，所述预设光纤窗口为剥除外包层的光纤段；
将所述预设光纤窗口分成多个区域段，其中，所述多个区域段包括光纤剥离点区域段和非光纤剥离点区域段，所述光纤剥离点区域段是指两端的区域段，所述非光纤剥离点区域段是指除两端的区域段之外的区域段；
在所述光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，并在所述非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，得到初次处理的预设光纤窗口；
设置所述低折射率涂覆层于所述初次处理的预设光纤窗口，得到二次处理的预设光纤窗口。
2.根据权利要求1所述的包层功率剥离器的制作方法，其特征在于，所述在所述非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层的步骤包括：
在所述非光纤剥离点区域段的各区域段沿光纤剥离点方向分别设置折射率依次递增的高折射率涂覆层，所述沿光纤剥离点方向分别设置折射率依次递增的高折射率涂覆层是指分别从两端到中间设置折射率依次递增的高折射率涂覆层。
3.根据权利要求1所述的包层功率剥离器的制作方法，其特征在于，所述在所述光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，并在所述非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层的步骤包括：
在所述光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，通过光线照射以使所述低折射率涂覆层固化，并在所述非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，通过光线照射以使所述高折射率涂覆层固化。
4.根据权利要求1所述的包层功率剥离器的制作方法，其特征在于，所述在所述光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，并在所述非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层的步骤包括：
在所述光纤剥离点区域段设置低折射率涂覆层，通过光线照射预设第一时长以使所述低折射率涂覆层固化，并在所述非光纤剥离点区域段设置高折射率涂覆层，通过光线照射预设第二时长以使所述高折射率涂覆层固化，所述预设第一时长大于所述预设第二时长。
5.根据权利要求3或4所述的包层功率剥离器的制作方法，其特征在于，所述光线为紫外光。
6.根据权利要求1所述的包层功率剥离器的制作方法，其特征在于，所述垫片的折射率大于所述高折射率涂覆层的折射率。
7.根据权利要求1所述的包层功率剥离器的制作方法，其特征在于，所述低折射率涂覆层的折射率小于所述高折射率涂覆层的折射率。
8.根据权利要求1所述的包层功率剥离器的制作方法，其特征在于，所述低折射率涂覆层包括低折射率光学胶，所述高折射率涂覆层包括高折射率光学胶。
9.根据权利要求1所述的包层功率剥离器的制作方法，其特征在于，所述多个区域段为多个相同长度的区域段。
10.一种包层功率剥离器，其特征在于，根据权利要求1-9中任意一项所述的包层功率剥离器的制作方法制成。
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