CN108336635A - 一种高功率包层光剥除器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高功率激光器技术领域，特别涉及一种高功率包层光剥除器。包括主光纤、玻璃棒及封装外壳，其中主光纤的外圆周上沿周向至少设有一个玻璃棒，玻璃棒与主光纤平行，封装外壳套装于主光纤的外侧，玻璃棒封装于封装外壳的内部。本发明通过主光纤与玻璃棒连接，实现包层光能量转移，在石英棒上降低光能量密度，然后通过石英棒和封装外壳接触，该结构在无主动冷却的条件下，提高器件的热处理能力，即可实现CPS的热处理，降低生产成本。

Description

一种高功率包层光剥除器
技术领域
本发明属于高功率激光器技术领域，特别涉及一种高功率包层光剥除器。
背景技术
光纤激光器或者放大器中，输出光纤中的包层光能量主要来自于残余泵浦光、光纤熔接点处泄露到包层的信号光以及包层模式的信号光。激光器高功率运行时，若这些包层光不及时处理掉，会直接影响激光器的光束质量，损坏光学准直器件，影响激光器的稳定性。所以，包层光剥离器(Cladding Power Stripper，CPS)在光纤激光器中具有至关重要的作用。
现有的包层光剥离器装置，采用光纤内包层部分剥离成阶梯形式和涂高折射率胶的方式，这种方式降低了光纤机械强度，同时由于高折射率光学胶的存在，不能承受高功率的剥除。
发明内容
针对上述问题中，本发明的目的在于解决一种高功率包层光剥除器，以解决现有包层光剥离器装置的光纤机械强度低，不能承受高功率剥除的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高功率包层光剥除器，包括主光纤、玻璃棒及封装外壳，其中主光纤的外圆周上沿周向至少设有一个玻璃棒，所述玻璃棒与所述主光纤平行，所述封装外壳套装于所述主光纤的外侧，所述玻璃棒封装于所述封装外壳的内部。
所述主光纤包括主光纤纤芯、主光纤内包层及主光纤外包层，其中主光纤内包层包覆于所述主光纤纤芯的外侧，所述玻璃棒贴合于所述主光纤内包层的外侧，所述主光纤内包层的外侧包裹有主光纤外包层，所述玻璃棒的两端与所述主光纤外包层之间留有间隙。
所述玻璃棒与所述主光纤内包层之间的贴合处通过胶粘接、氢氧焰熔融或者激光烧结的方式实现固定连接。
所述贴合处不满足光的全反射条件，实现包层光泄露。
当所述贴合处采用光学胶层固定时，所述光学胶层的折射率大于所述主光纤内包层的折射率。
所述主光纤纤芯的折射率大于所述主光纤内包层的折射率。
所述玻璃棒为石英棒。
所述封装外壳的两端通过光学胶层与所述主光纤连接，所述玻璃棒与所述封装外壳的内壁接触。
所述封装外壳包括相互连接的上封装外壳和下封装外壳。
所述封装外壳的材质采用铝或铜。
本发明的优点及有益效果是：
本发明提供的一种高功率包层光剥除器，通过破坏光纤表面的波导结构实现包层光剥离，然后在光纤表面连接石英玻璃棒来降低光纤的热量密度，实现新型结构的高功率CPS，同时没有降低主光纤的机械强度。
本发明通过光纤内包层和石英玻璃棒连接，实现包层光能量转移，在石英棒上降低光能量密度，然后通过石英棒和封装外壳接触，该结构在无主动冷却的条件下，提高器件的热处理能力，即可实现CPS的热处理，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的侧视图。
图中：1为主光纤；2为主光纤外包层；3为玻璃棒；4为主光纤内包层；5为主光纤纤芯；6为封装外壳；7为光学胶层；8为贴合处。
具体实施方式
现有的包层光剥离器装置，采用光纤内包层部分剥离成阶梯形式和涂高折射率胶的方式，这种方式降低了光纤机械强度，同时由于高折射率光学胶的存在，不能承受高功率的剥除。
为此，本发明提供一种高功率包层光剥除器，通过破坏光纤表面的波导结构实现包层光剥离，然后在光纤表面连接石英玻璃棒来降低光纤的热量密度，实现新型结构的高功率CPS。
本发明通过光纤包层和石英玻璃棒连接，实现光能量转移，在石英棒上降低光能量密度，然后通过石英棒和封装外壳接触；该结构在无主动冷却的条件下，即可实现CPS的热处理，生成成本低。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1-2所示，本发明提供的一种高功率包层光剥除器，包括主光纤1、玻璃棒3及封装外壳6，其中主光纤1的外圆周上沿周向至少设有一个玻璃棒3，玻璃棒3与主光纤1平行，封装外壳6套装于主光纤1的外侧，玻璃棒3封装于封装外壳6的内部。
主光纤1包括主光纤纤芯5、主光纤内包层4及主光纤外包层2，其中主光纤内包层4包覆于主光纤纤芯5的外侧，玻璃棒3贴合于主光纤内包层4的外侧，主光纤内包层4的外侧包裹有主光纤外包层2，玻璃棒3的两端与主光纤外包层2之间留有间隙，不直接接触。主光纤纤芯5的折射率大于主光纤内包层4的折射率。
玻璃棒3与主光纤内包层4之间的贴合处8通过胶粘接、氢氧焰熔融或者激光烧结的方式实现固定连接。玻璃棒3与主光纤内包层4之间的贴合处8不满足光的全反射条件，实现包层光泄露。
当贴合处8采用光学胶层固定时，光学胶层的折射率大于主光纤内包层4的折射率，同时要控制胶量。
封装外壳6的两端通过光学胶层7与主光纤1的主光纤外包层2连接，玻璃棒3封装在封装外壳6内部，玻璃棒3的外表面与封装外壳6的内壁接触，玻璃棒上的光热量通过封装外壳6及时传输到空气中。
优选地，主光纤1的外圆周上均布有多个玻璃棒3，多个玻璃棒3等长、且端部靠齐。
封装外壳6包括通过胶粘接的上封装外壳6和下封装外壳6。封装外壳6的材质采用导热性能良好的铝或铜，实现对CPS的结构保护和热量传输。
本发明的工作原理是：
本发明采用自动切换散热方式，通过破坏光纤表面的波导结构实现包层光剥离，主光纤内包层和玻璃棒贴合，从主光纤内包层泄露的光直接散射到玻璃棒中，进而降低光热量密度，实现新型结构的高功率CPS；然后玻璃棒上的光热量通过封装外壳及时传输到空气中，实现CPS的热量处理。
优选地，玻璃棒3为石英棒。主光纤1上去除一段光纤外包层2并且处理干净，在主光纤内包层4的周围粘接多个等长的石英棒，石英棒的外面设置封装外壳6，封装外壳6的两端与主光纤外包层2粘接，将多个石英棒封装于内部，多个石英棒与封装外壳6之间没有导热胶层，各石英棒直接和封装外壳6的内壁接触。石英棒的直径可以根据实际操作设定，在石英棒与主光纤内包层4之间的贴合处8，包层光通过散射的方式传递到石英棒上，在石英棒上降低光能量密度，然后光能量通过金属材质的封装外壳6散失到空气中，实现CPS的热量处理。
本发明的实施例中，石英棒的长度为5cm，石英棒的个数≥1；石英棒与主光纤内包层4之间的贴合处8可以通过高折胶粘接、氢氧焰熔融或者激光烧结的方式实现。
本发明提供的包层光剥除器，生产成本低，通过光纤内包层和石英玻璃棒连接，实现光能量转移，在石英棒上降低光能量密度，然后通过石英棒和封装外壳接触。该结构在无主动冷却的条件下，即可实现CPS的热处理，同时没有降低主光纤的机械强度。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高功率包层光剥除器，其特征在于，包括主光纤(1)、玻璃棒(3)及封装外壳(6)，其中主光纤(1)的外圆周上沿周向至少设有一个玻璃棒(3)，所述玻璃棒(3)与所述主光纤(1)平行，所述封装外壳(6)套装于所述主光纤(1)的外侧，所述玻璃棒(3)封装于所述封装外壳(6)的内部。
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，所述主光纤(1)包括主光纤纤芯(5)、主光纤内包层(4)及主光纤外包层(2)，其中主光纤内包层(4)包覆于所述主光纤纤芯(5)的外侧，所述玻璃棒(3)贴合于所述主光纤内包层(4)的外侧，所述主光纤内包层(4)的外侧包裹有主光纤外包层(2)，所述玻璃棒(3)的两端与所述主光纤外包层(2)之间留有间隙。
3.根据权利要求2所述的高功率包层光剥除器，其特征在于，所述玻璃棒(3)与所述主光纤内包层(4)之间的贴合处(8)通过胶粘接、氢氧焰熔融或者激光烧结的方式实现固定连接。
4.根据权利要求3所述的高功率包层光剥除器，其特征在于，所述贴合处(8)不满足光的全反射条件，实现包层光泄露。
5.根据权利要求3所述的高功率包层光剥除器，其特征在于，当所述贴合处(8)采用光学胶层固定时，所述光学胶层的折射率大于所述主光纤内包层(4)的折射率。
6.根据权利要求2所述的高功率包层光剥除器，其特征在于，所述主光纤纤芯(5)的折射率大于所述主光纤内包层(4)的折射率。
7.根据权利要求2所述的高功率包层光剥除器，其特征在于，所述玻璃棒(3)为石英棒。
8.根据权利要求1所述的高功率包层光剥除器，其特征在于，所述封装外壳(6)的两端通过光学胶层(7)与所述主光纤(1)连接，所述玻璃棒(3)与所述封装外壳(6)的内壁接触。
9.根据权利要求1所述的高功率包层光剥除器，其特征在于，所述封装外壳(6)包括相互连接的上封装外壳(6)和下封装外壳(6)。
10.根据权利要求1所述的高功率包层光剥除器，其特征在于，所述封装外壳(6)的材质采用铝或铜。
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