CN108750799A - 一种光纤盘绕结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光纤盘绕结构，属于光纤激光器技术领域。光纤盘绕结构包括盘绕主体；盘绕主体整体的外径相同，盘绕主体的外表面设置有连续的槽道，槽道沿盘绕主体的周向方向螺旋设置，槽道的槽壁形成限位机构，限位机构配置成用于限定光纤的径向移动。使用时，将光纤安装在槽道内，光纤螺旋绕置在槽道内。由于盘绕主体的外径相同，则保证了有效选模长度内的全段光纤的盘绕直径保持不变，其可以实现盘绕段连续抑制模式劣化。另外，由于槽道的槽壁形成限位机构，且限位机构能够限定光纤的径向移动，则当光纤安装在槽道内受到约束，不容易产生光纤崩裂的问题。

Description

一种光纤盘绕结构

技术领域

本发明涉及光纤激光器技术领域，具体而言，涉及一种光纤盘绕结构。

背景技术

激光器按照工作物质分类可分为气体激光器、液体激光器、固定激光器、半导体激光器和光纤激光器等。

其中，光纤激光器是用光纤作为工作物质的激光器，目前研究与使用最广泛的光纤激光器是掺杂稀土元素的光纤作为工作物质的掺稀土光纤激光器。其具有以下优点：玻璃光纤的可挠性能够带来小型化与集约化；可获得宽带的可调谐激光输出；散转换效率较高，激光阀值低等优点。

但是，光纤激光器在高功率激光放大的过程中，存在模式显著劣化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤盘绕结构，其可以抑制模式劣化，且可改善光纤崩裂的问题。

本发明是这样实现的：

一种光纤盘绕结构，包括：盘绕主体；

盘绕主体整体的外径相同，盘绕主体的外表面设置有连续的槽道，槽道沿盘绕主体的周向方向螺旋设置，槽道的槽壁形成限位机构，限位机构配置成用于限定光纤的径向移动。

进一步地，在本发明的一种实施例中：

槽道包括连通的入口槽和限位槽，入口槽与外界连通，限位槽设置在入口槽宽度方向的一侧，限位槽的槽壁形成限位机构。

进一步地，在本发明的一种实施例中：

限位机构包括第一限位部、第二限位部和第三限位部，第一限位部与第二限位部的夹角为90-150°，第三限位部与第二限位部的夹角为90-150°。

进一步地，在本发明的一种实施例中：

第一限位部与第二限位部的夹角为105-135°，第三限位部与第二限位部的夹角为105-135°。

进一步地，在本发明的一种实施例中：

第一限位部与第二限位部的夹角为第一夹角，第三限位部与第二限位部的夹角为第二夹角，第一夹角等于第二夹角。

进一步地，在本发明的一种实施例中：

第二限位部配置成与光纤的表面弧度相同。

进一步地，在本发明的一种实施例中：

限位槽被配置成其深度大于光纤的半径。

进一步地，在本发明的一种实施例中：

盘绕主体整体呈圆柱体。

进一步地，在本发明的一种实施例中：

盘绕主体整体为直棱柱。

一种光纤盘绕结构，光纤盘绕结构包括：盘绕主体以及光纤；

盘绕主体整体的外径相同，盘绕主体的外表面设置有连续的槽道，槽道沿盘绕主体的周向方向螺旋设置，槽道的槽壁形成限位机构，限位机构配置成用于限定光纤的径向移动；

光纤安装于槽道内，并由限位机构限定其径向移动。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的光纤盘绕结构，使用时，将光纤安装在槽道内，光纤螺旋绕置在槽道内。由于盘绕主体的外径相同，则保证了有效选模长度内的全段光纤的盘绕直径保持不变，其可以实现盘绕段连续抑制模式劣化。另外，由于槽道的槽壁形成限位机构，且限位机构能够限定光纤的径向移动，则当光纤安装在槽道内受到约束，不容易产生光纤崩裂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的光纤盘绕结构的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的盘绕主体的第一种槽道的部分结构示意图；

图3是本发明实施例提供的盘绕主体的第二种槽道的部分结构示意图；

图4是本发明实施例提供的盘绕主体的第三种槽道的部分结构示意图。

图标：10-光纤盘绕结构；100-盘绕主体；110-槽道；111-入口槽；112-限位槽；113a-第一限位部；113b-第二限位部；113c-第三限位部；200-光纤。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“深度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

纤激光器在高功率激光放大的过程中，存在模式显著劣化的问题。

为了解决上述问题，可将所有增益放大光纤全部盘绕为预设直径以使得高阶模溢出的方法以实现模式劣化抑制。

例如，可以通过碟式盘绕的结构，即将光纤一圈绕着一圈从内到外进行绕置。但是这种方法从内侧到外侧，盘绕直径越来越大，当盘绕直径大于有效选模直径后，就不再能实现光纤增益过程中的选模作用。因此，该方法不能实现增益光纤的全段等半径选模，存在明显的不足。

还可以通过柱形盘绕选模结构，该设计通过在圆柱形表面进行进行刻槽，将光纤在槽内由底部到顶部进行盘绕，优点是能够实现全段盘绕直径保持不变，可以实现全段选模。但是不足的是通常高功率光纤激光器的选模直径小，因此都要求圆柱直径小，因此光纤在柱形表面盘绕时，由于光纤外侧没有约束，盘绕产生向外的径向张力F容易引起光纤老化或者崩裂，难以实现长期有效使用，以及一定的抗振动等环境要求。

基于此，本实施例提供一种光纤盘绕结构10，请参照图1和图2。图1示出了光纤盘绕结构10的整体结构示意图；图2示出了槽道110的结构示意图。

其中，光纤盘绕结构10包括盘绕主体100和光纤200。盘绕主体100的外径相同，例如，盘绕主体100可为圆柱体或直棱柱。其中，直棱柱可选择正四棱柱、正六棱柱等。

需要说明的是，圆柱体和直棱柱的上下表面为平行设置，但在本实施例中，对盘绕主体100的上下表面不做限定，上下表面可以是平面，也可以不是平面；上下表面可以平行设置，也可以不平行设置，只要保证盘绕主体100的外径相等即可。

盘绕主体100的外表面设置有连续的槽道110，槽道110沿盘绕主体100的周向方向螺旋设置。即槽道110沿盘绕主体100的顶部螺旋延伸至盘绕主体100的底部。槽道110的槽壁形成限位机构，限位机构配置成用于限定光纤200的径向移动。其中，光纤200安装于槽道110内，并由限位机构限定其径向移动。需要说明的是，在本实施例中，槽道110的深度保持基本一致。

使用时，将光纤200安装在槽道110内，从盘绕主体100的顶部向底部螺旋绕置。由于盘绕主体100的外径相同，则保证了有效选模长度内的全段光纤200的盘绕直径保持不变，其可以实现盘绕段连续抑制模式劣化。另外，由于槽道110的槽壁形成限位机构，且限位机构能够限定光纤200的径向移动，则当光纤200安装在槽道110内受到约束，不容易产生光纤200崩裂的问题。

具体地，请参照图2，槽道110包括连通的入口槽111和限位槽112，入口槽111与外界连通，限位槽112设置在入口槽111宽度方向的一侧，限位槽112的槽壁形成限位机构。如图2所示，限位槽112设置在入口槽111下方且与入口槽111连通。

在对盘绕主体100进行刻槽时，可以先沿盘绕主体100的周向方向刻上螺旋式的入口槽111，其中，入口槽111的深度应大于光纤200的外径，这样光纤200才能穿过入口槽111进入到限位槽112中。入口槽111刻好后，在入口槽111的下方直接刻上限位槽112，以使得限位槽112的开口与入口槽111连通。

使用时，将光纤200从入口槽111穿过然后绕置在限位槽112内，限位槽112的槽壁对光纤200具有限位作用，可限制光纤200的径向移动，光纤200不容易产生崩裂的问题。

为了使得安装在限位槽112的光纤200能够更稳定地限制在限位槽112内，本实施例的限位槽112的深度大于光纤200的半径。一种可选实施例中，限位槽112的深度基本等于光纤200的直径，请参照图3。当限位槽112的深度等于光纤200的直径时，光纤200被置于限位槽112后，光纤200的最上端基本与限位槽112的槽口齐平，也即是与入口槽111的槽壁平面齐平。另一种可选实施例中，当限位槽112的深度略大于光纤200的直径时，光纤200被置于限位槽112后，光纤200的最上端位于限位槽112槽口的下方。在上述情况下，光纤200的两侧由于受到限位槽112更多的约束，不容易从限位槽112中脱离到入口槽111内，从而能够更好地防止光纤200崩裂。

发明人发现限位槽112的槽壁形成的限位机构的形状对光纤200的规定效果有一定影响。请参照图2-图4，在本实施例中，限位机构包括第一限位部113a、第二限位部113b和第三限位部113c。需要说明的是，限位槽112的尺寸是根据使用光纤200的规格来进行设计的。在一种可选的实施例中，第一限位部113a、第二限位部113b和第三限位部113c均为平面，请参照图2和图3。第一限位部113a与第二限位部113b的夹角为90-150°，第三限位部113c与第二限位部113b的夹角为90-150°。其中，第二限位部113b对应于限位槽112的底部，第一限位部113a和第三限位部113c对应于限位槽112的左右两侧，将第一限位部113a与第二限位部113b的夹角设置为90-150°以及第三限位部113c与第二限位部113b的夹角为90-150°时，由于限位槽112上下内径一样或者限位槽112上部的内径略大于下部的内径，这样可以避免光纤200不易卡进限位槽112的情况，也可以避免因限位槽112上部与下部的内径相差太大导致对光纤200的约束较弱的问题。在一种可选的实施例中，第一限位部113a与第二限位部113b的夹角为105-135°，第三限位部113c与第二限位部113b的夹角为105-135°。

另外，在本实施例中，将第一限位部113a与第二限位部113b的夹角定义为第一夹角，将第三限位部113c与第二限位部113b的夹角定义为第二夹角，其中，第一夹角等于第二夹角。由于第一夹角等于第二夹角，则第一限位部113a与第三限位部113c对光纤200的约束作用是均匀的，平衡的，更有利于将光纤200约束在限位槽112内。

在一种可选的实施例中，第二限位部113b为凹面，该凹面与光纤200的表面弧度相等，请参照图4。当光纤200置于限位槽112时，光纤200的底部与第二限位部113b贴合。这样设置的好处是，第二限位部113b与光纤200具有多个接触点，即能够有多个作用力，凹面的第二限位部113b对光纤200具有更好地限制、约束作用。

本实施例的光纤盘绕结构10的工作原理：

使用时，将光纤200安装在槽道110内，从盘绕主体100的顶部向底部螺旋绕置。由于盘绕主体100的外径相同，则保证了有效选模长度内的全段光纤200的盘绕直径保持不变，其可以实现盘绕段连续抑制模式劣化。另外，由于槽道110的槽壁形成限位机构，且限位机构能够限定光纤200的径向移动，则当光纤200安装在槽道110内受到约束，不容易产生光纤200崩裂的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤盘绕结构，其特征在于，包括：

盘绕主体，所述盘绕主体整体的外径相同，所述盘绕主体的外表面设置有连续的槽道，所述槽道沿所述盘绕主体的周向方向螺旋设置，所述槽道的槽壁形成限位机构，所述限位机构配置成用于限定光纤的径向移动。

2.根据权利要求1所述的光纤盘绕结构，其特征在于，所述槽道包括连通的入口槽和限位槽，所述入口槽与外界连通，所述限位槽设置在所述入口槽宽度方向的一侧，所述限位槽的槽壁形成所述限位机构。

3.根据权利要求2所述的光纤盘绕结构，其特征在于，所述限位机构包括第一限位部、第二限位部和第三限位部，所述第一限位部与所述第二限位部的夹角为90-150°，所述第三限位部与所述第二限位部的夹角为90-150°。

4.根据权利要求3所述的光纤盘绕结构，其特征在于，所述第一限位部与所述第二限位部的夹角为105-135°，所述第三限位部与所述第二限位部的夹角为105-135°。

5.根据权利要求3所述的光纤盘绕结构，其特征在于，所述第一限位部与第二限位部的夹角为第一夹角，所述第三限位部与所述第二限位部的夹角为第二夹角，所述第一夹角等于第二夹角。

6.根据权利要求3所述的光纤盘绕结构，其特征在于，所述第二限位部配置成与光纤的表面弧度相同。

7.根据权利要求2所述的光纤盘绕结构，其特征在于，所述限位槽被配置成其深度大于光纤的半径。

8.根据权利要求1-7任一项所述的光纤盘绕结构，其特征在于，所述盘绕主体整体为圆柱体。

9.根据权利要求1-7任一项所述的光纤盘绕结构，其特征在于，所述盘绕主体整体为直棱柱。

10.一种光纤盘绕结构，其特征在于，所述光纤盘绕结构包括：

盘绕主体，所述盘绕主体整体的外径相同，所述盘绕主体的外表面设置有连续的槽道，所述槽道沿所述盘绕主体的周向方向螺旋设置，所述槽道的槽壁形成限位机构，所述限位机构配置成用于限定光纤的径向移动；以及

光纤，所述光纤安装于所述槽道内，并由所述限位机构限定其径向移动。