CN108761636A - 一种能吸收包层光的光纤结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能吸收包层光的光纤结构，包括纤芯，在纤芯外周设置有内包层，在内包层外周设置有外包层，沿光纤长度方向每隔一定距离设置有一组级联双锥结构，所述级联双锥结构包括相互间隔一定距离的双锥结构A和双锥结构B，沿光纤信号传递方向在双锥结构A和双锥结构B的外周设置有散热胶；本发明还涉及一种能吸收包层光的光纤结构的制作方法。本发明可以把包层中的特定波长的残余光置于损耗波谷的位置，使其在传播的过程中损耗最大并损耗消失，同时能将在纤芯中传导的信号波长的光置于波峰的位置，使其在传播的过程中几乎没有损耗，再通过散热胶和水冷座把光纤中产生的热量带走，最终达到了剥除包层光的目的。

Description

一种能吸收包层光的光纤结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种能吸收包层光的光纤结构及其制作方法。
技术背景
在大功率光纤激光器中，包层光剥除器是其中的关键部件之一。现有的包层光剥除的方法大致分为两种，一种是保留发生全反射的条件，例如在内包层涂一层高折射率胶或在内包层表面镀上石墨烯，金属，蓝宝石等高导热性质的膜(或基质)；另一种是通过破坏全反射发生条件来完成的，例如对内包层石英表面通过某种技术手段人为引入缺陷，如通过酸腐蚀让表面凹凸不平变得粗糙，使得全反射发生的入射角条件不满足。现有的公开技术具体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）等。
现有公开的文献Babazadeh A, Nasirabad R R, Norouzey A, et al. Robustcladding light stripper for high-power fiber lasers using soft metals[J].Applied optics, 2014, 53(12): 2611-2615，该文献公开了一种利用金属包裹或者镀上石墨烯等制备包层光剥除器的方案，该方案新颖，但是其剥离能力有限，并且镀膜技术较为复杂。
现有公开的文献Poozesh R, Norouzy A, Golshan A H, et al. A novelmethod for stripping cladding lights in high power fiber lasers andamplifiers[J]. Journal of Lightwave Technology, 2012, 30(20): 3199-3202，该文献公开了一种利用腐蚀的方法破坏全反射面，在无主动冷却条件下，腐蚀型的包层光剥除器将包层光直接散射至空气中，大大提高了器件的热处理能力，在高功率应用中具有很大的优势，但是由于用氢氟酸腐蚀，不是绿色制造，并且其工艺较为复杂，难以控制。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种能吸收包层光的光纤结构及其制作方法，可以把包层中的特定波长的残余光置于损耗波谷的位置，使其在传播的过程中损耗最大并损耗消失，同时能将在纤芯中传导的信号波长的光置于波峰的位置，使其在传播的过程中几乎没有损耗，再通过散热胶和水冷座把光纤中产生的热量带走，最终达到了剥除包层光的目的。
本发明的技术方案是：一种能吸收包层光的光纤结构，包括纤芯，在纤芯外周设置有内包层，在内包层外周设置有外包层，沿光纤长度方向每隔一定距离设置有一组级联双锥结构，所述级联双锥结构包括相互间隔一定距离的双锥结构A和双锥结构B，沿光纤信号传递方向在双锥结构A和双锥结构B的外周设置有散热胶。
进一步的，所述双锥结构A和双锥结构B的锥腰之间间隔1-3cm，双锥结构A和双锥结构B的锥腰直径为50-70微米，每组双锥结构相互间隔5~10cm。
进一步的，在双锥结构A和双锥结构B的外周设置有用以给光纤降温散热的水冷座，光纤通过散热胶粘附在水冷座上。
进一步的，所述水冷座中心设置有用以敷设光纤的V型槽，所述V型槽旁侧设置有水冷腔，在水冷座外周壁上设置有与水冷腔连通的进水孔和出水孔。
本发明提供的另一种技术方案是：一种能吸收包层光的光纤结构的制作方法，包括所述的能吸收包层光的光纤结构，其特征在于：
（1）取市面的普通光纤，用光纤剥除器对设置双锥结构位置处的光纤进行剥除，制造双锥结构A和双锥结构B，对每组双锥结构位置处的光纤剥除长度为6~8cm；
（2）采用拉锥的方法，如用二氧化碳激光器熔融拉制形成级联双锥结构，使双锥结构A和双锥结构B的锥腰之间间隔1-3cm，双锥结构A和双锥结构B的锥腰直径为50-70微米，每组双锥结构相互间隔5~10cm，既前一组级联双锥结构的双锥结构B的后端与后一组级联双锥结构的双锥结构A的前端之间间隔5~10cm；
（3）在每组级联双锥结构的光纤外周涂抹散热胶，再将光纤穿过水冷座，使每组级联双锥结构的光纤外周均包裹着一个水冷座，将水冷座的进水孔和出水孔与水管相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明可以把包层中的特定波长的残余光置于损耗波谷的位置，使其在传播的过程中损耗最大并损耗消失，同时能将在纤芯中传导的信号光置于波峰的位置，使其在传播的过程中几乎没有损耗；
（2）再通过散热胶和水冷座把光纤中产生的热量带走，防止光纤过热，影响信号光传播。
为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明图1的左视图；
图3为本发明图2的剖视图；
图4为本发明图3为安装水冷座的结构示意图；
图中：10-光纤；11-外包层；12-内包层；13-纤芯；14-级联双锥结构；15-双锥结构A；16-双锥结构B；20-水冷座；21-水冷腔；22-进水孔；23-出水孔；30-散热胶。
具体实施方式
如图1~4所示，一种能吸收包层光的光纤结构，包括纤芯13，在纤芯13外周设置有内包层12，在内包层12外周设置有外包层11，沿光纤10长度方向每隔一定距离设置有一组级联双锥结构14，所述级联双锥结构14包括相互间隔一定距离的双锥结构A15和双锥结构B16，沿光纤信号传递方向在双锥结构A15和双锥结构B16的外周设置有散热胶30，当包层内的非信号光经过级联双锥结构14时，级联双锥结构14能将特定波长的非信号光置于损耗波谷的位置，使非信号光衰弱，当纤芯13中的信号光经过级联双锥结构14时，双锥结构能将信号光置于波峰的位置，使信号光几乎没有损耗。
本实施例中，所述双锥结构A15和双锥结构B16的锥腰之间间隔1-3cm，双锥结构A15和双锥结构B16的锥腰直径为50-70微米，每组双锥结构相互间隔5~10cm。
本实施例中，在双锥结构A15和双锥结构B16的外周设置有用以给光纤10降温散热的水冷座20，光纤10通过散热胶30粘附在水冷座20上，水冷座20能将光纤10中产生的热量及时带走，防止光纤10过热，影响信号光传播。
本实施例中，所述水冷座20中心设置有用以敷设光纤10的V型槽，所述V型槽旁侧设置有水冷腔21，在水冷座20外周壁上设置有与水冷腔21连通的进水孔22和出水孔23。
一种能吸收包层光的光纤结构的制作方法，包括所述的能吸收包层光的光纤结构，其特征在于：
（1）取市面的普通光纤10，用光纤剥除器对设置双锥结构位置处的光纤10进行剥除，制造双锥结构A15和双锥结构B16，对每组双锥结构位置处的光纤10剥除长度为6~8cm；
（2）采用拉锥的方法，如用二氧化碳激光器熔融拉制形成级联双锥结构14，使双锥结构A15和双锥结构B16的锥腰之间间隔1-3cm，双锥结构A15和双锥结构B16的锥腰直径为50-70微米，每组双锥结构相互间隔5~10cm，既前一组级联双锥结构14的双锥结构B16的后端与后一组级联双锥结构14的双锥结构A15的前端之间间隔5~10cm；
（3）在每组级联双锥结构14的光纤10外周涂抹散热胶30，再将光纤10穿过水冷座20，使每组级联双锥结构14的光纤10外周均包裹着一个水冷座20，将水冷座20的进水孔22和出水孔23与水管相连。
上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种能吸收包层光的光纤结构，其特征在于：包括纤芯，在纤芯外周设置有内包层，在内包层外周设置有外包层，沿光纤长度方向每隔一定距离设置有一组级联双锥结构，所述级联双锥结构包括相互间隔一定距离的双锥结构A和双锥结构B，沿光纤信号传递方向在双锥结构A和双锥结构B的外周设置有散热胶。
2.根据权利要求1所述的能吸收包层光的光纤结构，其特征在于：所述双锥结构A和双锥结构B的锥腰之间间隔1-3cm，双锥结构A和双锥结构B的锥腰直径为50-70微米，每组双锥结构相互间隔5~10cm。
3.根据权利要求1所述的能吸收包层光的光纤结构，其特征在于：在双锥结构A和双锥结构B的外周设置有用以给光纤降温散热的水冷座，光纤通过散热胶粘附在水冷座上。
4.根据权利要求1所述的能吸收包层光的光纤结构，其特征在于：所述水冷座中心设置有用以敷设光纤的V型槽，所述V型槽旁侧设置有水冷腔，在水冷座外周壁上设置有与水冷腔连通的进水孔和出水孔。
5.一种能吸收包层光的光纤结构的制作方法，包括如权利要求1所述的能吸收包层光的光纤结构，其特征在于：
（1）取市面的普通光纤，用光纤剥除器对设置双锥结构位置处的光纤进行剥除，制造双锥结构A和双锥结构B，对每组双锥结构位置处的光纤剥除长度为6~8cm；
（2）采用拉锥的方法，如用二氧化碳激光器熔融拉制形成级联双锥结构，使双锥结构A和双锥结构B的锥腰之间间隔1-3cm，双锥结构A和双锥结构B的锥腰直径为50-70微米，每组双锥结构相互间隔5~10cm，既前一组级联双锥结构的双锥结构B的后端与后一组级联双锥结构的双锥结构A的前端之间间隔5~10cm；
（3）在每组级联双锥结构的光纤外周涂抹散热胶，再将光纤穿过水冷座，使每组级联双锥结构的光纤外周均包裹着一个水冷座，将水冷座的进水孔和出水孔与水管相连。
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