CN110492343A - 一种返回光处理装置及高功率光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种返回光处理装置，该处理装置包括第一光纤和第二光纤；第一光纤和第二光纤熔接连接；第二光纤的直径不大于第一光纤的直径；在第二光纤的输入端一侧的包层上设置第一返回光部，该第一返回光部用于导出第一光纤的纤芯中的返回光；在第二光纤的输出端的端面上开设切斜角，在该切斜角上设置第二返回光部，该第二返回光部用于导出第二光纤的纤芯中的返回光。本发明还公开了一种高功率光纤激光器。本发明的返回光处理装置结构简单、尺寸小，能够稳定、高效、简易地处理光纤纤芯中的返回光，增加了整个高功率光纤激光器的稳定性，同时也满足了高功率光纤激光器小型化的量产需求。
Description
技术领域
本发明涉及高功率光纤激光器领域，主要是涉及一种返回光处理装置及高功率光纤激光器。
背景技术
高功率光纤激光器凭借光束质量好、转化效率高、输出功率稳定和柔性输出等多种优势，已广泛应用于工业加工及科研应用等方向。
在高功率光纤激光器中，一般采用前向泵浦(前向泵浦：泵浦光输入方向与激光输出方向一致的泵浦方式)、后向泵浦(后向泵浦：泵浦光输入方向与激光输出方向相反的泵浦方式)或者双向泵浦结构来实现激光导出，由于存在菲涅尔反射、高反光反射率不能达到100％及非线性效应等原因，总会产生与所需激光传输方向相反的后向激光，严重地影响了高功率光纤激光器的稳定性。
目前现有技术中的返回光处理装置主要依靠水冷吸收斗来实现回光处理，参见图1，图1为现有技术中的一个水冷吸收斗的结构示意图，该水冷吸收斗通过准确地固定返回光输出光纤的位置，返回光入射到吸收斗内部进而转化为热能，再通过水冷带走热能以实现返回光的消耗，该装置的结构设计较为复杂、可靠性低，无法满足高功率光纤激光器小型化、轻量化的发展需求。
而且这种返回光处理装置还存在稳定性差、挥发物污染、调试困难等缺点。
发明内容
本发明基于背景技术中提出的问题，提供了一种返回光处理装置及高功率光纤激光器，该返回光处理装置无需引入多余器件，即可以实现返回光的收集处理，操作简易、性能稳定、环境适用性强，也进一步地满足了高功率光纤激光器的应用需求，从而解决上述背景技术中存在的至少一个技术问题。
第一方面，本发明提出一种返回光处理装置，该处理装置包括第一光纤和第二光纤；所述第一光纤和第二光纤熔接连接；所述第二光纤的直径不大于所述第一光纤的直径；
在第二光纤的输入端一侧的包层上设置第一返回光部，该第一返回光部用于导出第一光纤的纤芯中的返回光；
在第二光纤的输出端的端面上开设切斜角，在该切斜角上设置第二返回光部，该第二返回光部用于导出第二光纤的纤芯中的返回光。
可选的，在第一返回光部和/或第二返回光部上涂抹高折射率的胶水。
可选的，在第一返回光部和/或第二返回光部上进行刻蚀以形成至少一个孔槽。
可选的，所述第二光纤的直径小于所述第一光纤的直径，所述第一光纤和第二光纤同轴熔接。
可选的，所述第二光纤的直径等于所述第一光纤的直径，所述第一光纤和第二光纤偏心熔接。
可选的，所述切斜角的角度为5～10°。
可选的，其特征在于：在第二光纤的输出端熔接第三光纤，所述第三光纤的直径小于或等于第二光纤的直径。
可选的，所述高折射率的胶水包括RI5246或者A332型号的胶水。
可选的，所述孔槽成排排列或任意随机地排列。
第二方面，本发明提出一种高功率光纤激光器，所述高功率光纤激光器包括如上任一项所述的返回光处理装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的返回光处理装置通过将第一光纤和第二光纤熔接连接；且第二光纤的直径不大于第一光纤的直径；在第二光纤的输入端一侧的包层上设置第一返回光部，用于导出第一光纤的纤芯中的返回光；在第二光纤的输出端的端面上开设切斜角，在该切斜角上设置第二返回光部，用于导出第二光纤的纤芯中的返回光，该返回光处理装置结构简单、尺寸小，能够稳定、高效、简易地处理光纤纤芯中的返回光，增加了整个高功率光纤激光器的稳定性，同时也满足了高功率光纤激光器小型化的量产需求。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1为现有技术中的标准水冷吸收斗的一个结构示意图；
图2是本发明实施例提供的返回光装置中的光纤结构示意图。
其中，10为第一光纤,11为第一光纤纤芯、12为第一光纤包层、13为第一涂覆层；
20为第二光纤，21为第二光纤纤芯、22为第二光纤包层、23为第二涂覆层；
30为第一返回光部，A为第一返回光；
40为第二返回光部，B为第二返回光。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
在光纤技术领域，光纤一般都是由纤芯、包层和涂覆层这三部分组成，这三部分的折射率依次降低，从而使纤芯中的激光能够满足全反射条件进行传输；一般情况下，纤芯的激光只能通过光纤的端面导出，但是这种导出方式仅能导出部分激光，还会有很大一部分激光未被导出，进而又重新返回光纤的纤芯中，影响了高功率光纤激光器的稳定性。
本实施例中的返回光处理装置意在更加稳定、高效、简易地处理光纤纤芯中的返回光，从而增加了整个高功率光纤激光器的稳定性，同时也满足了高功率光纤激光器小型化的量产需求，本实施例中的返回光处理装置除了可以使激光可以从光纤的端面导出，还可以从光纤的包层输出大部分激光返回光，下面将具体说明本实施的返回光处理装置的具体结构。
参见图2，图2是本发明实施例提供的返回光处理装置中的光纤结构示意图，该处理装置包括第一光纤10和第二光纤20；所述第一光纤10和第二光纤20熔接连接；所述第二光纤20的直径不大于所述第一光纤10的直径；
所述第一光纤10包括第一光纤纤芯11，在所述第一光纤纤芯11外包有第一光纤包层12，在所述第一光纤包层12外部涂覆有第一涂覆层13；
所述第二光纤20包括第二光纤纤芯21，在所述第二光纤纤芯21外包有第二光纤包层22，在所述第二光纤包层22外部涂覆有第二涂覆层23；
在第二光纤20的输入端一侧的包层(即第二光纤包层22)上设置第一返回光部30，该第一返回光部30用于导出第一光纤10的纤芯(即第一光纤纤芯11)中的返回光；
在第二光纤20的输出端的端面上开设切斜角，开设切斜角是为了防止激光因菲涅耳反射返回激光器；在该切斜角上设置第二返回光部40，该第二返回光部40用于导出第二光纤20的纤芯中(即第二光纤纤芯21)的返回光。
本实施例中的第一光纤10和第二光纤20均可以是无源光纤。
可选的，在第一返回光部30和/或第二返回光部40上涂抹高折射率的胶水；优选的，该高折射率的胶水的折射率不小于1.47，例如可以是RI5246或者A332等型号的胶水。
可选的，在第一返回光部30和/或第二返回光部40上进行刻蚀以形成至少一个孔槽；优选的，所述孔槽可以是成排排列，也可以是任意随机地排列在第一返回光部30的外表面。
可选的，所述第二光纤20的直径小于所述第一光纤10的直径，所述第一光纤10和第二光纤20同轴熔接。
可选的，所述第二光纤20的直径等于所述第一光纤10的直径，所述第一光纤10和第二光纤20偏心熔接。
可选的，所述切斜角的角度为5～10°；可以理解的是，在其他实施例中，所述切斜角的角度还可以为其他角度；可选的，所述切斜角方向可以是向上斜切或如图2所示出的向下斜切，在此对切斜角的方向不做限制，只要能导出第二返回光B即可。
可选的，所述第一光纤10与第二光纤20的熔接不限于单次熔接处理，在完成第一次回光处理后，可以在第二光纤20的输出端继续熔接第三光纤(图中未示出)，第三光纤的直径小于或等于第二光纤20的直径，从而用于完成第二次回光处理，以对更高功率的返回光进行回光处理。
本实施例中，第一光纤10是用于返回光的传输光纤，该第一光纤10与第二光纤20进行熔接，第一光纤纤芯11的一大部分返回光(即图2中的第一返回光A)进入到第二光纤20的包层(即第二光纤包层22)中，在第一返回光部30的外表面涂抹高折射率的胶水或进行刻蚀形成孔槽，涂抹的高折射率的胶水或刻蚀形成孔槽破坏了第二光纤包层22的全反射的传输条件，将该第二光纤包层22紧贴于水冷板上，第一返回光A从第二光纤包层22导出，该第一返回光A最终转换为热能，转换后的热能经由水冷板带走；需要说明的是，涂抹的高折射率的胶水的厚度不同，第二光纤20在单位长度内导出的返回光的功率也就不同；
该第二光纤纤芯21还有一小部分剩余的返回光(即图2中的第二返回光B)，将第二光纤20的输出端的端面切斜角，在该切斜角的第二返回光部40上整体涂抹高折射率的胶水或刻蚀形成孔槽，从而完成所有返回光的处理。
本发明的另一实施例提供了一种高功率光纤激光器，所述高功率光纤激光器包括上述所述的返回光处理装置，该返回光处理装置的结构和工作过程与上述实施例的基本一致，在此不再赘述。
本实施例的返回光处理装置通过将第一光纤和第二光纤熔接连接；且第二光纤的直径不大于第一光纤的直径；在第二光纤的输入端一侧的包层上设置第一返回光部，用于导出第一光纤的纤芯中的返回光；在第二光纤的输出端的端面上开设切斜角，在该切斜角上设置第二返回光部，用于导出第二光纤的纤芯中的返回光，获得了如下有益效果：
1.本实施例中的返回光处理装置无需水冷吸收斗等结构，减小了该装置尺寸和重量，进而也满足了高功率光纤激光器小型化的发展需求，适用范围广泛；
2.现有技术中对返回光进行处理通常是对光纤进行点散热处理，而本实施例通过在靠近第一光纤的第二光纤包层处以及在第二光纤输出端的切斜角处将返回光导出，这种导出方式是对返回光进行的面散热处理，从而增加了整个返回光装置和高功率光纤激光器的稳定性；
3.将相邻的两根光纤(即第一光纤和第二光纤)进行熔接，无需复杂的调试工装，提升了高功率光纤激光器的量产效率；
4.另外，本实施例中的返回光处理装置在导出返回光的过程中不会产生挥发物，保证了返回光装置和高功率光纤激光器的洁净度及稳定度。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种返回光处理装置，其特征在于：该处理装置包括第一光纤(10)和第二光纤(20)；所述第一光纤(10)和第二光纤(20)熔接连接；所述第二光纤(20)的直径不大于所述第一光纤(10)的直径；
在第二光纤(20)的输入端一侧的包层上设置第一返回光部(30)，该第一返回光部(30)用于导出第一光纤(10)的纤芯中的返回光；
在第二光纤(20)的输出端的端面上开设切斜角，在该切斜角上设置第二返回光部(40)，该第二返回光部(40)用于导出第二光纤(20)的纤芯中的返回光。
2.根据权利要求1所述的返回光处理装置，其特征在于：在第一返回光部(30)和/或第二返回光部(40)上涂抹高折射率的胶水。
3.根据权利要求1所述的返回光处理装置，其特征在于：在第一返回光部(30)和/或第二返回光部(40)上进行刻蚀以形成至少一个孔槽。
4.根据权利要求1所述的返回光处理装置，其特征在于：所述第二光纤(20)的直径小于所述第一光纤(10)的直径，所述第一光纤(10)和第二光纤(20)同轴熔接。
5.根据权利要求1所述的返回光处理装置，其特征在于：所述第二光纤(20)的直径等于所述第一光纤(10)的直径，所述第一光纤(10)和第二光纤(20)偏心熔接。
6.根据权利要求1所述的返回光处理装置，其特征在于：所述切斜角的角度为5～10°。
7.根据权利要求1-6任一项所述的返回光处理装置，其特征在于：在第二光纤(20)的输出端熔接第三光纤，所述第三光纤的直径小于或等于第二光纤(20)的直径。
8.根据权利要求2或3所述的返回光处理装置，其特征在于：所述高折射率的胶水包括RI5246或者A332型号的胶水。
9.根据权利要求3所述的返回光处理装置，其特征在于：所述孔槽成排排列或任意随机地排列。
10.一种高功率光纤激光器，其特征在于，所述高功率光纤激光器包括如权利要求1-9任一项所述的返回光处理装置。
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Effective date of registration: 20210326 Address after: 100015 room 507, building 30, 5 Jiangtai Road, Chaoyang District, Beijing Applicant after: BEIJING ORIENTAL SHARP LASER TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: Area C, 53 Institute of CETC, Jinger Road, Binhai New Area Economic Development Zone, Tianjin Applicant before: TIANJIN DONGFANG RUILEI TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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