CN110768090A - 结构简单的光纤包层光剥离结构 - Google Patents

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李震
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Abstract

结构简单的光纤包层光剥离结构，涉及光纤器件技术领域，其包括通过破坏光纤包层的外表面从而在所述外表面形成的表面粗糙的散射面，所述光纤包层光剥离结构还包括透光的散热套管，散热套管设有前后贯通的孔道，所述光纤贯穿所述孔道以使散热套管套设在散射面外侧，散热套管与所述光纤固定并与散射面之间具有缝隙，散热套管包括至少两个拼接件，散热套管由所述至少两个拼接件拼接而成，以可在不切断所述光纤的情况下将散热套管套设在散射面外侧。形成表面粗糙的散射面，从而破坏包层光传输的全反射条件，使包层光折射或散射出包层，实现对包层光的剥离，在散射面(易发热的区域)未使用易热损伤的介质(例如高折射率胶水)，从而大大提高了热承受能力。

Description

结构简单的光纤包层光剥离结构
技术领域
本发明涉及光纤器件技术领域。
背景技术
在高功率全光纤激光器中，光纤的包层中不可避免地含有残余抽运光、放大自发辐射和因非理想熔接、光纤弯曲等因素泄漏的信号光，这些包层光会恶化输出激光的光束质量，甚至损坏半导体抽运源和激光器系统中的其他光纤器件，从而严重影响激光器的稳定性。因此，如何将包层光可靠、高效地从包层中剥离是研制高功率全光纤激光器的关键问题之一。
包层光剥离器是一种用来消除光纤中包层光的无源器件，其基本工作原理是通过破坏包层光传输的全反射条件，使包层光折射或散射出包层。传统的包层光剥离器，是在光纤的包层表面涂覆高折射率胶水，从而是包层光折射或散射出包层，胶水燃点温度较低，如果散热不佳，就有烧毁的风险，因此需要在高强度的通水热沉冷却下才能稳定工作，使用时需要充分考虑散热问题，且高折射率胶水本身的高温耐受性差，限制了这种结构的包层光剥离器的功率承载能力。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种光纤包层光剥离结构，其高温耐受性较好，可承载较高的光功率。
为实现上述目的，提出以下技术方案。
光纤包层光剥离结构，包括通过破坏光纤包层的外表面从而在所述外表面形成的表面粗糙的散射面，所述光纤包层光剥离结构还包括透光的散热套管，散热套管设有前后贯通的孔道，所述光纤贯穿所述孔道以使散热套管套设在散射面外侧，散热套管与所述光纤固定并与散射面之间具有缝隙，散热套管包括至少两个拼接件，散热套管由所述至少两个拼接件拼接而成，以可在不切断所述光纤的情况下将散热套管套设在散射面外侧。
本发明的光纤包层光剥离结构，通过破坏光纤包层外表面的方式形成表面粗糙的散射面，从而破坏包层光传输的全反射条件，使包层光折射或散射出包层，实现对包层光的剥离，在散射面(易发热的区域)未使用易热损伤的介质(例如高折射率胶水)，从而大大提高了热承受能力，获得较好的高温耐受性，从而可承载较高的光功率。散热套管可保持光纤在散射面所在区域的强度和结构稳定性，也避免散射面被外力破坏，透光的散热套管可让从包层散射或折射出来的光线射出，并导走热量，起到散热的作用。散热套管由至少两个拼接件拼接而成，可在不切断光纤的情况下完成组装并套设在散射面外侧，因此可现场制作，便于对光纤所在的系统进行改装。结构简单、工艺要求低，制作成本低。
其中，所述拼接件有两个，至少一个所述拼接件设有沿前后方向延伸的凹槽，两个所述拼接件拼接形成散热套管后，所述凹槽拼合形成所述孔道。两个拼接件拼接形成散热套管，结构简单，组装方便。
其中，所述孔道是圆柱体、椭圆形柱体、三角形柱体或正方形柱体的。圆柱体的孔道，其截面为圆环形，散射面的截面大致为圆形，两者匹配的形状让从包层中折射或散射出来的包层光容易穿透散热组件；矩形柱体的孔道，圆柱体形的光线方便固定；椭圆形柱体便于加工，三角形柱体便于固定光纤。
其中，散热套管由蓝宝石制成。蓝宝石的导热性较好，可快速散热，提高本发明的包层光剥离器的散热性。能实现高效功率剥除同时，还能实现高包层功率的剥除。
其中，散热套管通过胶水与所述光纤的散射面以外的区域粘接固定，各个拼接件通过胶水粘接固定，所述胶水的折射率为1.5-1.65。避免在散射面涂覆燃点较低的胶水，从而避免降低本发明的包层光剥离器的高温耐受性。
其中，各个拼接件的结构相同。结构非常简单，方便生产，降低生产成本。
其中，散射面由多段沿前后方向并排分布的散射区域连续拼接组成，所述光纤的导光方向为从前往后，每段散射区域的表面比在前方与该段散射区域相邻的散射区域的表面更粗糙。如此可实现较均匀地、梯度地剥除包层光，从而避免局部热量积累，实现高的包层光剥除效率，让包层光在散射面更均匀地剥离，分散发热点，避免在散射面前端形成热量积聚，利于散热，可进一步提高高温耐受性，提高可承载地光功率。
进一步地，散射区域共有三段。
其中，还包括黑色的金属外壳，所述金属外壳套设在散热套管外侧并与散热套管固定。黑色吸收光线的性能较好，将光照转换为热量，金属的散热性较好。
进一步地，金属外壳设有散热水道，以通过水冷的方式散热。通过水冷的方式加快金属外壳的散热，可进一步提高可承载的光功率，可应用在更高功率的光纤激光器系统中。
附图说明
图1为本发明的光纤包层光剥离结构的纵切面结构示意图；
图2为图1中散射面的结构示意图；
图3为图1中A-A截面的一个实施例的结构示意图；
图4为图1中A-A截面的另一个实施例的结构示意图。
附图标记包括：
光纤1，纤芯11，包层12，散射面121；
散热套管21，拼接件211，金属外壳22；
胶水3。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
如图1所示，光纤1包括纤芯与包层12，本实施例的光纤包层光剥离结构，包括表面粗糙的散射面121、透光的散热套管21，优选地，散热套管21 由蓝宝石制成，蓝宝石的导热性较好，可以快速散热。散射面121通过破坏包层12的外表面获得，在本实施例中，优选采用氢氟酸腐蚀包层12外表面的方式来获得散射面121。散热套管21设有前后贯通的孔道(本文中定义的从前往后的方向，在图1、图2中为从下往上的方向)，光纤1贯穿所述孔道，并让散射面121位于所述孔道内，换言之，散热套管21套设在散射面121外侧，散热套管21与光纤1固定，散射面121与散热套管21之间留有缝隙。结合图1、图3，散热套管21由两个拼接件211拼接而成，每个拼接件211 设有一个沿前后方向延伸的半圆柱形的凹槽，各个拼接件211的结构相同，两个拼接件211拼接后，两个拼接件211的半圆柱型的凹槽拼接形成一个圆柱体形状的所述孔道。结合图1、图4，在另一个实施例中，散热套管21由两个拼接件211拼接而成，每个拼接件211设有一个沿前后方向延伸的矩形柱体的凹槽，各个拼接件211的结构相同，两个拼接件211拼接后，两个拼接件 211的矩形柱体的凹槽拼接形成正方形柱体的所述孔道。在其他实施例中，所述孔道可以是椭圆柱体、三角形柱体的。各个拼接件211拼接后，相互之间的接缝是沿前后方向延伸且前后贯通散热套管21的，也就是说，所述接缝是沿光纤1走向延伸，如此便可在不切断光纤1的情况下将散热套管21套设在散射面121外侧。接缝可以是直线延伸的，也可以是曲线延伸的。在其他实施例中，散热套管21也可以是一体成型的，开有一条前后贯通的细槽连通所述孔道以在不切断光纤1的情况下将光纤1套入所述孔道内，细槽在前后方向可以是直线延伸，也可以是曲线延伸的。
设置两个结构相同的拼接件211的好处是结构简单、方便组装，而且生产成本也低。在其他实施例中，拼接件211的数量也可以是三个或更多，看情况而定。各个拼接件211的形状也可以不同，至少有一个拼接件211设有沿前后方向延伸的凹槽，以确保在各个拼接件211拼接后能形成所述孔道。
如图1所示，散热套管21通过胶水3与光纤1散射面121以外的区域粘接固定，避免在散射面121涂覆燃点较低的胶水3，从而避免降低本发明的包层光剥离器的高温耐受性。结合图3、图4，各个拼接件211通过胶水3粘接固定，优选地，拼接件211之间仅在位于散热套管21的两端的位置的接缝通过胶水3粘接固定，在其他实施例中，也可在各个拼接件211之间的所有接缝处涂上胶水来粘接固定。所述胶水3为高折射率的胶水，折射率为1.5-1.65。
进一步地，如图1、图3、图4所示，包层光剥离器还可包括黑色的金属外壳22，金属外壳22套设在散热套管21外侧并与散热套管21固定。黑色吸收光线的性能较好，将光照转换为热量，金属的散热性较好。更进一步地，金属外壳22设有散热水道(图中未示出)，以通过水冷的方式散热。通过水冷的方式加快金属外壳22的散热，可进一步提高可承载的光功率，可应用在更高功率的光纤激光器系统中。
如图2所示，散射面121由三段沿前后方向并排分布的散射区域(区域a、 b、c)连续拼接组成，光纤1的导光方向为从前往后，每段散射区域的表面比在前方与该段散射区域相邻的散射区域的表面更粗糙，图2中，光纤1的导光方向为从下往上，也就是说，散射面121的b区域比a区域更粗糙，c区域比b区域更粗糙。如此可让包层光在散射面121更均匀地剥离，分散发热点，避免热量积聚，利于散热，可进一步提高高温耐受性，提高可承载地光功率。在其他实施例中，也可分为2段或更多段不同粗糙程度的区域，如果技术条件允许，制成沿导光方向粗糙程度逐渐增大的结构更佳。本实施例中，采用不同浓度的氢氟酸腐蚀包层12来获得不同粗糙程度的散射区域。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.结构简单的光纤包层光剥离结构，其特征在于，包括通过破坏光纤包层的外表面从而在所述外表面形成的表面粗糙的散射面，所述光纤包层光剥离结构还包括透光的散热套管，散热套管设有前后贯通的孔道，所述光纤贯穿所述孔道以使散热套管套设在散射面外侧，散热套管与所述光纤固定并与散射面之间具有缝隙，散热套管包括至少两个拼接件，散热套管由所述至少两个拼接件拼接而成，以可在不切断所述光纤的情况下将散热套管套设在散射面外侧。
2.如权利要求1所述的光纤包层光剥离结构，其特征在于，所述拼接件有两个，至少一个所述拼接件设有沿前后方向延伸的凹槽，两个所述拼接件拼接形成散热套管后，所述凹槽拼合形成所述孔道。
3.如权利要求1所述的光纤包层光剥离结构，其特征在于，所述孔道是圆柱体、椭圆形柱体、三角形柱体或正方形柱体的。
4.如权利要求1所述的光纤包层光剥离结构，其特征在于，散热套管由蓝宝石制成。
5.如权利要求1所述的光纤包层光剥离结构，其特征在于，散热套管通过胶水与所述光纤的散射面以外的区域粘接固定，各个拼接件通过胶水粘接固定，所述胶水的折射率为1.5-1.65。
6.如权利要求1所述的光纤包层光剥离结构，其特征在于，各个拼接件的结构相同。
7.如权利要求1所述的光纤包层光剥离结构，其特征在于，散射面由多段沿前后方向并排分布的散射区域连续拼接组成，所述光纤的导光方向为从前往后，每段散射区域的表面比在前方与该段散射区域相邻的散射区域的表面更粗糙。
8.如权利要求7所述的光纤包层光剥离结构，其特征在于，散射区域共有三段。
9.如权利要求1所述的光纤包层光剥离结构，其特征在于，还包括黑色的金属外壳，所述金属外壳套设在散热套管外侧并与散热套管固定。
10.如权利要求9所述的光纤包层光剥离结构，其特征在于，金属外壳设有散热水道，以通过水冷的方式散热。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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