CN212160138U - 光纤、光纤包层功率滤除器及光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种光纤、光纤包层功率滤除器及光纤激光器。该光纤包括纤芯和内包层；其中，纤芯用于传输激光并吸收泵浦光；内包层包覆纤芯，用于反射传输泵浦光；其中，内包层远离纤芯的一侧表面开设有环形槽，环形槽用于将内包层内残留的泵浦光沿着环形槽的槽壁折射导出；该光纤能够使得残留的泵浦光不再在内包层中继续传输，从而能够降低残留泵浦光对光纤可靠性及稳定性的影响。

Description

光纤、光纤包层功率滤除器及光纤激光器

技术领域

本实用新型属于光纤激光技术领域，尤其涉及一种光纤、光纤包层功率滤除器及光纤激光器。

背景技术

光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，其因具有电光转换效率高、光束质量好、体积小等优点而被广泛应用于激光3D打印、激光清洗等领域。

光纤激光器一般包括光纤，光纤主要包括纤芯和内包层；其中，纤芯用于吸收泵浦光，内包层用于反射传输泵浦光；但在纤芯吸收泵浦光的过程中，位于内包层的泵浦光并不能被光纤的纤芯全部吸收，仍有一小部分的泵浦光残留在光纤的内包层中，该残留泵浦光会影响光纤可靠性及稳定性。

实用新型内容

本申请提供一种光纤、光纤包层功率滤除器及光纤激光器，该光纤能够使得残留的泵浦光不再在内包层中继续传输，从而能够降低残留泵浦光对光纤可靠性及稳定性的影响。

为解决上述技术问题，本申请采用的一技术方案是：提供一种光纤，该光纤包括纤芯和内包层；其中，纤芯用于传输激光并吸收泵浦光；内包层包覆纤芯，用于反射传输泵浦光；其中，内包层远离纤芯的一侧表面开设有环形槽，环形槽用于将内包层内残留的泵浦光沿着环形槽的槽壁折射导出。

其中，环形槽为多个，多个环形槽之间的间隔距离沿激光的传输方向逐渐减小或者保持不变。

其中，环形槽的槽底指向纤芯，且环形槽呈V型。

其中，环形槽为设置在内包层外表面上的螺纹，且各个螺纹之间的间隔距离沿激光的传输方向逐渐减小或者保持不变。

其中，螺纹朝向纤芯的深度小于内包层的厚度。

其中，内包层包括激光的输入端和激光的输出端，光纤还包括外包层和涂覆层；其中，外包层包覆内包层的激光的输入端和激光的输出端以露出环形槽；涂覆层包覆外包层。

其中，涂覆层和外包层呈阶梯状分布在内包层的两端。

其中，纤芯具有第一折射率，内包层具有第二折射率，外包层具有第三折射率，涂覆层具有第四折射率；其中，第一折射率、第二折射率和第三折射率依次减小，第四折射率大于第三折射率。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种光纤包层功率滤除器，该光纤包层功率滤除器包括壳体和上述所涉及的光纤；其中，所述光纤穿设在所述壳体内。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种光纤激光器，该光纤激光器包括泵浦光源以及上述所涉及的光纤包层功率滤除器。

本申请提供的光纤、光纤包层功率滤除器及光纤激光器，该光纤通过设置纤芯，以传输激光并吸收泵浦光；同时，通过设置内包层，并使内包层包覆纤芯，以反射传输泵浦光；另外，通过在内包层远离纤芯的一侧表面开设环形槽，不仅能够使内包层内残留的泵浦光能够沿着环形槽的槽壁折射导出，从而使残留的泵浦光不能再在内包层中继续传输，进而有效降低了残留泵浦光对光纤可靠性及稳定性的影响；且由于该环形槽设置在内包层远离纤芯的一侧表面，能够使得泵浦光不再经过和进入内包层，而是可以直接从环形槽的侧壁导出，能够进一步提高残留泵浦光的滤除效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图，其中：

图1为本申请一实施例提供的光纤的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本申请一实施例提供的光纤包层功率滤除器的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的光纤激光器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“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至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

光纤激光器一般包括光纤，光纤主要包括纤芯和内包层；其中，纤芯用于吸收泵浦光，内包层用于反射传输泵浦光；但在纤芯吸收泵浦光的过程中，位于内包层的泵浦光并不能被光纤的纤芯全部吸收，仍有一小部分的泵浦光残留在光纤的内包层中，该残留泵浦光会影响光纤可靠性及稳定性。

为解决该技术问题，本申请提供一种光纤、光纤包层功率滤除器及光纤激光器，该光纤能够滤除光纤内包层中的泵浦光，以避免出现泵浦光残留在光纤的内包层中的问题发生。下面结合附图和实施例对本申请进行详细的说明。

请参阅图1和图2，其中，图1为本申请一实施例提供的光纤的结构示意图，图2为图1的侧视图；在本实施例中，提供一种光纤10，该光纤10具体包括纤芯11、内包层12、外包层13和涂覆层14。

其中，纤芯11用于传输激光并吸收泵浦光，内包层12包覆纤芯11，用于反射传输泵浦光；具体的，内包层12可为硅酸铅玻璃或者掺杂其它元素的材质等。

参见图1，内包层12包括激光的输入端A和激光的输出端B，激光的传输方向具体为C向所示方向；具体的，内包层12远离纤芯11的一侧表面开设有环形槽121，环形槽121用于将内包层12内残留的泵浦光沿着环形槽121的槽壁折射导出，从而不仅能够使得残留的泵浦光不再在内包层12中继续传输，进而降低残留泵浦光对光纤10可靠性及稳定性的影响；同时，相比于基于腐蚀、点胶的光纤，本申请提供的光纤10能够避免对光纤10的其它结构造成破坏；另外，通过将环形槽121开设在内包层12远离纤芯11的一侧表面，能够使得泵浦光不再经过和进入内包层12，而是可以直接从环形槽121的侧壁导出。

具体的，环形槽121的槽底指向纤芯11，且环形槽121朝向纤芯11的深度小于内包层12的厚度；可以理解的是，由于泵浦光的入射角不一定，若环形槽121朝向纤芯11的厚度等于或者大于内包层12的厚度，则残留泵浦光无法分段在内包层12中传输，容易造成泵浦光滤除不干净，且所有残留的泵浦光可能经同一环形槽121的槽壁折射导出，因泵浦光能量高，容易造成局部温度急剧上升，使得温度分布不均匀，进而容易对光纤10造成损坏。本申请通过上述方式可以分段对残留的泵浦光进行导出，可以使得光纤10上的温度分布更加均匀。

具体的，环形槽121具体可为多个，多个环形槽121沿着激光的传输方向间隔设置在内包层12的外表面。在一实施例中，多个环形槽121之间的间隔距离沿着激光的传输方向逐渐减小；即，环形槽121处于激光的输入端A处的密度较小，环形槽121远离激光的输入端A处的密度较大；可以理解的是，内包层12中沿着激光的传输方向残留泵浦光越来越少，则相应的能量也越来越小，对应引起的温度波动也越来越小，因此本申请通过将多个环形槽121之间的间隔距离设置成沿着激光的传输方向逐渐减小的结构，能够更加均匀地分散泵浦光的能量，使得泵浦光带来的温度分布更加均匀，可以降低局部温度过高、散热不均匀、散热过快的情况发生；同时，通过设置多个环形槽121可以更加彻底地滤除内包层12中残留的泵浦光，提升滤除残留泵浦光的效率。

当然，在其它实施例中，多个环形槽121之间的间隔距离也可保持不变。

具体的，参见图1，环形槽121沿着径向方向的横截面可呈V型，V型的环形槽121方便残留泵浦光从环形槽121的槽壁折射导出。当然，在其它实施例中，环形槽121沿着径向方向的横截面还可以是半圆形。

进一步地，环形槽121可以是沿着内包层12的周向方向间隔环绕的多个环状圈或者是连续设置在环状圈；其中，环状圈可以是圆形圈或者是波浪形圈，本实施例对此并不加以限制。具体的，在一实施例中，参见图1，环形槽121为设置在内包层12外表面上的螺纹，螺纹的底部指向纤芯11，且螺纹朝向纤芯11的深度小于内包层12的厚度；具体的，各个螺纹之间的间隔距离沿激光的传输方向逐渐减小或者保持不变；其中，通过将螺纹之间的间隔距离设置成沿激光的传输方向逐渐减小的结构，能够更加均匀地分散泵浦光的能量，使得泵浦光带来的温度分布更加均匀，可以降低局部温度过高、散热不均匀、散热过快的情况发生。

其中，外包层13包覆内包层12的激光的输入端A和激光的输出端B以露出环形槽121，涂覆层14包覆外包层13；且涂覆层14和外包层13具体呈阶梯状分布在内包层12的两端。

在具体实施例中，纤芯11具有第一折射率，内包层12具有第二折射率，外包层13具有第三折射率，涂覆层14具有第四折射率；其中，第一折射率、第二折射率和第三折射率依次减小，第四折射率大于第三折射率，以提高光纤10的折射效果。

本实施例提供的光纤10，通过设置纤芯11，以传输激光并吸收泵浦光；同时，通过设置内包层12，并使内包层12包覆纤芯11，以反射传输泵浦光；另外，通过在内包层12远离纤芯11的一侧表面开设环形槽121，不仅能够使内包层12内残留的泵浦光能够沿着环形槽121的槽壁折射导出，从而使残留的泵浦光不能再在内包层12中继续传输，进而有效降低了残留泵浦光对光纤10可靠性及稳定性的影响；且由于该环形槽121设置在内包层12远离纤芯11的一侧表面，能够使得泵浦光不再经过和进入内包层12，而是直接从环形槽121的侧壁导出，能够进一步提高残留泵浦光的滤除效果。

请参阅图3，图3为本申请一实施例提供的光纤包层功率滤除器的结构示意图；在本实施例中，提供一种光纤包层功率滤除器20，该光纤包层功率滤除器20包括壳体21和上述实施例所提供的光纤10。

其中，光纤10的具体结构与功能可参见上述实施例关于光纤10的相关文字记载，在此不再赘述。

其中，壳体21可以是长条形或者圆柱形等，壳体21可以是金属、金属合金或者陶瓷等材料制成。壳体21用于吸收残留的泵浦光并进行热量的传导。光纤10穿设在壳体21中。可以理解，光纤10固定封装在壳体21上，光纤10上的环形槽121可全部位于壳体21内部。该光纤包层功率滤除器20可以用于配合其它装置(例如激光器等)共同工作。

在一实施例中，参见图3，光纤包层功率滤除器20还可包括冷却流体22，冷却流体22可以是水、盐水或者气体等。冷却流体22填充于壳体21内，冷却流体22可以直接与内包层12的外表面接触。冷却流体22的折射率与内包层12的折射率匹配以用于将从环形槽121导出的泵浦光导至壳体21。

壳体21还可包括流体进口(图未示出)和流体出口(图未示出)，流体进口和流体出口位于壳体21的两端，冷却流体22从流体进口流入，从流体出口流出，冷却流体22用于将光纤包层功率滤除器20产生的热量带出。可以理解，泵浦光从冷却流体22中折射至壳体21上从而可以被壳体21吸收，进而产生热量，通过在壳体21设置流体进口和流体出口以形成流动通道，从而可以通过冷却流体22将产生的热量带走，进而可以实现对光纤包层功率滤除器20的冷却，可以避免光纤包层功率滤除器20温度过高。并且冷却流体22可直接与内包层表面接触，在整体光纤包层功率滤除器20温度降低时，光纤包层功率滤除器20可滤除的泵浦功率也更高，稳定性也更好，进而提升光纤包层功率滤除器20滤除效率。

本实施例提供的光纤包层功率滤除器20，通过设置光纤10，光纤10通过设置纤芯11，以传输激光并吸收泵浦光；同时，通过设置内包层12，并使内包层12包覆纤芯11，以反射传输泵浦光；另外，通过在内包层12远离纤芯11的一侧表面开设环形槽121，不仅能够使内包层12内残留的泵浦光能够沿着环形槽121的槽壁折射导出，从而使残留的泵浦光不能再在内包层12中继续传输，进而有效降低了残留泵浦光对光纤10可靠性及稳定性的影响；且由于该环形槽121设置在内包层12远离纤芯11的一侧表面，能够使得泵浦光不再经过和进入内包层12，而是可以直接从环形槽121的侧壁导出，能够进一步提高残留泵浦光的滤除效果。

请参阅图4，图4为本申请一实施例提供的光纤激光器的结构示意图；该光纤激光器30包括泵浦光源以及如上述实施例的光纤包层功率滤除器20；其中，光纤包层功率滤除器20的具体结构和功能可参见上述实施例所提供的光纤包层功率滤除器20的相关文字描述，在此不再赘述。

本实施例提供的光纤激光器30，通过设置光纤包层功率滤除器20，光纤包层功率滤除器20通过设置光纤10，光纤10通过设置纤芯11，以传输激光并吸收泵浦光；同时，通过设置内包层12，并使内包层12包覆纤芯11，以反射传输泵浦光；另外，通过在内包层12远离纤芯11的一侧表面开设环形槽121，不仅能够使内包层12内残留的泵浦光能够沿着环形槽121的槽壁折射导出，从而使残留的泵浦光不能再在内包层12中继续传输，进而有效降低了残留泵浦光对光纤10可靠性及稳定性的影响；且由于该环形槽121设置在内包层12远离纤芯11的一侧表面，能够使得泵浦光不再经过和进入内包层12，而是可以直接从环形槽121的侧壁导出，能够进一步提高残留泵浦光的滤除效果。

进一步地，该光纤激光器30能够达到均匀滤除包层光，避免散热过快，散热不均匀的目的，保证光纤激光器30高效剥离内包层12中残留泵浦光，对提高大功率光纤激光器30光束质量和整机稳定性有着重要的作用。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是基于本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光纤，其特征在于，包括：

纤芯，用于传输激光并吸收泵浦光；

内包层，包覆所述纤芯，用于反射传输所述泵浦光；

其中，所述内包层远离所述纤芯的一侧表面开设有多个环形槽，所述多个环形槽沿所述内包层的周向方向延伸并连续设置在所述内包层的外表面且布满整个所述内包层的外表面，且所述多个环形槽沿所述内包层的径向方向呈V型或半圆形，用于将所述内包层内残留的所述泵浦光沿着所述环形槽的槽壁折射导出。

2.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，多个所述环形槽之间的间隔距离沿所述激光的传输方向逐渐减小或者保持不变。

3.根据权利要求2所述的光纤，其特征在于，所述环形槽的槽底指向所述纤芯。

4.根据权利要求1所述的光纤，其特征在于，所述环形槽为设置在所述内包层外表面上的螺纹，且各个所述螺纹之间的间隔距离沿所述激光的传输方向逐渐减小或者保持不变。

5.根据权利要求4所述的光纤，其特征在于，所述螺纹朝向所述纤芯的深度小于所述内包层的厚度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光纤，其特征在于，所述内包层包括所述激光的输入端和所述激光的输出端，所述光纤还包括：

外包层，包覆所述内包层的所述激光的输入端和所述激光的输出端以露出所述环形槽；

涂覆层，包覆所述外包层。

7.根据权利要求6所述的光纤，其特征在于，所述涂覆层和所述外包层呈阶梯状分布在所述内包层的两端。

8.根据权利要求6所述的光纤，其特征在于，所述纤芯具有第一折射率，所述内包层具有第二折射率，所述外包层具有第三折射率，所述涂覆层具有第四折射率；其中，所述第一折射率、所述第二折射率和所述第三折射率依次减小，所述第四折射率大于所述第三折射率。

9.一种光纤包层功率滤除器，其特征在于，包括：壳体和如权利要求1-8任一项所述的光纤；其中，所述光纤穿设在所述壳体内。

10.一种光纤激光器，其特征在于，包括泵浦光源以及如权利要求9所述的光纤包层功率滤除器。

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