CN214225524U - 一种光纤剥模器和光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本申请适用于激光与光纤技术领域，提供了一种光纤剥模器和光纤激光器，光纤剥模器包括具有封装槽的壳体组件、设置于封装槽内的套纤组件，以及连接套纤组件的剥模光纤；套纤组件包括具有容纳槽的第一底座，以及连接第一底座的第一盖体，第一盖体遮盖容纳槽的槽口，剥模光纤沿容纳槽延伸的方向设置于容纳槽内。残余泵浦光和高阶模激光在沿剥模光纤传播的过程中，因全反射条件和模条件被破坏而被散发至周围环境中，实现残余泵浦光和高阶模激光的剥除，从而使得从输出光纤输出的激光质量好，稳定性高；而且，在光纤剥模器安装的过程中，只需将剥模光纤置入容纳槽后再安装第一盖体即可，简化了光纤剥模器的安装工艺。

Description

一种光纤剥模器和光纤激光器

技术领域

本申请涉及激光与光纤技术领域，特别涉及一种光纤剥模器和光纤激光器。

背景技术

光纤激光器是指用稀土掺杂元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，其基本原理在于通过光纤合束器将高功率密度的泵浦光耦合至增益光纤，在泵浦光的作用下，增益光纤内具有极高的功率密度，使增益介质的能级“粒子数反转分布”，吸收泵浦光的增益介质发生受激辐射产生激光，激光在高反和低反光栅之间振荡，最终会在低反光栅中输出。

为了提高光纤激光器的单根光纤所能够承受的最高激光功率，可以采用大模场面积双包层光纤，以确保高功率的泵浦光输入不会烧毁光纤。但是，激光产生过程中不可避免地存在没有被掺杂光纤吸收的泵浦光，如果功率过强的泵浦光直接透过低反光栅并随激光输出，会造成剩余泵浦光和高阶模激光的功率过强，进而容易烧坏光纤及光路内的元器件，同时也会影响激光输出的光束质量以及激光器的稳定性，导致采用激光加工的靶材不良率高。

对此，传统方案中采用光纤剥模器剥除剩余泵浦光及高阶模的激光，进而有效地保护激光系统并提高激光系统应用的工作质量。但是光纤剥模器长期在高功率条件下工作往往伴随着其严重的发热现象，若光纤剥模器内热负荷过大，会严重影响激光系统的可靠性。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种光纤剥模器，旨在解决传统的光纤剥模器散热效率低下的技术问题。

本申请是这样实现的，一种光纤剥模器，包括具有封装槽的壳体组件、设置于所述封装槽内的套纤组件，以及连接所述套纤组件的剥模光纤；所述套纤组件包括具有容纳槽的第一底座，以及连接所述第一底座的第一盖体，所述第一盖体遮盖所述容纳槽的槽口，所述容纳槽贯穿所述第一底座，所述剥模光纤沿所述容纳槽延伸的方向设置于所述容纳槽内。

在本申请的一个实施例中，所述壳体组件包括具有所述封装槽的第二底座，以及连接所述第二底座的第二盖体，所述第二盖体遮盖所述封装槽的槽口，所述封装槽贯穿所述第二底座，所述套纤组件沿所述封装槽延伸的方向设置于所述封装槽内。

在本申请的一个实施例中，所述光纤剥模器还包括涂覆于所述第二底座的外侧壁的导热胶层。

在本申请的一个实施例中，所述容纳槽的底面为凹陷曲面，所述凹陷曲面的曲率半径大于所述剥模光纤的曲率半径，或者，所述凹陷曲面的曲率半径小于所述剥模光纤的曲率半径。

在本申请的一个实施例中，所述光纤剥模器还包括设置于所述容纳槽的两端的封装胶块，所述封装胶块用于粘接所述容纳槽的内壁与所述剥模光纤。

在本申请的一个实施例中，所述光纤剥模器还包括用于粘连所述封装槽的内壁与所述套纤组件的外侧壁的第一胶层，所述第一胶层的折射率范围为 1.45-1.6。

在本申请的一个实施例中，所述第一胶层的折射率范围为1.45-1.49。

在本申请的一个实施例中，所述光纤剥模器还包括用于粘连所述第一底座与所述第一盖体的第二胶层，所述第二胶层的折射率范围为1.45-1.7。

在本申请的一个实施例中，所述第一底座采用蓝宝石底座，所述第一盖体采用石英盖体，所述第二胶层的折射率范围为1.53-1.57。

本申请的另一目的在于提供一种包含了如上所述的光纤剥模器的光纤激光器。

实施本申请任一实施例提供的一种光纤剥模器，至少具有以下有益效果：

本申请任一实施例提供的光纤剥模器中，通过将剥模光纤连接至输入光纤和输出光纤，可以使得输入光纤中的残余泵浦光和高阶模激光在沿剥模光纤传播的过程中，因全反射条件和模条件被破坏而被散发至周围环境中，实现残余泵浦光和高阶模激光的剥除，从而使得从输出光纤输出的激光质量好，稳定性高；而且，通过将套纤组件分离为具有容纳槽的第一底座，以及遮盖容纳槽的槽口的第一盖体，在光纤剥模器安装的过程中，只需将剥模光纤置入容纳槽后再安装第一盖体即可，无需采用超声波震动的方式将剥模光纤穿入套纤组件，简化了光纤剥模器的安装工艺。

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他的附图。

图1是本申请的一个实施例提供的光纤剥模器的结构示意图；

图2是本申请的一个实施例提供的光纤剥模器的爆炸示意图；

图3是本申请的一个实施例提供的光纤剥模器在垂直于其延伸方向上的界面示意图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

1-壳体组件；11-第二底座；12-第二盖体；13-封装槽；2-套纤组件；21-第一底座；22-第一盖体；23-容纳槽；3-剥模光纤。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

本申请的一个实施例提供了一种光纤剥模器，包括具有封装槽13的壳体组件1、设置于封装槽13内的套纤组件2，以及连接套纤组件2的剥模光纤3；套纤组件2包括具有容纳槽23的第一底座21，以及连接第一底座21的第一盖体22，第一盖体22遮盖容纳槽23的槽口，容纳槽23贯穿第一底座21，剥模光纤3沿容纳槽23延伸的方向设置于容纳槽23内。

本实施例提供的光线剥模器中，剥模光纤3用于连接输入光纤和输出光纤，激光从输入光纤输入至光纤剥模器中，剥模光纤3能够破坏残余泵浦光和高阶模激光的全反射条件和模条件，进而将残余泵浦光和高阶模激光解耦合并传导至第一底座21和第一盖体22，最终被传导至壳体组件1并散发至光纤剥模器周围的空间中，实现残余泵浦光和高阶模激光的剥除。

实施本实施例提供的光纤剥模器，至少具有以下有益技术效果：

本实施例提供的光纤剥模器中，通过将剥模光纤3连接至输入光纤和输出光纤，可以使得输入光纤中的残余泵浦光和高阶模激光在沿剥模光纤3传播的过程中，因全反射条件和模条件被破坏而被散发至周围环境中，实现残余泵浦光和高阶模激光的剥除，从而使得从输出光纤输出的激光质量好，稳定性高；而且，通过将套纤组件2分离为具有容纳槽23的第一底座21，以及遮盖容纳槽23的槽口的第一盖体22，在光纤剥模器安装的过程中，只需将剥模光纤3 置入容纳槽23后再安装第一盖体22即可，无需采用超声波震动的方式将剥模光纤3穿入套纤组件2，简化了光纤剥模器的安装工艺。

作为本实施例的一个具体方案，壳体组件1与套纤组件2之间间隙配合，以避免套纤组件2的晃动影响剥模光纤3的稳定，且提高了残余泵浦光和高阶模激光的能量从套纤组件2传输至壳体组件1的效率。

在本申请的一个实施例中，壳体组件1包括具有封装槽13的第二底座11，以及连接第二底座11的第二盖体12，第二盖体12遮盖封装槽13的槽口，封装槽13贯穿第二底座11，套纤组件2沿封装槽13延伸的方向设置于封装槽13 内。

这样做的好处在于，在光纤剥模器安装的过程中，只需将套纤组件2置入封装槽13后再安装第二盖体12即可，无需将套纤组件2穿入壳体组件1，简化了光纤剥模器的安装工艺。

在本申请的一个实施例中，光纤剥模器还包括涂覆于第二底座11的外侧壁的导热胶层(图中未示出)，以提高第二底座11和外置冷源之间的热传导效率。

作为本实施例的一个具体地方按，第二底座11采用金属质第二底座11，比如铝质第二底座11，第二盖体12采用金属质第二盖体12，比如铝质第二盖体12，残余泵浦光和高阶模激光的能量在壳体组件1的内侧壁被转化为热能，并被散发至周围空间；导热胶层采用导热硅脂，且导热硅脂将第二底座11连接于水冷板，以提高壳体组件1的散热效率。

在本申请的一个实施例中，容纳槽23的底面为凹陷曲面，凹陷曲面的曲率半径大于剥模光纤3的曲率半径，或者，凹陷曲面的曲率半径小于剥模光纤3 的曲率半径。

这样，剥模光纤3和第一底座21之间并非完全贴合的，而是沿一条线连接的，能够通过倏逝波耦合效应实现光能的传递，避免剥模光纤3和第一底座21 之间的光传导效率过高，残余泵浦光和高阶模激光能够以适中的剥除速率从剥模光纤3传导至第一底座21，防止光能或者光致热能在光纤剥模器的一端集中散发。

在本申请的一个实施例中，光纤剥模器还包括设置于容纳槽23的两端的封装胶块(图中未示出)，封装胶块用于粘接容纳槽23的内壁与剥模光纤3。

封装胶块除了起到连接作用外，还能够避免杂物或者介质进入到容纳槽23 中，从而防止光能或者光致热能在光纤剥模器的某一区间集中散发。

在本申请的一个实施例中，光纤剥模器还包括用于粘连封装槽13的内壁与套纤组件2的外侧壁的第一胶层(图中未示出)，第一胶层的折射率范围为 1.45-1.6。更为优选的，第一胶层的折射率范围为1.45-1.49。

在本申请的一些实施例中，第一胶层的折射率是1.45、1.46、1.47、1.48 或者1.49中的一个。

在本申请的一个实施例中，光纤剥模器还包括用于粘连第一底座21与第一盖体22的第二胶层(图中未示出)，第二胶层的折射率范围为1.45-1.7。更为优选的，第二胶层的折射率范围为1.53-1.57。

在本申请的一个实施例中，第一底座21采用蓝宝石底座，第一盖体22采用石英盖体。

在本申请的一些实施例中，第二胶层的折射率是1.53、1.54、1.55、1.56 或者1.57中的一个。

这样可以形成折射率梯度，以使得残余泵浦光和高阶模激光能够从剥模光纤3进入套纤组件2、耦合至壳体组件1并被散发至周围环境中。

在本申请的一个实施例中，第一胶层、第二胶层和封装胶块均采用紫外固化胶。这样，安装光纤剥模器时，只需要涂胶、装配并采用紫外光照射即可实现光纤剥模器的安装，简化了光纤剥模器的制造工艺。

在本申请的一个实施例中，剥模光纤3采用大模场面积双包层光纤(纤芯直径20μm，外包层直径400μm)，实际验证结果表明，光纤剥模器的信号插损小于0.1dB，可以保证纤芯中的激光具有高传输功率；包层功率剥除率为 23dB，当采用功率为50W的泵浦光源时，光纤剥模器的温度为35℃；当采用功率为100W的泵浦光源时，光纤剥模器的温度为46℃；当采用功率为150W 的泵浦光源时，光纤剥模器的温度不超过60℃，三种泵浦光源功率下，光纤剥模器均能够长期稳定工作。

本申请的另一目的在于提供一种包含了如上的光纤剥模器的光纤激光器。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤剥模器，其特征在于，包括具有封装槽的壳体组件、设置于所述封装槽内的套纤组件，以及连接所述套纤组件的剥模光纤；所述套纤组件包括具有容纳槽的第一底座，以及连接所述第一底座的第一盖体，所述第一盖体遮盖所述容纳槽的槽口，所述容纳槽贯穿所述第一底座，所述剥模光纤沿所述容纳槽延伸的方向设置于所述容纳槽内。

2.如权利要求1所述的光纤剥模器，其特征在于，所述壳体组件包括具有所述封装槽的第二底座，以及连接所述第二底座的第二盖体，所述第二盖体遮盖所述封装槽的槽口，所述封装槽贯穿所述第二底座，所述套纤组件沿所述封装槽延伸的方向设置于所述封装槽内。

3.如权利要求2所述的光纤剥模器，其特征在于，所述光纤剥模器还包括涂覆于所述第二底座的外侧壁的导热胶层。

4.如权利要求1-3任一项所述的光纤剥模器，其特征在于，所述容纳槽的底面为凹陷曲面，所述凹陷曲面的曲率半径大于所述剥模光纤的曲率半径，或者，所述凹陷曲面的曲率半径小于所述剥模光纤的曲率半径。

5.如权利要求1-3任一项所述的光纤剥模器，其特征在于，所述光纤剥模器还包括设置于所述容纳槽的两端的封装胶块，所述封装胶块用于粘接所述容纳槽的内壁与所述剥模光纤。

6.如权利要求1-3任一项所述的光纤剥模器，其特征在于，所述光纤剥模器还包括用于粘连所述封装槽的内壁与所述套纤组件的外侧壁的第一胶层，所述第一胶层的折射率范围为1.45-1.6。

7.如权利要求6所述的光纤剥模器，其特征在于，所述第一胶层的折射率范围为1.45-1.49。

8.如权利要求1-3任一项所述的光纤剥模器，其特征在于，所述光纤剥模器还包括用于粘连所述第一底座与所述第一盖体的第二胶层，所述第二胶层的折射率范围为1.45-1.7。

9.如权利要求8所述的光纤剥模器，其特征在于，所述第一底座采用蓝宝石底座，所述第一盖体采用石英盖体，所述第二胶层的折射率范围为1.53-1.57。

10.一种光纤激光器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的光纤剥模器。

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