一种包层光滤除器的制造方法与流程

本发明是一种包层光滤除器的制造方法，涉及光纤激光器件技术领域，特别是涉及一种通过离子束刻蚀制造包层光滤除器的方法。

背景技术：

离子束刻蚀是在真空条件下，将低压惰性气体离子化，经过加速、集束等，使具有一定速度的离子投射到材料表面，通过微观的机械撞击能量来加工的，离子束刻蚀加工加工精度高，污染少，加工应力、热变形等极小。

包层功率滤除装置是光纤激光器中的重要组成部分，通过在光纤激光器直接输出端和光纤激光放大系统输入端之前将光纤包层中的泵浦光和激光滤除，可以有效提高光纤激光器的运转安全性，包层功率滤除装置是保证激光器安全稳定运行和激光输出质量的重要光纤器件。

现有的技术和方法是将单包层光纤或者双包层光纤的一段涂覆层和外包层去除，通过涂敷折射率大于去除部分的光学胶，或者腐蚀光纤表面，使包层中的泵浦光或者激光因为折射率变化或者全反射条件的破坏而泄露，但是由于光学胶对于泵浦光和激光的吸收，以及光学胶本身热传导系数低，造成了光学胶层中的光能迅速转化为热能，光学胶的温度迅速上升，增加了光学胶在使用中的不稳定性；而腐蚀光纤表面无法精确控制处理过程，同时会对光纤自身强度造成影响，从而影响器件安全性及系统稳定性，甚至损坏光纤激光器。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种包层光滤除器的制造方法，以克服上述现有技术的不足。

一种包层光滤除器的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一，对双包层光纤1的中间一段除外包层和涂覆层，形成去除外包层和涂覆层的光纤4；

步骤二，对去除外包层和涂覆层的光纤4外表面进行离子束刻蚀处理，使去除外包层和涂覆层的光纤4的表面形成数量多的微型导光槽；

步骤三，将多种光学玻璃3在熔融状态下将去除外包层和涂覆层的光纤4紧密包裹起来，形成园柱体、园台、或多棱柱；

步骤四，将成形后的多种光学玻璃3外表面进行离子束刻蚀处理，使多种光学玻璃3外表面形成数量多的微型导光槽；

步骤五，在多种光学玻璃3外表面包裹上金属外壳2，使金属外壳2的内表面与多种光学玻璃3外表面连接。

所述的步骤三，是先在多种光学玻璃3中间纵向挖一通孔，通孔内径应微大于去除外包层和涂覆层的光纤4的直径；让去除外包层和涂覆层的光纤4正处在通孔中间，用氢氧焰或者石墨加热所述的光学玻璃层3，使去除外包层和涂覆层的光纤4和光学玻璃层3紧密连结。

所述的光学玻璃3的由折射率大于去除外包层和涂覆层的光纤4的多种高折射率、高透光材料组成。

所述的多种光学玻璃层3的多种光学玻璃层按照折射率从低到高的顺序沿双包层光纤1中光的传播方向排列。

所述的多种光学玻璃层3的表面的微型刻蚀槽形状是倒三角形、矩形或两者都有。

本发明的技术效果：

与现有技术相比，本发明尽量多地采用包层光滤除原理，分三次将包层光导出，采用多种折射率的光学玻璃层代替光学胶，提高了材料本身的耐热温度和热传导系数，同时去除外包层和涂覆层的光纤和光学玻璃层外表面采用离子束刻蚀方法制造的微型导光槽，可以根据实验设计和使用情况，更改相应位置的微型导光槽数量和形状，达到定点定型加工，使包层中的激光和泵浦光在传播界面处不规则发散，降低了局部能量聚集，最大程度使包层光以光的形式传播，提高包层功率滤除装置的安全稳定性。

附图说明

图1、为本发明制造的包层光滤除器剖面图。

图2、为本发明制造的包层光滤除器剖右视图。

其中，1为双包层光纤；2为金属外壳；3为多种光学玻璃3；4为去除外包层和涂覆层的光纤。

具体实施方式

一种包层光滤除器的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一，对双包层光纤1的中间一段除外包层和涂覆层，形成去除外包层和涂覆层的光纤4；

步骤二，对去除外包层和涂覆层的光纤4外表面进行离子束刻蚀处理，使去除外包层和涂覆层的光纤4的表面形成数量多的微型导光槽；

步骤三，将多种光学玻璃3在熔融状态下将去除外包层和涂覆层的光纤4紧密包裹起来，形成园柱体、园台、或多棱柱；

步骤四，将成形后的多种光学玻璃3外表面进行离子束刻蚀处理，使多种光学玻璃3外表面形成数量多的微型导光槽；

步骤五，在多种光学玻璃3外表面包裹上金属外壳2，使金属外壳2的内表面与多种光学玻璃3外表面连接。

所述的步骤三，是先在多种光学玻璃3中间纵向挖一通孔，通孔内径应微大于去除外包层和涂覆层的光纤4的直径；让去除外包层和涂覆层的光纤4正处在通孔中间，用氢氧焰或者石墨加热所述的光学玻璃层3，使去除外包层和涂覆层的光纤4和光学玻璃层3紧密连结。

所述的光学玻璃3的由折射率大于去除外包层和涂覆层的光纤4的多种高折射率、高透光材料组成。

所述的多种光学玻璃层3的多种光学玻璃层按照折射率从低到高的顺序沿双包层光纤1中光的传播方向排列。

所述的多种光学玻璃层3的表面的微型刻蚀槽形状是倒三角形、矩形或两者都有。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的包层功率滤除装置右视图，如图所示，本发明通过离子束刻蚀制造的包层光滤除器，特点是其构成包括经过离子束刻蚀处理后的去除外包层和涂覆层的光纤4，经过外表面离子束刻蚀处理的光学玻璃层3和金属外壳2；双包层光纤1的外包层和涂覆层剥除一段裸露出包层，形成去除外包层和涂覆层的光纤4；对所述的去除外包层和涂覆层的光纤4外表面进行离子束刻蚀加工，使其表面分散排布微型导光槽，将所述的加工处理后的去除外包层和涂覆层的光纤4穿过所述的光学玻璃层3，用氢氧焰或者石墨加热使去除外包层和涂覆层的光纤4和光学玻璃层3连结；将连结后的光学玻璃层3的外表面进行离子束刻蚀处理，再与金属外壳2固定并密封。

①选定需要滤除包层功率的位置，双包层光纤1的外包层和涂覆层剥除一段裸露出内包层，形成去除外包层和涂覆层的光纤4；

②对去除外包层和涂覆层的光纤4外表面进行离子刻蚀加工，使其表面分散排布微型导光槽；

③将所述的加工处理后的去除外包层和涂覆层的光纤4，从光学玻璃层3的一端进入，另一端穿出，使所述的去除外包层和涂覆层的光纤4处于光学玻璃层3中心；

④用氢氧焰或者石墨加热所述的光学玻璃层3，使去除外包层和涂覆层的光纤4和光学玻璃层3紧密连结；

⑤采用离子束刻蚀的方法，对所述的连接后的光学玻璃层3的外表面进行处理，使微型导光槽均匀排列布满光学玻璃层外表面；

⑥将所述离子束刻蚀处理后光学玻璃层3放入所述的金属外壳2中，固定并密封。

本发明的工作原理：在高功率激光器的输出端设置一个通过离子束刻蚀制造的包层光滤除器。光纤激光器产生激光后，在光纤的包层中会存在泵浦光和激光，当光纤的包层光通过本发明时，去除外包层和涂覆层的光纤4外外表面的微型导光槽将对包层光进行第一次滤除，多种光学玻璃层3通过折射率的改变将泵浦光和激光导入光学玻璃层3中，由于光学玻璃层的表面存在微型导光槽，这些光在光学玻璃层3的外表面发生散射，光照射在金属外壳2上吸收，转化为少量热量，通过金属外壳2去除。双包层光纤1中的包层光被滤出，从而提高了光纤激光器激光质量及安全稳定性。

提供了一种通过离子束刻蚀制造包层光滤除器的新方法，使用光学玻璃层熔融结合的方式替代传统的光学胶涂覆手段，同时离子束刻蚀加工处理的引入，减小了因为腐蚀造成的不可控及机械损伤，可以根据实验设计及使用情况，在去除外包层和涂覆层的光纤及光学玻璃层外表面进行定点定型定量加工，外表面均匀排列布满微型导光槽，同时通过圆柱体或者锥体光学玻璃层熔融结合，使传输的泵浦光和激光最大程度上以光的形式发散出去，提高包层功率滤除装置的滤除效果及安全稳定性。

本发明所涉及的技术解决原理：

将双包层光纤的一段外包层和涂覆层剥除，对光纤内包层外表面进行离子刻蚀处理，破坏光在光纤中的全反射传输条件，然后放入一个内径大于双包层光纤的内包层的光学玻璃层，使用氢氧焰或者石墨加热光学玻璃层，使光学玻璃层熔融，从而与去除外包层和涂覆层的光纤紧密连结，、通过光纤内包层表面导光槽和高折射率光学玻璃层折射率的改变，包层中的泵浦光和激光滤出至光学玻璃层中，根据实验设计及使用情况，光学玻璃层外表面再经过离子束刻蚀处理，在光学玻璃层外表面加工并均匀排列布满微型导光槽，进一步破坏光的全反射条件，使包层中的泵浦光和激光不规则地从光学玻璃层的发散，达到滤除效果，降低热量聚集。

所述的通过离子束刻蚀制造包层光滤除器的新方法的技术方案：

①选定需要滤除包层功率的位置，将者双包层光纤的一段外包层和涂覆层剥除；

②对去除外包层和涂覆层的光纤进行离子束刻蚀处理，在其外表面加工出微型导光槽；

③将去除外包层和涂覆层的光纤加工处理后，穿过一个内径大于双包层光纤的内包层的光学玻璃层；

④使用氢氧焰或者石墨加热光学玻璃层，在光学玻璃层熔融态下，与去除外包层和涂覆层的光纤紧密连结；

⑤对光学玻璃层的外表面进行离子束刻蚀处理，加工出微型导光槽均匀排列布满光学玻璃层外表面；

⑥将连结好的去除外包层和涂覆层的光纤与光学玻璃层固定并密封在金属外壳中；

⑦去除外包层和涂覆层的光纤外表面有导光槽，光学玻璃层的折射率大于去除外包层和涂覆层的光纤，以及光学玻璃层外表面微型导光槽的存在，通过折射率的改变，，破坏包层光的全反射条件，分三次将光滤出，滤出的包层光经过光学玻璃层照射到金属外壳的内壁，转化的热量通过外壳水冷去除。

所述的双包层光纤的外包层和涂覆层剥除长度根据滤除效果的选择大于10cm。

所述的去除外包层和涂覆层的光纤外表面经过离子束刻蚀处理，分散排布导光槽。

所述的光学玻璃层为折射率大于去除外包层和涂覆层的光纤的高折射率、高透光材料。

所述的光学玻璃层的内径应微大于去除外包层和涂覆层的光纤的直径。

所述的多种光学玻璃层种类应大于1种，其截面形状为圆形或者锥形。

所述的光学玻璃层按照折射率从低到高的顺序沿双包层光纤中光的传播方向排列。

所述的光学玻璃层外表面经过离子束刻蚀处理后要保持光学玻璃层的透过率；

所述的微型导光槽要均匀排列布满光学玻璃层外表面；

所述的通过离子束刻蚀制造的包层光滤除器中，光纤两端与光学玻璃层接触密封处应位于光纤的剥除外包层和涂覆层的界面处。

所述的通过离子束刻蚀制造的包层光滤除器中，光学玻璃层应固定并密封在在金属外壳中。

一种通过离子束刻蚀制造包层光滤除器的新方法，其特征在于：包括双包层光纤1和金属外壳2，光纤中设有去除外包层和涂覆层的光纤4且其外表面需经过离子刻蚀处理，去除外包层和涂覆层的光纤上设有经过表面离子束刻蚀处理的光学玻璃层3，金属外壳2中设有冷却水道。

去除外包层和涂覆层的光纤4外表面需经过离子束刻蚀处理，其截面形状为圆形。

多种光学玻璃3由折射率大于去除外包层和涂覆层的光纤4的多种高折射率、高透光材料组成。

多种光学玻璃层3的内径应微大于去除外包层和涂覆层的光纤4的直径。

根据实验设计及使用情况，多种光学玻璃层4种类应大于1种，截面形状为圆形或者锥形。

光学玻璃层3按照折射率从低到高的顺序沿双包层光纤1中光的传播方向排列。

多种光学玻璃层3的外表面需要离子束刻蚀处理，根据包层功率滤除器的设计及使用情况，在光学玻璃层3外表面刻蚀出微型导光槽，均匀排列布满光学玻璃层3外表面。

多种光学玻璃层3的表面的微型刻蚀槽形状可以分为倒三角形，矩形或者其他形状。