本实用新型属于高功率光纤激光器领域,具体涉及一种去除高阶剥模激光的包层功率剥离器。
背景技术:
光纤激光器由于具有光束质量好、功耗低、体积小、寿命长等特点,而被广泛应用于金属切割、焊接、标刻、材料加工和国防安全等方面。尤其是高功率的光纤激光器,其输出功率逐年递升,单模最大输出已超过一万瓦。高功率激光器与放大器中采用双包层掺杂光纤作为有源光纤,再使用包层泵浦方式将泵浦光耦合到纤芯中。由于吸收率的问题,包层中总会有残留部分泵浦光;同时光纤激光器不可避免的存在熔接点,部分纤芯光会泄露到包层中;另外还一些高阶模式的激光也会从纤芯中滤出到包层中去。这些残余的包层光如果从光纤传输端直接输出,会对随后的光束整形设备带来额外的热沉积,严重影响输出光斑的质量。因此,非常有必要在光纤激光器的输出端对光纤包层中的残余光进行剥离。
目前最常用的剥除包层光的方式,是在包层表面涂覆高折射率的紫外固化胶,在高功率光纤激光器中包层光功率较大,胶水作为高分子聚合物有很强的吸光特性,会导致涂胶区域温度过高,导致器件性能严重弱化。另外一种是就是将内包层通过机械、化学的方法使表面粗糙化,使包层光无法满足全反射的要求而泄露出来。但是上述方式均存在泵浦光剥除不完全,高阶模式激光泻出不足的问题。
技术实现要素:
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺陷,提供一种去除高阶剥模激光的包层功率剥离器,本实用新型通过将光纤弯曲成环形,增大了高阶模式包层光的剥离效率,提高光束质量。
本实用新型的技术方案为:
去除高阶模式激光的包层功率剥离器,包含光纤、热沉、导热介质、环形水冷通道、壳体盖板;其特征在于:光纤盘绕在热沉的环形槽内,环形水冷通道盘绕在热沉的环形槽内,在热沉的环形槽内设有若干热沉凹槽,且悬空在热沉凹槽上的光纤段表面刻蚀成不规则的V型槽形貌,并在热沉凹槽上填充导热介质,且导热介质将刻蚀的光纤段全部覆盖包裹,将壳体盖板对热沉进行封装保护。
所述热沉的表面设有环形槽,将光纤、环形水冷通道按照轨迹进行固定,光纤刻蚀段与热沉上的凹槽重合且悬空放置。
所述导热介质为石墨粉、球型氧化铝、碳化硅中的一种或二种以上混合物。
所述壳体盖板为高反光的金属材质制成。壳体盖板可以起到保护光纤和固定导热介质的作用。
所述光纤涂覆层的去除长度小于热沉凹槽的长度。
去除高阶模式激光的包层功率剥离器的方法,其特征在于包括以下几个步骤:
1)截取规定长度的双包层光纤,将双包层光纤盘绕在热沉的环形槽上,对悬在热沉凹槽处的光纤做上标记;
2)将做上标记的光纤涂覆层去除并露出裸纤,涂覆层的去除长度小于热沉凹槽的长度;
3)使用机械刻蚀法将裸纤表面刻成不规则的V型槽后超声清洗干净;
4)将上述光纤再次盘绕在热沉的环形槽上,光纤刻蚀段需悬空在热沉凹槽处,环形水冷通道盘绕在热沉的环形槽内与光纤的盘绕轨迹一致,属于随行水冷结构;
5)在热沉凹槽处填充导热介质,需将光纤刻蚀段全部包裹覆盖;
6)将壳体盖板与热沉进行装配,采用螺丝固定结合。
本实用新型与现有技术对比,具有如下优点及有益效果:1)采用分段剥离的方式,可以控制包层光的剥离效率;2)避免包层光集中泄露,造成产品局部温度过高,保证器件安全正常运行;3)将包层功率剥模区弯曲成环形,可以有效的提升高阶模式激光被剥离的能力,提升光束质量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的包层功率剥离器的俯视图。
图3为本实用新型包层功率剥离器的热沉凹槽部分的局部俯视图。
图4为本实用新型方包层功率剥离器的热沉凹槽部分的局部示意图。
图中,光纤100,光纤刻蚀段101,热沉200,热沉凹槽201,导热介质300,环形水冷通道400、壳体盖板500。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
如图1、图2、图3、图4所示,去除高阶模式激光的包层功率剥离器,包含光纤、热沉200、导热介质300、环形水冷通道400、壳体盖板500;其特征在于:光纤100盘绕在热沉200的环形槽内,环形水冷通道400盘绕在热沉200的环形槽内,在热沉200的环形槽内设有若干热沉凹槽201,且悬空在热沉凹槽201上的光纤段表面刻蚀成不规则的V型槽形貌,并在热沉凹槽201上填充导热介质300,且导热介质300将光纤刻蚀段101全部覆盖包裹,将壳体盖板500对热沉200进行封装保护;所述光纤涂覆层的去除长度小于热沉凹槽的长度。
实施例一
环形水冷通道400盘绕在热沉200的环形槽内,截取一段规定长度的光纤,将其盘绕在热沉200的环形槽内,对悬空在热沉凹槽201上的光纤段做上记号,使用剥线钳剥掉所作标记处的光纤涂覆层,涂覆层剥离长度略小于热沉凹槽201长度;对剥掉涂覆层的裸纤进行机械加工形成光纤刻蚀段101,使其表面形成不规则的V型槽形貌;再将处理过后的光纤在装有洁净乙醇的超声清洗机中清洗干净,空气压缩枪吹干表面溶剂。将清洗后的光纤重新盘绕在热沉200上,光纤刻蚀段101悬空在热沉凹槽201中心;在热沉凹槽201处填充足量的导热介质300石墨粉,光纤刻蚀段101需全部覆盖包裹。将表面镀金的铝合金壳体盖板500对热沉进行封装保护。
实施例二
本实施例与实施例一的结构相同,不同之处是,所述热沉凹槽201中的导热介质300是碳化硅,所述壳体盖板500为镀镍的黄铜材质。
以上所述之实施例只为本实用新型之较佳实施例,只是用于帮助理解本实用新型的方法及核心思想,并非以此限制本实用新型的实施范围。故凡依本实用新型之原理、形状所作的变化,均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。