本实用新型属于光纤激光技术领域，具体涉及一种新型光纤包层功率剥除装置。
背景技术：
与传统激光器相比，光纤激光器凭借光束质量好、转换效率高、散热能力强、免维护、体积小巧、结构简单等一系列优势广泛应用于军事、医疗、工业、通信等各个行业，其中高功率光纤激光器更是在切割、焊接、融覆等工业加工领域展现出其无法比拟的巨大优势。
光纤激光器主要由LD泵浦源、一对光纤光栅组成的谐振腔、作为增益介质的有源光纤构成。有源光纤吸收泵浦光携带的能量转化为所需要的激光。然而泵浦光携带的能量并不能完全被增益光纤吸收，另外随着光纤弯曲、熔接损耗有部分纤芯内激光逸出到包层内部，包层内部光将严重影响输出激光光束质量，进而影响加工精度、加工效果。
目前现有的包层光剥离技术大致分为两类，第一类为破坏内包层结构，使包层光逸出包层外，例如申请号为201620707695.1的实用新型专利中的方法对精密度要求极高不易操作，微米量级测量光纤直径难于实现且测量成本较高，并且在破坏区涂高折射率紫外胶失去了破坏包层的意义，大量包层光将直接从101、103区域逸出导致该区域温度极高，即使有冷却水包围但高折射率胶长期处于高温状态下加速其光学性质改变这一特性，冷却水长期直接冲击高折胶区域也容易使其断裂，不稳定性较高，光纤穿过水冷盒也难于密封，难于制作；另一类是人为增加光纤弯曲度，增大包层内传播光的入射角度，在该区域涂高折胶使包层光逸出光纤，例如申请号为201520358458.4的实用新型专利中的方法对包层光剥除较为彻底，但是不可避免的同时改变了纤芯内激光的入射角度，导致内包层无法利用全反射原理限制部分信号光，使激光系统总效率降低3％-5％。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种应用于中高功率光纤激光系统中的新型光纤包层功率剥除装置，在保持完整光纤结构下使用最简洁有效安全的方式将包层光完全导出，极大提升了激光系统光束质量。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种新型光纤包层功率剥除装置，包括双包层无源光纤、密封装置和散热装置；双包层无源光纤盘绕在所述散热装置上，所述散热装置的顶部通过所述密封装置密封；双包层无源光纤沿长度方向设置长度依次递增的十一个剥除区。
作为本实用新型的实施例之一，十一个剥除区包括依次设置的长0.2mm的一区、长 0.4mm的二区、长0.7mm的三区、长1mm的四区、长5mm的五区、长10mm的六区、长 15mm的七区、长20mm的八区、长30mm的九区、长45mm的十区和长55mm的十一区。
进一步地，所述散热装置包括光纤盘和散热底座，所述散热底座上安设有内外两个圆环，且内外两个圆环之间的中空部分形成水道；所述水道通过密封装置密封；外圆环的外壁上刻有光纤槽形成光纤盘，双包层无源光纤盘绕在所述光纤盘上。
进一步地，所述光纤槽为V型槽，所述V型槽呈螺旋形排列，双包层无源光纤沿所述V型槽盘绕设置在光纤盘上。
进一步地，所述水道内设有分水挡板，所述分水挡板将水路分隔为单向通道。
进一步地，所述散热底座上设有进水快插接头和出水快插接头；所述进水快插接头的出水口和所述出水快插接头的进水口分别位于所述分水挡板的两侧。
进一步地，双包层无源光纤的底部与所述V型槽的内壁之间设有导热填充物。
作为本实用新型的实施例之一，所述V型槽的开口尺寸为0.6mm，相邻的两个V型槽的间距为1mm。
作为本实用新型的实施例之一，所述V型槽的开口角度60°。
进一步地，所述密封装置包括密封圈和密封盖板；所述密封圈设置在所述散热装置和所述密封盖板之间。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
本实用新型提供的光纤包层功率剥除装置在不破坏光纤内部结构的同时通过逐步剥除包层光，再由散热装置将热量导出，确保包层内无残余光，提高激光系统输出光束的光束质量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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。
图1为本实用新型实施例提供的功率剥除装置结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的功率剥除装置的散热装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的功率剥除装置的光学部分的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的功率剥除装置的光纤盘的结构示意图；
图5为图4中A处的放大示意图；
图中：1、密封盖板，2、密封圈，3、光纤盘，4、分水挡板，5、散热底座，6、进水快插接头，7、剥除区，8、光导区，9、V型槽，10、导热填充物，11、出水快插接头。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-图2所示，本实用新型实施例提供一种新型光纤包层功率剥除装置，包括双包层无源光纤、密封装置和散热装置；双包层无源光纤盘绕在所述散热装置上，所述散热装置的顶部通过所述密封装置密封；双包层无源光纤沿长度方向设置长度依次递增的十一个剥除区。
该装置简单、有效的剥除了包层内的残余光，同时采用分段剥除方式，避免因集中剥除导致剥除区过热而产生不稳定因素，显著提高光纤激光器输出光束的光束质量。
进一步地，所述散热装置包括光纤盘3和散热底座5，所述散热底座5上安设有内外两个圆环，且内外两个圆环之间的中空部分形成水道；所述水道通过密封装置密封；外圆环的外壁上刻有光纤槽形成光纤盘3，双包层无源光纤盘绕在所述光纤盘3上。选用7075型硬铝合金加工散热底座5，该型号铝制合金质量轻、硬度强、导热性能优越，内部水道宽度 11mm。内外两个圆环选用7075硬铝合金加工，外圆环外径110mm，内圆环内径95mm，内外圆环厚度均为2mm。
进一步地，所述水道的外壁上设有V型槽9，所述V型槽9呈螺旋形排列，双包层无源光纤沿所述V型槽9盘绕设置在光纤盘3上，该样可以增大光纤与热沉接触面积，增强散热能力。
进一步地，所述水道内设有分水挡板4，所述分水挡板4将水路分隔为单向通道。进出水道部分设置分隔挡板，避免冷却水由进水口直接回流至出水口影响散热，同时带走光纤盘3上的热量。
进一步地，所述散热底座5上设有进水快插接头6和出水快插接头11；所述进水快插接头6的出水口和所述出水快插接头11的进水口分别位于所述分水挡板4的两侧。
进一步地，双包层无源光纤的底部与所述V型槽9的内壁之间设有导热填充物10。双包层无源光纤的底部无法与热沉接触部分使用间隙导热填充物质填充，该材料为粉末状颗粒，导热性能良好，不与光纤表面涂覆层或高折射率紫外固化胶发生化学反应。该间隙填充物质避免了光纤仅与空气进行对流换热，通过良好的热导性快速得将热量传导至热沉并由冷却水带走。
作为本实用新型的实施例之一，所述V型槽9的开口尺寸为0.6mm，相邻的两个V 型槽9的间距为1mm，所述V型槽9的开口角度60°。外壁刻有开口尺寸为0.6mmV型槽，便于光纤盘绕及光纤散热，V型槽间距1mm便于散热。V型槽经过高精度处理，确保表面平整度，避免因金属毛刺、受力不均匀导致的光纤损伤。
进一步地，所述密封装置包括密封圈2和密封盖板1；所述密封圈2设置在所述散热装置和所述密封盖板1之间。密封盖板1由7075硬铝合金制成，密封盖板1下方开槽，密封圈2设置在槽内，以达到与光纤盘绕部分完美密封效果。选取HNBR氢化丁氰橡胶材质的密封圈2，该材质的密封圈2有优良的抗撕裂、抗腐蚀、抗压性能，有一定弹性密封性能良好。
实施例一
双包层无源光纤沿长度方向剥除涂覆层0.2mm并用折射率为N1的紫外固化胶水涂覆、固化 (一区)，经过15mm后剥除涂覆层0.4mm并用折射率为N1高折胶涂覆、固化(二区)，经过30mm后剥除涂覆层0.7mm并用折射率为N1高折胶涂覆、固化(三区)，经过35mm后剥除涂覆层1mm并用折射率为N1高折胶涂覆、固化(四区)，经过40mm后剥除涂覆层 5mm并用折射率为N2高折胶涂覆、固化(五区)，经过45mm后剥除涂覆层10mm并用折射率为N2高折胶涂覆、固化(六区)，经过47mm后剥除涂覆层15mm并用折射率为N2高折胶涂覆、固化(七区)，经过53mm后剥除涂覆层20mm并用折射率为N3高折胶涂覆、固化(八区)，经过61mm后剥除涂覆层30mm并用折射率为N3高折胶涂覆、固化(九区)，经过65mm后剥除涂覆层45mm并用折射率为N3高折胶涂覆、固化(十区)，经过 65mm后剥除涂覆层55mm并用折射率为N3高折胶涂覆、固化(十一区)；后将此经过特殊处理的双包层无源光纤盘绕于已密封好的散热装置(5)上，使用导热填充物质填充经过特殊处理的双包层无源光纤与散热装置(5)之间的间隙，冷却水由进水快插接头6进入，由分水挡板4将水路分隔为单向通道，避免形成死水区影响散热，冷却水充满光纤盘3后由另外出水快插接头11导出，将经过特殊处理的双包层无源光纤盘导出的包层光转换的热量带走。
十一个剥除区包括依次设置的长0.2mm的一区、长0.4mm的二区、长0.7mm的三区、长1mm的四区、长5mm的五区、长10mm的六区、长15mm的七区、长20mm的八区、长30mm的九区、长45mm的十区和长55mm的十一区，且各剥除区的剥除效率均不相同，剥除效率从一区至十一区逐渐增大。
经过精密计算，本实例中一区的剥除效率为0.3dB，二区的剥除效率为0.5dB，三区的剥除效率为0.8dB，四区的剥除效率为0.9dB，五区的剥除效率为1.8dB，六区的剥除效率为3.1dB，七区的剥除效率为3.3dB，八区的剥除效率为4.1dB，九区的剥除效率为5.4dB，十区的剥除效率为5.9dB，十一区的剥除效率为6.4dB，十一个剥除区的累计剥除效率32.5 dB，剥除效率高达99.9％，便捷、高效得保证了包层内无残余光。
本实施例的包层功率剥除装置由光学部分及散热部分两部分组成，光学部分为经过精确计算与设计的双包层无源光纤，该光纤上有11个不同剥除长度并涂覆不同折射胶的剥除区组成，其中一区至三区使用折射率为N1的高折射率胶水，四区至七区使用折射率为 N2的高折射率胶水，八区至十一区使用折射率为N3的高折射率胶水，N1＜N2＜N3，由一区至十一区每个剥除区的剥除率已按事先计算好的比例确定并逐渐递增，每个剥除区的剥除长度及剥除区的间距取值已通过数学建模模拟优化到最优值，逐步将包层内的残余光逐步导出，最后导出的光能转换为热能由散热模块将热量导出。
本实用新型提供的包层功率剥除装置通过沿经过特殊处理的双包层无源光纤长度方向按照设计好的长度及间距剥离不同长度的涂覆层，并使用高折射率光学胶涂覆，在不破坏光纤内部结构的同时经过精确的计算与设计达到逐步剥除包层光的目的，实现将内包层光逐步完全导出，再由散热模块将热量导出，确保包层内无残余光，同时经过精密计算采用分段剥除方式，避免因集中剥除导致剥除区过热而产生不稳定因素，显著提高光纤激光器输出光束的光束质量。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。