铜管构成的腔体内穿有水管；导热铜管内壁上设有导光玻璃层；连接有栗浦光纤的主光纤贯穿于导热铜管的空腔，主光纤上的接入点位于导热铜管的空腔内；在导热铜管的端口处，导光玻璃层与主光纤之间设有光学胶层，将接入点密封在导热铜管的空腔内。导热铜管内嵌有温度传感器，温度传感器与温度控制器相连，温度控制器与电源控制器相连，电源控制器与栗浦源相连。
[0029]下面结合附图1-3对本发明做进一步的详细描述:
[0030]如图1?3所示:本发明所述的一种用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，包括:栗浦光纤1，主光纤2和封装外壳；
[0031]封装外壳包括外部铜管10，导热铜管9和导光玻璃层7 ;外部铜管10同轴设于导热铜管9的外侧；外部铜管10和导热铜管9构成的腔体内穿有水管11，水管11中通入冷却水，水管11的结构可以根据散热效果选择合适的结构；导热铜管9内壁上通过导热胶层8固定有导光玻璃层7 ;栗浦光纤I连接在主光纤2上，连有栗浦光纤I的主光纤2贯穿于导热铜管9的空腔，其中使栗浦光纤I与主光纤2的接入点位于导热铜管9的空腔内；在导热铜管9的端口处，导光玻璃层7与主光纤I之间设有光学胶层6，通过光学胶将接入点密封在导热铜管9的空腔内。
[0032]栗浦光纤I包括栗浦光纤纤芯，栗浦光纤纤芯外侧依次包覆有包层和涂覆层；栗浦光纤纤芯的折射率大于栗浦光纤包层的折射率；栗浦光在栗浦光纤纤芯中按照全反射原理传输；栗浦光纤涂覆层起到保护包层、免受外界损伤的作用。主光纤2包括主光纤纤芯5，主光纤纤芯5外侧依次包覆有主光纤内包层4和主光纤外包层3 ;主光纤纤芯5的折射率大于主光纤内包层的折射率4，主光纤内包层4的折射率大于主光纤外包层3的折射率。将主光纤2外包层3剥除并清理干净，栗浦光纤I从侧面熔接到主光纤2的内包层4上，在接入点处形成耦合区；当栗浦光在栗浦光纤I中传输到耦合区时，由于倏逝波的作用，栗浦光纤I和主光纤2中的光场发生耦合，栗浦光耦合进主光纤I中传输。由于栗浦光纤I与主光纤2的直径不同，是非对称波导，栗浦光不能完全耦合进主光纤2中；泄露的栗浦光A会在空间中传播进入到导光玻璃层7中，泄露的栗浦光B在空间中传播进入到光学胶层6中，泄露的栗浦光C在空间中传播进入到主光纤的外包层3中，即使耦合进主光纤2中的栗浦光，也会有泄部分露的栗浦光D会因不符合主光纤2的全反射条件而再次进入到外包层3中。
[0033]光学胶层6将主光纤外包层3和导光玻璃层7黏结为一体，由于导光玻璃层7的折射率不小于光学胶层6的折射率，光学胶层6的折射率大于主光纤外包层3的折射率；主光纤外包层3和光学胶层6中的栗浦光B、C、D最终会进入到导光玻璃层7中，所以光学胶层6可以剥除在主光纤外包层3中传输的栗浦光并最终穿到导光玻璃层7中。导光玻璃层7面积大，受热能力高于光学胶层6，可以承受功率很高的泄露栗浦光。
[0034]导热胶层8将导光玻璃层7和导热铜管9黏结为一体，导热胶层8 一方面可以吸收导光玻璃层7中的栗浦光，另一方面可以将吸收的热量传递给导热铜管9。导光玻璃层7的外表面经过磨砂处理，一方面可以对剥除的栗浦光进行漫反射，加快其耗散速度，另一方面增加与导热胶层8的接触面积，将更多的热量传递给导热铜管9。导热铜管9与外部铜管10构成内腔中的水管内通入冷却水，流动的冷却水可以带走导热铜管9的热量，在光纤激光器封闭环境下依然可以保持栗浦耦合器在长时间工作时处于恒温工作状态。
[0035]导热铜管9中嵌有温度传感器12，可以实时监测栗浦耦合器的工作温度。当工作温度超过阈值时，温度传感器12向温度控制器13发出信号；温度控制器13向电源控制器14中发出指令，使得电源控制器14关闭工作温度过高栗浦耦合器的栗浦源15，从而保护该栗浦耦合器免受损坏，使整个光纤激光器能够继续工作。
[0036]本发明的一种用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，通过导热铜管、冷却水散热和温度控制系统，使其能够在千瓦级光纤激光器中长时间稳定地工作，尤其适用于工厂全天不间断生产的环境；同时，制作难度小，生产成本低，能直接更换在光纤激光器中。
[0037]以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于，包括:栗浦光纤，主光纤和封装外壳； 所述栗浦光纤连接在所述主光纤上，在栗浦光纤与主光纤的接入点处设置封装外壳； 所述封装外壳包括外部铜管，导热铜管和导光玻璃层；所述外部铜管同轴设于所述导热铜管的外侧；所述外部铜管和导热铜管构成的腔体内穿有水管；所述导热铜管内壁上设有导光玻璃层； 所述主光纤贯穿于所述导热铜管的空腔，所述接入点位于所述导热铜管的空腔内； 在所述导热铜管的端口处，所述导光玻璃层与所述主光纤之间设有光学胶层，将接入点密封在导热铜管的空腔内。2.如权利要求1所述的用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于，所述导热铜管内嵌有温度传感器，所述温度传感器与温度控制器相连，所述温度控制器与电源控制器相连，所述电源控制器与栗浦源相连。3.如权利要求1所述的用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于，所述栗浦光纤包括栗浦光纤纤芯，栗浦光纤纤芯外侧依次包覆有包层和涂覆层；所述栗浦光纤纤芯的折射率大于栗浦光纤包层的折射率。4.如权利要求1所述的用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于，所述主光纤包括主光纤纤芯，主光纤纤芯外侧依次包覆有内包层和外包层；所述主光纤纤芯的折射率大于主光纤内包层的折射率，主光纤内包层的折射率大于主光纤外包层的折射率。5.如权利要求4所述的用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于，所述导光玻璃层的折射率不小于光学胶层的折射率，所述光学胶层的折射率大于主光纤外包层的折射率。6.如权利要求1所述的用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于，所述导热铜管与所述导光玻璃层之间设有导热胶层。7.如权利要求6所述的用于千瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于，所述导光玻璃层上与导热胶层相接触的一面做磨砂处理。
【专利摘要】本发明公开了一种用于千瓦级光纤激光器的泵浦耦合器，包括：泵浦光纤，主光纤和封装外壳；泵浦光纤连接在主光纤上，在泵浦光纤与主光纤的接入点处设置封装外壳；封装外壳包括外部铜管，导热铜管和导光玻璃层；外部铜管同轴设于导热铜管的外侧；外部铜管和导热铜管构成的腔体内穿有水管；导热铜管内壁上设有导光玻璃层；在导热铜管的端口处，导光玻璃层与主光纤之间设有光学胶层，将接入点密封在导热铜管的空腔内。本发明公开的泵浦耦合器可用于千瓦级光纤激光器中，其制作难度小，生产成本低；同时能够在千瓦级光纤激光器中长时间稳定地工作，尤其适用于工厂全天不间断生产的环境。
【IPC分类】H01S3/042, H01S3/067
【公开号】CN105244736
【申请号】CN201510802585
【发明人】王智勇, 谭祺瑞, 葛廷武, 张雪霞
【申请人】北京工业大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月19日