基于减少光纤包层厚度的光纤熔断抑制方法与流程

本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其是涉及一种基于减少光纤包层厚度的光纤熔断抑制方法。

背景技术：

随着光纤通信和高功率光纤激光器的高速发展，而通信领域中光纤传输容量的迅速增长以及高功率光纤激光器输出功率的急速飙升，使得光纤中传输的功率(密度)也随之急速提高，由此带来一个问题：当光纤中传输着极高的功率(密度)时，由于光纤过热、环境等其他因素的影响导致端面损伤(诸如光纤端面沾染有灰尘颗粒，或是端面不慎接触到其他物体的表面，以及光纤存在不合理的局部过度弯曲等)，光纤的某个局部会大量吸收激光的能量并转化为光纤中的热积累，即导致光纤的局部温度急剧上升(甚至可达10⁴k量级)而导致光纤熔断。光纤熔断是指在光纤纤芯极高的温度使得光纤纤芯中产生了高温高压的等离子体，高温高压的等离子体在光纤中以m/s量级的速度高速传播，在光纤中冲出子弹形的空腔，其对光纤纤芯，严重时甚至对光纤包层，乃至光纤连接上的其他元件(诸如光栅等)，造成不可逆转的极大破坏。因此，设法抑制光纤中的光纤熔断现象，对于光纤通信系统和高功率光纤激光系统的长时间正常运转，提高整个系统的安全性和稳定性，有着极其重要的现实意义。

公开号为4070111的日本专利文献1(methodofterminatingthefiberfusebyexpandingthemfdofapartofthesmf，jpn，4070111，2002)公开了一种光纤熔断抑制方法，其主要是通过熔接较大模场直径的光纤来抑制光纤熔断现象，但是小模场和大模场直径的光纤熔接损耗非常大，并且该损耗难于控制。若采用一系列具有不同模场直径的不同种类光纤进行多级熔接来增加模场匹配度，这样不仅使得整个系统的操作复杂性、安全性及稳定受到影响，而且也大大增加了系统的制造成本。

申请号为345592的日本专利文献2(methodofterminatingthefiberfusebyinsertingtheopticalattenuatorofaphotoniccrystalfibertype,jpn3455921992)公开了一种光纤熔断抑制方法，其主要针对光子晶体光纤，而光子晶体光纤的波导结构主要由空气孔洞的结构决定，故对光子晶体光纤的低损耗熔接本就是一个复杂且难于控制的问题，而且插入光学衰减器本身就会给系统带来很大的插入损耗，因此大大增加了整个系统的损耗，降低了整个系统的传输性能。

有鉴于此，提供一种损耗小、操作简单、安全性和稳定性高的光纤熔断抑制方法成为现阶段亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种基于减少光纤包层厚度的光纤熔断抑制方法，解决现有技术中光纤熔断抑制方法操作复杂且易导致激光器损耗大、安全性和稳定性低的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种基于减少光纤包层厚度的光纤熔断抑制方法，其用于全光纤结构的振荡型光纤激光器，将所述振荡型光纤激光器中的无源光纤靠近输出端一定长度作为处理段，去掉处理段的涂覆层并对该处理段的光纤包层进行厚度处理以降低该处理段的光纤包层的厚度。

与现有技术相比，本发明基于全光纤结构的阶跃折射率光纤激光振荡器，故其结构简单，安全性和稳定性高，且通过直接对无源光纤进行厚度处理以降低光纤包层的厚度，其不引入其他熔接点，避免了额外的损耗，其操作难度低、复杂性小，利于降低成本。

附图说明

图1是本发明的光纤激光器的连接结构示意图；

图2是本发明的无源光纤的腐蚀处理结构示意图；

图3是发生光纤熔断现象的纤芯的表面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1、图2，本发明提供了一种基于减少光纤包层厚度的光纤熔断抑制方法，其用于全光纤结构的振荡型光纤激光器，将所述振荡型光纤激光器中的无源光纤6靠近输出端一定长度作为处理段6a，去掉处理段6a的涂覆层63并对该处理段6a的光纤包层62进行厚度处理以降低该处理段6a的光纤包层62的厚度。

其中，上述振荡型光纤激光器可通过半导体激光器1、光纤合束器2、第一反射光栅3、有源光纤4、第二反射光栅5及无源光纤6依次连接形成；

具体如图1所示，本实施例的半导体激光器1可采用瓦级输出功率的小功率半导体激光器1，其可将半导体激光器1的耦合输出光纤与光纤合束器2的泵浦尾纤溶解，而光纤合束器2的输出端则与第一反射光栅3熔接，有源光纤4可一端与第一反射光栅3的输出端熔接、另一端与第二反射光栅5的输入端熔接，无源光纤6则与第二反射光栅5的输出端熔接，其可构成一直腔振荡型光纤激光器，该光纤激光器基于全光纤结构的阶跃折射率光纤激光振荡器，其输出功率能长时间保持良好稳定性，对外界机械振动的敏感程度较小，结构较基于空间耦合结构的光子晶体光纤的光纤激光器简单，易于维护。其中，本实施例的第一反射光栅3为高反射光栅，而第二反射光栅5为低反射光栅，有源光纤4则优选采用有源掺镱光纤。

上述无源光纤6的长度一般设置为0.5～1.5m，本实施例优选采用0.9m。

如图2所示，无源光纤6包括由内之外依次设置的光纤纤芯61、光纤包层62及涂覆层63，本实施例可采用玻璃溶剂溶解处理段6a的光纤包层62的方式，也可采用物理切削的方式，其经过厚度处理后，可使得处理段6a的光纤包层62外周面形成一由中部至其两端外径逐渐增大。其中，本实施例优选测通玻璃溶剂对该处理段6a进行腐蚀溶解的方式，其处理均匀性好。

本实施例的处理段6a靠近无源光纤6的输出端，具体处理时可采用氢氟酸溶液进行浸入溶解，其可降低该处理段6a的光纤包层62的厚度，从而利于抑制光纤熔断效应。在选取处理段6a时，一般处理段6a的长度为0.5～2.5mm，本实施例优选采用2mm，其有利于最大化提高抑制效果。

在进行腐蚀处理时，氢氟酸溶液的浓度一般为10～25％，优选为13％；腐蚀处理的温度为15～25℃，具体可将氢氟酸溶液的温度控制在15～25℃，其优选采用17℃；腐蚀处理的时间一般为30～120分钟，一般根据光纤包层62溶解的深度进行判断，即当光纤包层62溶解深度达到光纤包层62厚度的三分之一，则可停止腐蚀处理。

通过上述处理，其虽然能够较好的抑制光纤熔断现象，但是其并不能完全避免光纤熔断现象，故在经过上述处理后，可调节半导体激光器1逐渐增大输出功率，若光纤激光器系统正常工作、无异常发生，则还说明无光纤熔断发生；若无源光纤6上出现火花，并以很快的速度沿激光传输相反的方向传播，则说明发生了光纤熔断；如图3所示，当发生光纤熔断后，可通过显微镜观察光纤纤芯61，光纤纤芯61被冲击形成子弹头状的空腔。

与现有技术相比，本发明基于全光纤结构的阶跃折射率光纤激光振荡器，故其结构简单，安全性和稳定性高，且通过直接对无源光纤进行厚度处理以降低光纤包层的厚度，其不引入其他熔接点，避免了额外的损耗，其操作难度低、复杂性小，利于降低成本。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。