一种提高高功率脉冲激光光纤耦合能量的方法与流程

本发明涉及激光光纤传输技术领域，具体涉及一种提高高功率脉冲激光光纤耦合能量的方法。

背景技术：

脉冲宽度为ns或数十ns的脉冲激光在作用到物质表面时可产生不同的瞬态效应，在微加工、微成型、含能材料的点火起爆等多个行业有广泛应用。目前ns量级的脉冲激光在工程应用中，通过光纤仅能实现10mj以下的能量稳定传输(功率密度约为数十至数百mw/cm²)，能量进一步提高后则会导致光纤损伤。从大量实验来看，能量空间分布为高斯型的脉冲激光，极易导致光纤内部损伤。其原因是激光在光纤内部聚焦引起能量局部过高，从而造成损伤，影响激光顺利传输。

技术实现要素：

为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种提高高功率脉冲激光光纤耦合能量的方法，该方法可以有效提升高功率激光的光纤耦合能量。

为了达到上述技术效果，本发明提供了一种提高高功率脉冲激光光纤耦合能量的方法，包括以下步骤：(1)光纤研磨，采用粗糙度1000ccr/r～2000ccr/r的研磨纸对光纤的输入端面进行研磨；(2)光纤清洗，对研磨后的光纤端面进行清洗；(3)透镜耦合，将激光通过透镜聚焦，耦合进入光纤中。

进一步的技术方案为，所述步骤(1)中研磨后的光纤端面的粗糙度为0.15μm～0.2μm。

进一步的技术方案为，所述步骤(1)中研磨时间为3～5分钟。

进一步的技术方案为，所述步骤(2)中清洗为采用超声波清洗机进行清洗。

进一步的技术方案为，所述步骤(3)中耦合时光斑面积为光纤截面积的75％～85％。

本发明通过将光纤入射端面采用1000ccr/r-2000ccr/r的研磨纸进行研磨，使其具有相应的粗糙度。在激光入射并经过粗糙的光纤端面后，形成的折射光路将变得杂乱，形成类似“漫反射”的效应，从而难以在光纤内部形成能量汇聚，在一定程度上避免能量在光纤内部大量汇聚，降低局部聚焦的能量，从而提高传输效果。

本发明具有如下有益效果：本发明操作简单，成本低，操作时间短，加工效率高，可有效提升高功率激光的光纤耦合能量，较端面抛光的光纤可提高50％以上，端面抛光的光纤耦合能量为20mj(1064nm脉冲激光，脉宽7ns)，本发明的光纤耦合能量可以达到30mj，本发明的光纤适用于光斑能量空间分布为高斯分布的脉冲激光，近tem00模式。

附图说明

图1为端面抛光的光纤和具有一定粗糙度光纤耦合光路示意图。

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。

实施例1

第一步：光纤研磨，选用粗糙度1000ccr/r～2000ccr/r的研磨纸(具体参数需根据光纤选择，通过试验确定具体哪种粗糙度下结果更优)，采用专用研磨机对光纤的输入端面进行研磨，研磨后光纤端面应无明显划痕等缺陷；

第二步：光纤清洗，研磨后光纤端面存在较多污物，采用超声波清洗机对光纤端面进行清洗，保证端面无其它杂质，影响耦合效果；

第三步：透镜耦合，将激光通过透镜聚焦，耦合进入光纤中。耦合时光斑面积应为光纤截面积的80％左右，可有效提高耦合能量。

采用该方法得到的光纤的耦合能量可以达到30mj(波长1064nm，脉宽7ns，近tem00模式高斯分布)。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种提高高功率脉冲激光光纤耦合能量的方法，包括以下步骤：(1)光纤研磨，采用粗糙度1000CCR/R～2000CCR/R的研磨纸对光纤的输入端面进行研磨；(2)光纤清洗，对研磨后的光纤端面进行清洗；(3)透镜耦合，将激光通过透镜聚焦，耦合进入光纤中。本发明能够避免能量在光纤内部大量汇聚，降低局部聚焦的能量，从而提高传输效果。

技术研发人员：覃文志;王亮;吉祥波;高原;邢宗仁;李勇
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院化工材料研究所
技术研发日：2018.11.02
技术公布日：2019.03.01