熔接光纤和光纤激光器的制作方法

1.本实用新型涉及光纤激光技术领域，特别涉及一种熔接光纤和光纤激光器。


背景技术：

2.光纤激光器具有结构紧凑、散热性能好、转换效率高、光束质量优良和性能稳定等优点在许多领域具有广泛的应用需求，光纤激光器采用光纤做增益介质。
3.在光纤激光器的制作过程中，在某些特殊情况下，要用到双包层光纤和单包层光纤的直接熔接。双包层光纤和单包层光纤熔接时，一般会用uv胶密封保护熔接点，并使其紧贴在散热装置上。由于单包层光纤的光没有被裸纤上的uv胶导出并充分吸收，导致进入单包层光纤涂覆层的包层光极多，使得单包层光纤涂覆层的温度极高，从而导致整个熔接点处的温度都急速升高，进而位于单包层光纤涂覆层和熔接点的温度都会比较高。由于高温度，此时熔接点的稳定性比较差，很容易烧掉，造成光纤线的损坏，进而不利于激光器的安全性和可靠性。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种熔接光纤，旨在实现光纤熔接后熔接点温度低。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的熔接光纤，熔接光纤包括：
6.第一光纤，所述第一光纤包括第一裸纤和包覆于所述第一裸纤外的第一涂覆层，所述第一裸纤部分裸露于所述第一涂覆层；
7.第二光纤，所述第二光纤包括第二裸纤和包覆于所述第二裸纤外的第二涂覆层，所述第二裸纤部分裸露于所述第二涂覆层，所述第一裸纤和所述第二裸纤熔接；及
8.光学胶，所述光学胶包覆于所述第一裸纤的裸露部分和所述第二裸纤的裸露部分；
9.所述第一裸纤裸露部分和所述第二裸纤裸露部分长度范围为大于等于50mm。
10.可选地，所述光学胶为uv胶。
11.可选地，所述光学胶的折射率大于1.5。
12.可选地，所述光学胶包覆于所述第一裸纤和所述第二裸纤的厚度范围为1.8mm～2.2mm。
13.可选地，所述第一裸纤裸露部分和所述第二裸纤裸露部分的总长度为大于等于100mm。
14.可选地，所述第一裸纤包括第一纤芯和第一包层，所述第一包层包覆于所述第一纤芯：
15.和，所述第二裸纤包括第二纤芯和第二包层，所述第二包层包覆于所述第二纤芯。
16.可选地，所述第一光纤还包括低折射率层，所述低折射率层覆设于所述第一涂覆层朝向所述第一裸纤的表面。
17.可选地，所述第一纤芯的数值孔径大于等于所述第二纤芯的数值孔径。
18.可选地，所述第一光纤为双包层光纤，所述第二光纤为单包层光纤。
19.本实用新型还提出一种光纤激光器，包括如上所述的熔接光纤。
20.本实用新型技术方案通过把第一光纤和第二光纤的裸纤都加长，并点上光学胶，使熔接点前后的包层光都能被光学胶剥出。把要进入单包层光纤涂覆层的包层光提前用光学胶吸收出来，再将光纤熔接点部分紧贴在铝板上散热，光纤熔接点的温度就可以快速降低，避免了由于温度过高导致烧掉的情况，提高了熔接点的稳定性，并使该熔接点更加安全可靠。
附图说明
21.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示出的结构获得其他的附图。
22.图1为本实用新型熔接光纤一实施例的结构示意图；
23.图2为图1所示熔接光纤包覆光学胶的结构示意图；
24.图3为本实用新型熔接光纤中双包层光纤的结构示意图；
25.图4为本实用新型熔接光纤中单包层光纤的结构示意图。
26.附图标号说明：
27.标号名称标号名称1熔接光纤10第一光纤11第一裸纤111第一纤芯113第一包层13第一涂覆层15低折射率层20第二光纤21第二裸纤211第二纤芯213第二包层23第二涂覆层30光学胶
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28.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
29.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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
31.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指
示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
32.本实用新型提出一种熔接光纤1。
33.在本实用新型实施例中，如图1、图2所示，该熔接光纤1包括第一光纤10、第二光纤20以及光学胶30；第一光纤10包括第一裸纤11和包覆于第一裸纤11外的第一涂覆层13，第一裸纤11部分裸露于第一涂覆层13；第二光纤20包括第二裸纤21和包覆于第二裸纤21外的第二涂覆层23，第二裸纤21部分裸露于第二涂覆层23，第一裸纤11和第二裸纤21熔接；光学胶30包覆于第一裸纤11的裸露部分和第二裸纤21的裸露部分；第一裸纤11裸露部分和第二裸纤21裸露部分长度范围为大于等于50mm。
34.在现有的光纤熔接技术中，光纤熔接好并点上uv胶，把光纤熔接点紧贴在白色铝板上散热，此时由于熔接点和单包层光纤端的涂覆层的温度都很高，导致熔接点不稳定、不可靠、不安全。双包层光纤和单包层的光纤熔接时熔接点和单包层光纤涂覆层的温度比较高的主要原因在于包层光的存在，如果把熔接点前后的包层光滤掉，就可以有效降低熔接点及单包层光纤端的温度。因此必须适当增加熔接点处的裸纤长度，并通过高折射率uv胶把大部份包层光吸出来散热。
35.在本实用新型的一实施例中，把双包层光行和单包层光纤的裸纤都加长，并点上高折射率uv胶，使熔接点前后的包层光都能被充分被剥出，再把光纤熔接点紧贴在铝板上散热。就可以充分降低熔接点的温度，使该熔接点更加安全可靠。
36.在一实施例中，sm-gdf-10/130-15m光纤的输入光功率为3w，sm-gdf-10/130-15m光纤和smf-28e的裸纤分别只有5mm，它们直接熔接后，从smf-28e光纤输出的光功率为2w，有1w的包层光被熔接点处的uv胶和smf-28e单包层光纤吸收，虽然把熔接点紧贴在散热铝板上，熔接点的温度仍然快速升至80度以上。sm-gdf-10/130-15m光纤和smf-28e光纤的裸纤长度分别均为50mm，两者直接熔接后，在所有裸纤上点上白色透明的高折射率uv胶，并把熔接点紧贴在白色的散热铝板上。从smf-28e光纤输出的光功率仍为2w，1w的包层光大部份被高折射率uv胶吸收。由于裸纤较长，绝大部分包层光均在裸纤处被均匀吸收，由于铝板的散热，最终熔接点处的温度最高只有30度。进而，当第一裸纤11裸露部分和第二裸纤21裸露部分长度范围为均大于等于50mm，当激光经过熔接点前后的裸纤部分时，熔接点前后的包层光均已经被光学胶30充分吸收，再通过紧贴白色铝板散热，就不会导致熔接点的持续升温。
37.进一步地，涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤，同时增加光纤的柔韧性，它一般采用环氧树脂或硅橡胶。保护光纤表面不受潮湿气体和外力擦伤，赋予光纤提高抗微弯性能，降低光纤的微弯附加损耗功能。
38.本实用新型技术方案通过把第一光纤10和第二光纤20的裸纤都加长，并点上光学胶30，使熔接点前后的包层光都能被光学胶30剥出，把要进入单包层光纤涂覆层的包层光提前用光学胶吸收出来，再将光纤熔接点部分紧贴在铝板上散热，光纤熔接点的温度就可以快速降低，避免了由于温度过高导致烧掉的情况，提高了熔接点的稳定性，并使该熔接点更加安全可靠。
39.在本实用新型一实施例中，光学胶30为uv胶。
40.uv胶水具有高tg、高折射率、无挥发、环保、固化快等特点，不仅有助于光纤的熔接保护，并且提高了光纤熔接的寿命。
41.在本实用新型一实施例中，光学胶30的折射率大于1.5。
42.当光学胶30的折射率过低时，熔接点前后的包层光不能保证被光学胶30剥出，达到降温的效果；当光学胶30的折射率过高时，使用成本过高，不利于生产和制造。
43.在本实用新型一实施例中，光学胶30包覆于第一裸纤11和第二裸纤21的厚度范围为1.8mm～2.2mm。
44.当裸纤的厚度小于1.8mm时，熔接点前后的包层光不能保证被光学胶30剥出，达到降温的效果；当裸纤的厚度大于2.2mm时，光学胶30的使用成本过高，不利于生产和制造。
45.在本实用新型一实施例中，如图1所示，第一裸纤11裸露部分和第二裸纤21裸露部分的总长度为大于等于100mm。
46.在一实施例中，单包层光纤和双包层光纤的裸纤长度分别均为50mm，两者直接熔接后，在所有裸纤上点上白色透明的高折射率uv胶，并把熔接点紧贴在白色的散热铝板上。从单包层光纤输出的光功率仍为2w，1w的包层光大部份被高折射率uv胶吸收。由于裸纤较长，绝大部分包层光均在裸纤处被均匀吸收，由于铝板的散热，最终熔接点处的温度最高只有30度。
47.在本实用新型一实施例中，如图1至图4所示，第一裸纤11包括第一纤芯111和第一包层113，第一包层113包覆于第一纤芯111：
48.和，第二裸纤21包括第二纤芯211和第二包层213，第二包层213包覆于第二纤芯211。
49.纤芯位于光纤中心，作用是传输光波。包层位于纤芯外层，作用是将光波限制在纤芯中。纤芯和包层即组成裸光纤，两者采用高纯度二氧化硅(si0。)制成，但为了使光波在纤芯中传送，应对材料进行不同掺杂。
50.在本实用新型一实施例中，如图2、图4所示，第一光纤10还包括低折射率层15，低折射率层15覆设于第一涂覆层13朝向第一裸纤11的表面。
51.双包层光纤中内包层横向尺寸(常规纤芯直径的数十倍)和数值孔径比纤芯大得多，折射率比纤芯小，可限制激光完全在纤芯内传播。这样在纤芯和外包层之间形成了一个大截面、大数值孔径的光波导，它可以允许大数值孔径、大截面和多模的高功率泵浦光耦合到光纤中，并被限制在内包层以内传输，不扩散，有利于保持高功率密度光泵浦。
52.在本实用新型一实施例中，第一纤芯111的数值孔径大于等于第二纤芯211的数值孔径。
53.双包层光纤的纤芯比单包层光纤的纤芯数值孔径大，双包层光纤中内包层横向尺寸(常规纤芯直径的数十倍)和数值孔径比纤芯大得多，折射率比纤芯小，可限制激光完全在纤芯内传播。
54.在本实用新型一实施例中，如图1至图4所示，第一光纤10为双包层光纤，第二光纤20为单包层光纤。
55.单包层光纤由纤芯、包层和涂覆层组成。单包层光纤的内包层对多模泵浦光不能起到约束作用，并且纤芯的数值孔径低，因此只能采用单包层泵浦光耦合进入纤芯才能获
得激光输出。
56.双包层光纤是一种具有特殊结构的光纤，比常规光纤增加了一个内包层，由涂覆层、内包层、外包层、掺杂纤芯所构成。
57.双包层光纤中外包层是由折射率比内包层小的聚合物材料构成；最外层是由有机材料构成的保护层。双包层光纤对泵浦光的耦合面积由内包层尺寸决定，而不像传统单包层光纤仅由纤芯决定。这样双包层光纤构成了一种双层的波导结构，一方面提高了人纤激光的功率耦合效率，使泵浦光在内包层内传导时，多次穿越纤芯激发掺杂离子发射激光；另一方面输出光束质量由纤芯性质决定，内包层的引入没有破坏光纤激光器输出的光束质量。
58.本实用新型还提出一种光纤激光器，该光纤激光器包括熔接光纤1，该熔接光纤1的具体结构参照上述实施例，由于本光纤激光器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
59.以光纤作为激光增益介质的激光器被称为光纤激光器。光纤激光器使用纤芯中掺杂有稀土元素的有源光纤作为增益介质。一般采用半导体激光器作为泵浦源。而谐振腔则一般利用反射镜、光纤端面、光纤环形镜或光纤光栅等器件构成。
60.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。