一种包层光衰减器及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种包层光衰减器，包括：剥除了一段外包层的双包层光纤和散热夹具；其中，所述散热夹具包括U型槽和散热通道，散热通道位于U型槽的底部，且与U型槽平行；双包层光纤剥除了外包层的一段位于所述U型槽的底部，且用折射率高于或等于所述双包层光纤内包层折射率的涂覆材料固定。本发明采用高折射率的涂覆材料，可在有限长度内将包层光剥除掉，改善了光纤激光器的光束质量；采用散热夹具对包层光剥离处由于高折射率涂覆材料对包层光的吸收产生的热进行了降温处理，可以有效降低涂覆材料的温度，确保衰减器的高剥除效率，保证系统的稳定工作。
【专利说明】一种包层光衰减器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤激光器【技术领域】，特别是涉及一种高功率包层光衰减器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]光纤激光器是以光学纤维为基质掺入某些活性离子作为工作介质的一类激光器。它同气体或其他类型的固体激光器相比，具有结构简单、散热效果好、转换效率高、光束质量好等优点。
[0003]通过泵浦双包层结构光纤，可实现从高功率多模激光二极管泵浦源到单模衍射极限光纤模式的高效简易转换，从而大大提高泵浦源的耦合效率和入纤泵浦功率，增加了光纤激光器的输出功率。另外，光纤光栅、泵浦合束器等关键器件的研制工作取得突破性进展，全光纤激光器的输出功率不断攀升。目前单根双包层光纤的输出功率已提高到万瓦量级。这一优势使得光纤激光器的应用从光通信、光纤传感、光谱学分析等领域，进一步延伸到工业加工、激光医疗、空间通信及军事领域。
[0004]对于双包层光纤激光器来说，泵浦光在内包层与外包层的交界面形成全反射，并被约束在内包层中传输，激光在纤芯与内包层的交界面形成全反射，并被约束在纤芯中传输。光纤弯曲和熔接过程中的对芯不准，导致部分激光耦合到内包层中，还有未能被纤芯完全吸收的部分泵浦光，这些在内包层中传输的光统称为包层光。包层光不仅会导致后级放大器的泵浦I禹合器及激光输出端头温度升高，破坏系统的稳定性，还会由于纤芯中的激光和内包层中的包层光混合在一起，无法分离，而包层光直径大、数值孔径大，导致输出光的光束质量急剧劣化。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种包层光衰减器及其制造方法，用以解决现有技术包层光造成的系统稳定性差的问题。
[0006]为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种包层光衰减器，包括:
[0007]剥除了 一段外包层的双包层光纤和散热夹具；其中，所述散热夹具包括U型槽和散热通道，散热通道位于U型槽的底部，且与U型槽平行；双包层光纤剥除了外包层的一段位于所述U型槽的底部，且用折射率高于或等于所述双包层光纤内包层折射率的涂覆材料固定。
[0008]进一步，涂覆材料为折射率1.48的透明紫外固化胶。
[0009]进一步，散热夹具由紫铜材质制成，采用水冷散热；散热通道一端为进水口，一端为出水口，散热通道内部结构为微通道结构。
[0010]进一步，进水口和出水口排布在散热夹具两端的同侧侧面上，或者排布在散热夹具两端的异侧侧面上。
[0011]进一步，接近双包层光纤入光端的孔为进水孔，另一孔为出水孔。[0012]另一方面，本发明还提供一种包层光衰减器的制造方法，包括:
[0013]步骤S101，剥除双包层光纤的外包层，使双包层光纤的内包层完全裸露出来；
[0014]步骤S102，将双包层光纤的裸露部分放入散热夹具的U形槽中；
[0015]步骤S103，将紫外固化胶注入U形槽中，并将双包层光纤的裸露部分完全覆盖；
[0016]步骤S104，用紫外灯照射U形槽中的紫外固化胶直至胶体完全固化。
[0017]进一步，步骤S102中，将双包层光纤的裸露部分放入散热夹具的U形槽的中间位置，将双包层光纤两端固定，保证双包层光纤始终处于拉直状态并紧贴U形槽的底部。
[0018]本发明有益效果如下:
[0019]本发明采用高折射率的涂覆材料，可在有限长度内将包层光剥除掉，改善了光纤激光器的光束质量；采用散热夹具对包层光剥离处由于高折射率涂覆材料对包层光的吸收产生的热进行了降温处理，可以有效降低涂覆材料的温度，确保衰减器的高剥除效率，保证系统的稳定工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例中一种包层光衰减器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图以及实施例，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，并不限定本发明。
[0022]如图1所示，本发明实施例涉及一种包层光衰减器，包括:
[0023]剥除了一段外包层的双包层光纤I和散热夹具2 ;其中，所述散热夹具包括U型槽3和散热通道，散热通道位于U型槽3的底部，且与U型槽3平行；双包层光纤剥除了外包层的一段位于所述U型槽3的底部，且用折射率高于或等于内包层折射率的涂覆材料4固定。
[0024]例如，涂覆材料为折射率1.48的透明紫外固化胶，以上涂覆材料固化后可对波长为900-1 IOOnm光的透过率大于99%。
[0025]散热夹具可由紫铜材质制成，也可由其他高导热材料制成，散热方式可以采用水冷散热，则散热通道一端为进水口 5，一端为出水口 6，散热通道内部结构为微通道结构，例如连续的贯通的折线结构。为确保水流充满整个通道，进水口和出水口可排布在散热夹具两端的同侧侧面，也可排布在两端的异侧侧面。
[0026]本发明采用高折射率的涂覆材料，可在有限长度内将包层光剥除掉，改善了光纤激光器的光束质量。虽然，内包层表面涂覆高折射率材料可以去除包层光，但该方法对工艺和材料的性能要求较高，当透过高折射率材料的包层光功率较高时，材料的温度上升导致其折射率和机械性能发生变化，引起高折射率材料去除包层光的效率下降，导致输出光的光束质量下降，严重时甚至造成包层光去除处的光纤直接烧毁致使激光器无法工作。因此，需对包层光剥除处的光纤采用水冷封装进行散热。本专利采用水冷散热夹具对包层光剥离处由于高折射率涂覆材料对包层光的吸收产生的热进行了降温处理，可以有效降低涂覆材料的温度，确保衰减器的高剥除效率，保证系统的稳定工作。
[0027]下面以纤芯直径20 μ m、内包层直径400 μ m的百瓦级高功率包层光衰减器为例进行说明包层光衰减器的制造方法，如图1所示，包括:
[0028]步骤S101，用刀剥除双包层光纤I的外包层，剥除长度130mm，使双包层光纤I的石英内包层完全裸露出来；
[0029]步骤S102，将双包层光纤I的裸露部分放入散热夹具2的U形槽3中，并尽量放在中间位置，夹具长140mm,宽16mm,高16mm, U型槽深0.7mm,宽0.7mm,将双包层光纤I两端固定，保证光纤(双包层光纤)始终处于拉直状态并确保光纤紧贴U形槽的底部；
[0030]步骤S103，用普通医用注射器将高折射率紫外固化胶4注入U形槽3中，并保证紫外固化胶将光纤完全覆盖；
[0031]步骤S104，用紫外灯照射U形槽中的紫外固化胶4直至胶体完全固化；
[0032]衰减器的水路为微通道结构，衰减器同侧或异侧装有进水孔5和出水孔6，接近双包层光纤入光端的孔为进水孔5，另一孔为出水孔6。
[0033]综上所述，本发明高功率包层光衰减器可有效剥除百瓦级高功率的包层光，改善高功率光纤激光器的光束质量，确保系统的稳定工作。
[0034]尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。
【权利要求】
1.一种包层光衰减器，其特征在于，包括: 剥除了一段外包层的双包层光纤和散热夹具；其中，所述散热夹具包括U型槽和散热通道，散热通道位于U型槽的底部，且与U型槽平行；双包层光纤剥除了外包层的一段位于所述U型槽的底部，且用折射率高于或等于所述双包层光纤内包层折射率的涂覆材料固定。
2.如权利要求1所述的包层光衰减器，其特征在于，涂覆材料为折射率1.48的透明紫外固化胶。
3.如权利要求1或2所述的包层光衰减器，其特征在于，散热夹具由紫铜材质制成，采用水冷散热；散热通道一端为进水口，一端为出水口，散热通道内部结构为微通道结构。
4.如权利要求3所述的包层光衰减器，其特征在于，进水口和出水口排布在散热夹具两端的同侧侧面上，或者排布在散热夹具两端的异侧侧面上。
5.如权利要求4所述的包层光衰减器，其特征在于，接近双包层光纤入光端的孔为进水孔，另一孔为出水孔。
6.一种包层光衰减器的制造方法，其特征在于，包括: 步骤S101，剥除双包层光纤的外包层，使双包层光纤的内包层完全裸露出来； 步骤S102，将双包层光纤的裸露部分放入散热夹具的U形槽中； 步骤S103，将紫外固化胶注入U形槽中，并将双包层光纤的裸露部分完全覆盖； 步骤S104，用紫外灯照射U形槽中的紫外固化胶直至胶体完全固化。
7.如权利要求6所述的包层光衰减器的制造方法，其特征在于，步骤S102中，将双包层光纤的裸露部分放入散热夹具的U形槽的中间位置，将双包层光纤两端固定，保证双包层光纤始终处于拉直状态并紧贴U形槽的底部。
【文档编号】H01S3/042GK103762484SQ201410006893
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】张利明, 周寿桓, 赵鸿, 张大勇, 朱辰, 张昆, 张浩彬 申请人:中国电子科技集团公司第十一研究所