一種包層光衰減器及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種包層光衰減器，包括：剝除了一段外包層的雙包層光纖和散熱夾具；其中，所述散熱夾具包括U型槽和散熱通道，散熱通道位于U型槽的底部，且與U型槽平行；雙包層光纖剝除了外包層的一段位于所述U型槽的底部，且用折射率高于或等于所述雙包層光纖內(nèi)包層折射率的涂覆材料固定。本發(fā)明采用高折射率的涂覆材料，可在有限長度內(nèi)將包層光剝除掉，改善了光纖激光器的光束質(zhì)量；采用散熱夾具對(duì)包層光剝離處由于高折射率涂覆材料對(duì)包層光的吸收產(chǎn)生的熱進(jìn)行了降溫處理，可以有效降低涂覆材料的溫度，確保衰減器的高剝除效率，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。
【專利說明】一種包層光衰減器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種高功率包層光衰減器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光器是以光學(xué)纖維為基質(zhì)摻入某些活性離子作為工作介質(zhì)的一類激光器。它同氣體或其他類型的固體激光器相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、散熱效果好、轉(zhuǎn)換效率高、光束質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]通過泵浦雙包層結(jié)構(gòu)光纖，可實(shí)現(xiàn)從高功率多模激光二極管泵浦源到單模衍射極限光纖模式的高效簡易轉(zhuǎn)換，從而大大提高泵浦源的耦合效率和入纖泵浦功率，增加了光纖激光器的輸出功率。另外，光纖光柵、泵浦合束器等關(guān)鍵器件的研制工作取得突破性進(jìn)展，全光纖激光器的輸出功率不斷攀升。目前單根雙包層光纖的輸出功率已提高到萬瓦量級(jí)。這一優(yōu)勢(shì)使得光纖激光器的應(yīng)用從光通信、光纖傳感、光譜學(xué)分析等領(lǐng)域，進(jìn)一步延伸到工業(yè)加工、激光醫(yī)療、空間通信及軍事領(lǐng)域。
[0004]對(duì)于雙包層光纖激光器來說，泵浦光在內(nèi)包層與外包層的交界面形成全反射，并被約束在內(nèi)包層中傳輸，激光在纖芯與內(nèi)包層的交界面形成全反射，并被約束在纖芯中傳輸。光纖彎曲和熔接過程中的對(duì)芯不準(zhǔn)，導(dǎo)致部分激光耦合到內(nèi)包層中，還有未能被纖芯完全吸收的部分泵浦光，這些在內(nèi)包層中傳輸?shù)墓饨y(tǒng)稱為包層光。包層光不僅會(huì)導(dǎo)致后級(jí)放大器的泵浦I禹合器及激光輸出端頭溫度升高，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還會(huì)由于纖芯中的激光和內(nèi)包層中的包層光混合在一起，無法分離，而包層光直徑大、數(shù)值孔徑大，導(dǎo)致輸出光的光束質(zhì)量急劇劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種包層光衰減器及其制造方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)包層光造成的系統(tǒng)穩(wěn)定性差的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，一方面，本發(fā)明提供一種包層光衰減器，包括:
[0007]剝除了 一段外包層的雙包層光纖和散熱夾具；其中，所述散熱夾具包括U型槽和散熱通道，散熱通道位于U型槽的底部，且與U型槽平行；雙包層光纖剝除了外包層的一段位于所述U型槽的底部，且用折射率高于或等于所述雙包層光纖內(nèi)包層折射率的涂覆材料固定。
[0008]進(jìn)一步，涂覆材料為折射率1.48的透明紫外固化膠。
[0009]進(jìn)一步，散熱夾具由紫銅材質(zhì)制成，采用水冷散熱；散熱通道一端為進(jìn)水口，一端為出水口，散熱通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)為微通道結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步，進(jìn)水口和出水口排布在散熱夾具兩端的同側(cè)側(cè)面上，或者排布在散熱夾具兩端的異側(cè)側(cè)面上。
[0011]進(jìn)一步，接近雙包層光纖入光端的孔為進(jìn)水孔，另一孔為出水孔。[0012]另一方面，本發(fā)明還提供一種包層光衰減器的制造方法，包括:
[0013]步驟S101，剝除雙包層光纖的外包層，使雙包層光纖的內(nèi)包層完全裸露出來；
[0014]步驟S102，將雙包層光纖的裸露部分放入散熱夾具的U形槽中；
[0015]步驟S103，將紫外固化膠注入U(xiǎn)形槽中，并將雙包層光纖的裸露部分完全覆蓋；
[0016]步驟S104，用紫外燈照射U形槽中的紫外固化膠直至膠體完全固化。
[0017]進(jìn)一步，步驟S102中，將雙包層光纖的裸露部分放入散熱夾具的U形槽的中間位置，將雙包層光纖兩端固定，保證雙包層光纖始終處于拉直狀態(tài)并緊貼U形槽的底部。
[0018]本發(fā)明有益效果如下:
[0019]本發(fā)明采用高折射率的涂覆材料，可在有限長度內(nèi)將包層光剝除掉，改善了光纖激光器的光束質(zhì)量；采用散熱夾具對(duì)包層光剝離處由于高折射率涂覆材料對(duì)包層光的吸收產(chǎn)生的熱進(jìn)行了降溫處理，可以有效降低涂覆材料的溫度，確保衰減器的高剝除效率，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一種包層光衰減器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例涉及一種包層光衰減器，包括:
[0023]剝除了一段外包層的雙包層光纖I和散熱夾具2 ;其中，所述散熱夾具包括U型槽3和散熱通道，散熱通道位于U型槽3的底部，且與U型槽3平行；雙包層光纖剝除了外包層的一段位于所述U型槽3的底部，且用折射率高于或等于內(nèi)包層折射率的涂覆材料4固定。
[0024]例如，涂覆材料為折射率1.48的透明紫外固化膠，以上涂覆材料固化后可對(duì)波長為900-1 IOOnm光的透過率大于99%。
[0025]散熱夾具可由紫銅材質(zhì)制成，也可由其他高導(dǎo)熱材料制成，散熱方式可以采用水冷散熱，則散熱通道一端為進(jìn)水口 5，一端為出水口 6，散熱通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)為微通道結(jié)構(gòu)，例如連續(xù)的貫通的折線結(jié)構(gòu)。為確保水流充滿整個(gè)通道，進(jìn)水口和出水口可排布在散熱夾具兩端的同側(cè)側(cè)面，也可排布在兩端的異側(cè)側(cè)面。
[0026]本發(fā)明采用高折射率的涂覆材料，可在有限長度內(nèi)將包層光剝除掉，改善了光纖激光器的光束質(zhì)量。雖然，內(nèi)包層表面涂覆高折射率材料可以去除包層光，但該方法對(duì)工藝和材料的性能要求較高，當(dāng)透過高折射率材料的包層光功率較高時(shí)，材料的溫度上升導(dǎo)致其折射率和機(jī)械性能發(fā)生變化，引起高折射率材料去除包層光的效率下降，導(dǎo)致輸出光的光束質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)甚至造成包層光去除處的光纖直接燒毀致使激光器無法工作。因此，需對(duì)包層光剝除處的光纖采用水冷封裝進(jìn)行散熱。本專利采用水冷散熱夾具對(duì)包層光剝離處由于高折射率涂覆材料對(duì)包層光的吸收產(chǎn)生的熱進(jìn)行了降溫處理，可以有效降低涂覆材料的溫度，確保衰減器的高剝除效率，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。
[0027]下面以纖芯直徑20 μ m、內(nèi)包層直徑400 μ m的百瓦級(jí)高功率包層光衰減器為例進(jìn)行說明包層光衰減器的制造方法，如圖1所示，包括:
[0028]步驟S101，用刀剝除雙包層光纖I的外包層，剝除長度130mm，使雙包層光纖I的石英內(nèi)包層完全裸露出來；
[0029]步驟S102，將雙包層光纖I的裸露部分放入散熱夾具2的U形槽3中，并盡量放在中間位置，夾具長140mm,寬16mm,高16mm, U型槽深0.7mm,寬0.7mm,將雙包層光纖I兩端固定，保證光纖(雙包層光纖)始終處于拉直狀態(tài)并確保光纖緊貼U形槽的底部；
[0030]步驟S103，用普通醫(yī)用注射器將高折射率紫外固化膠4注入U(xiǎn)形槽3中，并保證紫外固化膠將光纖完全覆蓋；
[0031]步驟S104，用紫外燈照射U形槽中的紫外固化膠4直至膠體完全固化；
[0032]衰減器的水路為微通道結(jié)構(gòu)，衰減器同側(cè)或異側(cè)裝有進(jìn)水孔5和出水孔6，接近雙包層光纖入光端的孔為進(jìn)水孔5，另一孔為出水孔6。
[0033]綜上所述，本發(fā)明高功率包層光衰減器可有效剝除百瓦級(jí)高功率的包層光，改善高功率光纖激光器的光束質(zhì)量，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。
[0034]盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到各種改進(jìn)、增加和取代也是可能的，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不限于上述實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種包層光衰減器，其特征在于，包括: 剝除了一段外包層的雙包層光纖和散熱夾具；其中，所述散熱夾具包括U型槽和散熱通道，散熱通道位于U型槽的底部，且與U型槽平行；雙包層光纖剝除了外包層的一段位于所述U型槽的底部，且用折射率高于或等于所述雙包層光纖內(nèi)包層折射率的涂覆材料固定。
2.如權(quán)利要求1所述的包層光衰減器，其特征在于，涂覆材料為折射率1.48的透明紫外固化膠。
3.如權(quán)利要求1或2所述的包層光衰減器，其特征在于，散熱夾具由紫銅材質(zhì)制成，采用水冷散熱；散熱通道一端為進(jìn)水口，一端為出水口，散熱通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)為微通道結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的包層光衰減器，其特征在于，進(jìn)水口和出水口排布在散熱夾具兩端的同側(cè)側(cè)面上，或者排布在散熱夾具兩端的異側(cè)側(cè)面上。
5.如權(quán)利要求4所述的包層光衰減器，其特征在于，接近雙包層光纖入光端的孔為進(jìn)水孔，另一孔為出水孔。
6.一種包層光衰減器的制造方法，其特征在于，包括: 步驟S101，剝除雙包層光纖的外包層，使雙包層光纖的內(nèi)包層完全裸露出來； 步驟S102，將雙包層光纖的裸露部分放入散熱夾具的U形槽中； 步驟S103，將紫外固化膠注入U(xiǎn)形槽中，并將雙包層光纖的裸露部分完全覆蓋； 步驟S104，用紫外燈照射U形槽中的紫外固化膠直至膠體完全固化。
7.如權(quán)利要求6所述的包層光衰減器的制造方法，其特征在于，步驟S102中，將雙包層光纖的裸露部分放入散熱夾具的U形槽的中間位置，將雙包層光纖兩端固定，保證雙包層光纖始終處于拉直狀態(tài)并緊貼U形槽的底部。
【文檔編號(hào)】H01S3/042GK103762484SQ201410006893
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】張利明, 周壽桓, 趙鴻, 張大勇, 朱辰, 張昆, 張浩彬 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所