用于激光模式剝離的光纖及應(yīng)用其的激光模式剝離器的制造方法
【專利摘要】一種用于激光模式剝離的光纖及應(yīng)用其的激光模式剝離器，該光纖至少包括：模式剝離段；該模式剝離段包括：纖芯；以及依次包覆于所述纖芯外側(cè)的內(nèi)包層和外包層，其中，所述內(nèi)包層和/或外包層上加工有多個(gè)用于激光模式剝離的散射孔，該光纖及激光模式剝離器具有良好的激光模式剝離效果。
【專利說明】
用于激光模式剝離的光纖及應(yīng)用其的激光模式剝離器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光纖激光器領(lǐng)域，具體涉及一種剝除光纖包層中殘余栗浦激光或剝除高功率傳能光纖中有害的包層激光的器件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著高功率光纖激光器輸出功率的不斷提高，目前功率最高的單模光纖激光器輸出激光功率已超一萬瓦，而多模光纖激光器最高輸出功率已達(dá)十萬瓦。
[0003]光纖激光器雙包層光纖末端光纖內(nèi)的包層中存在殘留的栗浦光、自發(fā)輻射光及從纖芯泄露到包層中的信號光。隨著輸出功率的不斷增加，光纖包層中殘留激光的能量也在不斷增加。包層中殘留的激光會引起下一級栗浦合束器件嚴(yán)重發(fā)熱，甚至燒毀。因此，將包層中殘留激光及時(shí)剝除對于制備更高功率的光纖激光器和提高激光器的穩(wěn)定性、可靠性有非常重要的意義。
[0004]在剝除包層中高功率殘留激光時(shí)，首先，需將包層光均勻的、逐漸逐級剝除，避免在小范圍內(nèi)剝除非常高的功率，及不均勻剝除現(xiàn)象，其次，將剝除后激光產(chǎn)生的熱迅速導(dǎo)走也非常關(guān)鍵。
[0005]目前通常采用在光纖包層表面均勻涂覆高折射率膠的方式進(jìn)行光纖包層中殘留激光剝除。這種方式對于剝除包層內(nèi)高功率的殘留激光存在以下問題:首先膠承受高溫的能力比較差，并且在長時(shí)間高溫下工作容易老化變質(zhì)影響剝除效果，而且在一段距離均勻涂抹的方法很容易使高功率激光在前面部分剝除較嚴(yán)重，發(fā)熱也更嚴(yán)重，導(dǎo)致光纖器件燒毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一)要解決的技術(shù)問題
[0007]鑒于上述技術(shù)問題，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種激光模式剝離器。
[0008](二)技術(shù)方案
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于激光模式剝離的光纖。該光纖至少包括:模式剝離段;該模式剝離段包括:纖芯；以及依次包覆于所述纖芯外側(cè)的內(nèi)包層和外包層，其中，所述內(nèi)包層和/或外包層上加工有多個(gè)用于激光模式剝離的散射孔。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種激光模式剝離器。該激光模式剝離器包括:用于激光模式剝離的光纖及冷卻腔體，冷卻裝置包括:外殼體和由所述外殼體圍成的中空結(jié)構(gòu)，所述中空結(jié)構(gòu)容置所述光纖的模式剝離段用于傳導(dǎo)熱量。
[0011](三)有益效果
[0012]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明至少具有以下有益效果之一:
[0013](I)光纖表面設(shè)置散射孔，引導(dǎo)激光從散射孔中射出來進(jìn)行激光模式剝離。
[0014](2)散射孔沿激光傳輸方向逐漸加密，深度沿激光傳輸方向逐漸加深，控制包層中的殘留激光均勻泄露。
[0015](3)冷卻腔體設(shè)置進(jìn)水口與出水口，采用冷卻水直接吸收光纖散射處的激光，以熱量的形式迅速導(dǎo)出，避免高熱量影響光纖器件。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中激光模式剝離器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為采用圖1中的激光模式剝離器的激光模式剝離示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明為圖1中激光模式剝離器提供冷卻的冷卻腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為采用了圖3中的冷卻腔體的激光模式剝離器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為圖4中的激光模式剝離器的激光模式剝離示意圖。
[0021]【主要元件】
[0022]10-光纖； 11-涂覆層； 12-內(nèi)包層； 13-纖芯；
[0023]14-外包層； 15-散射孔； 20-冷卻腔體；21-外殼體；
[0024]22-注膠孔； 23-密封膠； 24-進(jìn)液孔； 25-冷卻液體；
[0025]26-出液孔； 27-中空結(jié)構(gòu)；28-通孔；31-殘留激光；
[0026]32-散射激光 33-反射激光。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明某些實(shí)施例于后方將參照所附附圖做更全面性地描述，其中一些但并非全部的實(shí)施例將被示出。實(shí)際上，本發(fā)明的各種實(shí)施例可以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)被解釋為限于此數(shù)所闡述的實(shí)施例;相對地，提供這些實(shí)施例使得本發(fā)明滿足適用的法律要求。
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]本發(fā)明提供了一種用于激光模式剝離的光纖10，該光纖10是經(jīng)成品光纖制作的，并非傳統(tǒng)意義上的光纖。而上述成品光纖則為傳統(tǒng)意義上的光纖。
[0030]成品光纖包括纖芯13、內(nèi)包層12、外包層14及涂覆層11四部分，其中纖芯13用于產(chǎn)生及傳輸信號激光，內(nèi)包層12附著在纖芯13表面，用于傳輸栗浦激光，外包層14附著在內(nèi)包層12表面，用于束縛內(nèi)包層12中傳輸?shù)睦跗旨す猓蛊洳划a(chǎn)生外泄，涂覆層11附著在外包層14表面，用于保護(hù)光纖表面不被損傷及提高光纖柔韌性。
[0031]如圖1所示，用于激光模式剝離的光纖10由成品光纖制作而成。上述光纖10由成品光纖在模式剝離段剝除涂覆層11而成，并且在剝除涂覆層11后的光纖部分的表面加工有多個(gè)垂直于光纖軸向的散射孔15，散射孔15沿周向分布在剝除涂覆層11后的光纖部分的表面。散射孔15在剝除涂覆層11后的光纖部分的表面的分布為密度沿激光傳輸方向逐漸加密，散射孔15的深度沿激光傳輸方向逐漸加深。散射孔15最淺深度為穿透外包層14，最深深度為不能穿透內(nèi)包層12，即散射孔的深度h滿足:hl<h<h2其中，hi為外包層的厚度，h2為外包層和內(nèi)包層的總厚度。內(nèi)包層12中殘留激光泄露的程度及強(qiáng)度分布與散射孔15的密度分布及深度分布相關(guān)。具體的散射孔15可以為方孔、圓孔等，優(yōu)選為圓孔，直徑為Ιμπι?1000Mi，優(yōu)選為IΟΟμπι?500μηι，散射孔15的密度沿激光傳輸方向由疏松逐漸加密，散射孔15可以采用化學(xué)腐蝕法或CO2激光雕刻法在剝除涂覆層11后的光纖部分對外包層14和/或部分內(nèi)包層12加工形成。
[0032]需要說明的是，上述說的散射孔的深度分布和密度分布為優(yōu)選方式，可以較為徹底的完成激光模式剝離，本發(fā)明亦可以采用其他的深度分布和密度分布。
[0033]剝離激光模式的機(jī)理如圖2所示，當(dāng)內(nèi)包層12中需要泄露的殘留激光31遇到散射孔15后，一部分激光會因?yàn)椴粷M足全反射條件而泄露，另一一部分激光會發(fā)生發(fā)射繼續(xù)向前傳輸。鑒于光纖剝離激光模式的部分剝除涂覆層U，從散射孔15中散射出的散射激光32直接泄露出光纖來實(shí)施激光剝離，部分繼續(xù)向前傳輸?shù)姆瓷浼す?3遇到下一個(gè)散射孔15繼續(xù)泄露，經(jīng)過多個(gè)散射孔15，內(nèi)包層12中需要泄露的殘留激光完成剝離，使得光纖的可靠性和穩(wěn)定性大幅提高，鑒于內(nèi)包層12中殘留激光泄露的程度及強(qiáng)度分布與散射孔15的密度分布及深度分布相關(guān)，可以通過設(shè)置散射孔15不同密度分布和深度分布來控制控制包層中12殘留激光31泄漏的均勻程度。
[0034]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，本實(shí)施例用于激光模式剝離的光纖由成品光纖加工，但在本發(fā)明其他實(shí)施例中，也可以由其他線材加工而成，典型的如為制備涂覆層的光纖半成品，只要滿足纖芯、內(nèi)包層、外包層的折射率關(guān)系，并且在內(nèi)包層和外包層上加工有用于激光模式玻璃的散射孔，同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0035]基于上述用于激光模式剝離的光纖，本發(fā)明還提供一種激光模式剝離器。該激光模式剝離器包括用于激光模式剝離的光纖10和冷卻腔體20，用于更好的吸收由光纖10剝離出的殘留激光。
[0036]如圖3所示，冷卻腔體20具有一外殼體21，外殼體21兩端部側(cè)壁各設(shè)有一通孔28，直徑略大于光纖10直徑，用于穿過光纖10，外殼體21內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)27，兩通孔28與中空結(jié)構(gòu)27共軸且相連通，外殼體21靠近兩端部的表面各設(shè)置一個(gè)在厚度方向上貫穿外殼體21上下兩側(cè)的注膠孔22，分別于相應(yīng)的通孔28相貫通，注膠孔22具有位于外殼體上下兩側(cè)的兩孔口，一個(gè)孔口用于注膠，另一個(gè)孔口用于排出里面的空氣;外殼體21表面加工有一進(jìn)液孔24及一出液孔26，進(jìn)液孔24與出液孔26均與外殼體21內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)27相通，其中進(jìn)液孔24靠近一注膠孔22，出液孔26靠近另一注膠孔22，外殼體21可選用鐵、銅、不銹鋼等金屬材料或耐腐蝕非金屬材料，優(yōu)選為不銹鋼材料，進(jìn)液孔24與出液孔26結(jié)構(gòu)相同，其作用可以互換。
[0037]如圖4所示，將光纖10從外殼體21—端通孔28穿入，從另一端通孔28穿出，使得剝除涂覆層11的部分位于冷卻腔體20的中空結(jié)構(gòu)27中，通過兩注膠孔22注入密封膠23，將光纖10固定在外殼體21上，同時(shí)將外殼體21兩端通孔28密封，光纖10上散射孔15密度大的部分靠近進(jìn)液孔24，密度小的部分靠近出液孔26，冷卻液體25優(yōu)選冷卻水，持續(xù)從進(jìn)液孔24流入中空結(jié)構(gòu)27，從出液孔26持續(xù)流出，用于快速吸收從光纖10的散射孔15中散射出的激光32，如圖5所示，以熱量的形式迅速導(dǎo)出，光纖10表面無任何其它物質(zhì)，非常適合采用冷卻水與光纖表面直接接觸的這種直接水冷形式，可大幅提高其剝離激光的能力。
[0038]需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地更改或替換，例如:
[0039]冷卻液還可以為冷卻氣體來代替，即液冷方式替換為氣冷方式。
[0040]還需要說明的是，本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)值。
[0041]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0042]需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地更改或替換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于激光模式剝離的光纖(10)，其特征在于，至少包括:模式剝離段； 其中，該模式剝離段包括:纖芯(13);以及依次包覆于所述纖芯(13)外側(cè)的內(nèi)包層(12)和外包層(14)，其中，所述內(nèi)包層(12)和/或外包層(14)上加工有多個(gè)用于激光模式剝離的散射孔(15)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖(10)，其特征在于，所述散射孔的深度h滿足: hl^h<h2 其中，hi為外包層的厚度，h2為外包層(14)和內(nèi)包層(12)的總厚度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖(10)，其特征在于，所述散射孔(15)在內(nèi)包層(12)和/或外包層(14)的分布為: 密度沿激光傳輸方向逐漸增加;和/或， 深度沿激光傳輸方向逐漸加深。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖(10)，其特征在于，所述散射孔(15)采用化學(xué)腐蝕法或CO2激光雕刻法在內(nèi)包層(12)和/或外包層(14)加工而成。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的光纖(10)，其特征在于，還包括: 前連接段和后連接段，分別連接于所述模式剝離段的前端和后端； 其中，所述前連接段、模式剝離段和后連接段由一整段成品光纖加工而成，并且，所述模式剝離段所在部分的涂覆層(11)被去除，所述前連接段和后連接段所在部分的涂覆層(11)被保留。6.一種激光模式剝離器，其特征在于，包括: 權(quán)利要求5所述的光纖(10);以及 冷卻腔體(20)，包括:外殼體(21)和由所述外殼體圍成的中空結(jié)構(gòu)(27)，所述中空結(jié)構(gòu)(27)容置所述光纖(10)的模式剝離段用于傳導(dǎo)熱量。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光模式剝離器，其特征在于，所述外殼體(21)上設(shè)置有進(jìn)液孔(24)和出液孔(26)，與所述中空結(jié)構(gòu)(27)相通，用于冷卻液的流入和流出。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光模式剝離器，其特征在于，所述冷卻液為冷卻水。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光模式剝離器，其特征在于，所述外殼體(21)兩端側(cè)壁均設(shè)置有通孔(28)，與中空結(jié)構(gòu)(27)相通，用于光纖(10)穿入和穿出所述冷卻腔體(20); 所述前連接段通過密封膠固定于其中一端側(cè)壁的通孔(28)，所述后連接段通過密封膠固定于其中另一端側(cè)壁的通孔(28)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光模式剝離器，其特征在于，所述外殼體(21)靠近兩端部均具有貫穿外殼體(21)的注膠孔(22)，與相應(yīng)所述通孔(28)相貫通，所述注膠孔(22)具有位于外殼體(21)上下兩側(cè)的兩孔口，一個(gè)孔口用于向相應(yīng)所述通孔(28)注入密封膠，另一個(gè)孔口用于排出空氣。
【文檔編號】H01S3/067GK105977774SQ201610557649
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】張志研, 林學(xué)春, 王奕博, 高文焱, 林康, 于海娟, 張玲
【申請人】中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所