CN105449499B - 一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，其特征在于，首先将待滤除包层光的光纤剥除一段至裸露出内包层；然后将折射率不小于内包层的波导毛细管套在所述内包层外，并且通过加热的方法使波导毛细管的一部分熔缩在所述内包层上，与所述内包层紧密结合；最后对所述内包层和所述波导毛线管进行冷却。本发明提供的利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，可将光纤中残留的包层光导出，不会降低光纤纤芯的信号激光功率，且不会产生激光信号自激发或者在光纤上产生热量聚集。

Description

一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法

技术领域

本发明涉及一种光纤包层光的滤除方法，尤其涉及一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法。

背景技术

随着高功率光纤激光器的发展，光纤激光器的输出功率不断提升。一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法是研制高功率光纤激光器所需的重要技术，该方法可以提高光纤激光器输出激光的光束质量、激光亮度和性能可靠性。目前光纤包层光剥除的主要方法是通过在双包层光纤的内包层外设置一个折射率匹配层、或使用其他物理、化学手段将内包层表面粗糙化，破坏泵浦光和包层激光在双包层光纤的内包层内的全反射条件，从而将这些光导出内包层，然后将这段光纤通过热沉散热或密封在金属外壳中通水冷却。但上述方法的主要缺陷在于：

1、由于目前大多数产品使用的是胶质折射率匹配层，其对于需要滤除的光波长有一定的吸收，造成匹配层出现发热烧毁的现象。

2、由于折射率匹配层与不透光的散热装置接触，导出的包层光迅速转化为热量，会造成光纤局部温度升高。随着需要剥除的包层光功率增加，散热装置不能有效降低光纤温度，将导致光纤脆断、涂覆层燃烧等问题的出现。

3、将光纤的表面粗糙化后，不仅光纤的机械强度降低，而且由于光纤的内包层长期暴露在外部环境中，会降低光纤的可靠性和使用寿命。

因此，为了解决上述方法中的主要缺陷，有必要提供一种新的光纤包层光滤除方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，可以不降低光纤纤芯中的信号激光功率，并且不积热、散热快。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，其特征在于，包括如下步骤：

一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)将待滤除包层光的光纤1剥除一段至裸露出内包层10；

b)将折射率不小于内包层10的透明的波导毛细管2套在所述内包层外，并且通过加热的方法使波导毛细管2的一部分熔缩在所述内包层10上，与所述内包层10紧密结合。

进一步的，所述波导毛细管2包括透射光出射面20、反射光出射面21和泄漏光出射面22；分别对所述透射光出射面20和反射光出射面21进行打磨、抛光处理或进行镀增透膜处理以提高所述透射光出射面20和反射光出射面21的透射度。

进一步的，对所述泄漏光出射面22进行表面刻槽、镂空、打孔或腐蚀处理，处理的深度小于所述波导毛细管2的厚度，或对所述泄漏光出射面22进行打磨、抛光处理-。

进一步的，所述波导毛细管2的透射光出射面20在轴向上与待滤除包层光的光纤1未剥除部分的距离D大于0.5cm；并且靠近透射光出射面20的部分波导毛细管2不进行加热熔缩处理，使该部分的波导毛细管2不与内包层10紧密贴合。

进一步的，对所述透射光出射面20进行抑制界面菲涅尔反射的楔角处理。

优选的，所述波导毛细管2为石英、掺杂玻璃、硼硅玻璃。

进一步的，还包括通过辅助装置对所述内包层(10)和所述波导毛线管(2)进行冷却的步骤。

优选的，所述辅助装置为容纳光纤和光泄漏波导毛细管的金属外壳、光吸收

材料、散热材料和冷却液体。

本发明带来以下有益效果：

能够把光纤包层中残留的泵浦光、放大自发辐射光、高阶模式信号、以及从出射端反射的光从光纤的内包层中导出，然后导出的光通过外层的波导毛细管直接发射出去，不会转换为热量，避免了温度的升高，而且不会降低光纤纤芯中的信号激光功率，或者产生激光信号自激发。本发明制备得到的光纤包层光滤除器具有不积热、散热快、不需水冷、体积小，成本较低，结构紧凑、便于安装的特点。

本发明可以广泛应用于各种高功率光纤激光器和放大器中。

附图说明

图1为本发明一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法制备得到的结构简图；

图2为本发明实施例1的包层光传输路径示意图；

图3为本发明实施例2的包层光传输路径示意图。

图中：

1：光纤 10：内包层 11：纤芯

2：波导毛细管 20：透射光出射面 21：反射光出射面

22：泄漏光出射面

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法制备得到的结构简图；

图2为本发明实施例1的包层光传输路径示意图；

图3为本发明实施例2的包层光传输路径示意图。

请参见图1，本发明提供的一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，包括如下步骤：不论光纤是双包层、三包层或者是多包层光纤，首先将待滤除包层光的光纤1剥除一段至裸露出内包层10；然后选择折射率不小于内包层10的透明的波导毛细管2，该波导毛细管2的材料可以为石英、掺杂玻璃或者硼硅玻璃。将波导毛细管2套在内包层10外，且通过高温加热熔缩的方式将波导毛线管2的一部分熔缩在内包层10上，与内包层10紧密结合形成无空隙的连接。最后对内包层10和波导毛细管2进行冷却，具体可将包裹后的待滤除包层光的光纤1置于金属封装块内通过散热装置进行散热，或在出射光较为集中处放置冷却液体或光吸收材料对待滤除包层光的光纤进行冷却，从而提高包层光滤除能力。

光纤1的纤芯11和内包层10共同构成约束激光信号传播的波导结构。其中，信号光在纤芯11中传输，而残留的泵浦光、放大自发辐射光、高阶模式信号的光在内包层10中传输。波导毛细管2的折射率小于内包层10，如此可破坏全反射条件，使得内包层10传输的光导出到波导毛细管2中。

波导毛细管2具有透射光出射面20、反射光出射面21和泄漏光出射面22。波导毛细管2与内包层10结合后，透射光出射面20在轴向上与待滤除包层光的光纤1未剥除的部分的距离D大于0.5厘米，避免从透射光出射面20出射的光使得待滤除包层光的光纤1加热导致烧毁；并且靠近透射光出射面20的部分波导毛细管2不进行加热熔缩处理，使该部分的波导毛细管2不与内包层10紧密贴合，以防止传输光被透射光出射面20反射后直接进入待滤除包层光的光纤1的纤芯11内造成自激发震荡。而对于靠近反射光出射面21的部分波导毛细管2则无该要求，其可以选择加热熔缩处理，也可以选择不加热熔缩。

对透射光出射面20和反射光出射面21进行打磨、抛光处理以提高透射光出射面和反射光出射面的透射度。同时还可以在透射光出射面20和反射光出射面21上镀上适用于内包层波长的增透膜，以达到增加透射的目的。透射光出射面20还可以进行抑制界面菲涅尔反射的楔角处理。

对泄漏光出射面22可以通过表面刻槽、镂空、打孔或腐蚀的处理以提高传输光的发散速度，或者进行打磨、抛光处理以提高透射度。具体可参见实施例1及实施例2。

实施例1：

请参见图2，本发明提供的一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，对泄露光出射面22进行处理，处理方式为表面刻槽、镂空、打孔或腐蚀，处理的深度要小于波导毛细管2的厚度，如此以加快包层光从波导毛细管2中散发出去。对泄露光出射面22处理后形成的凹槽、孔洞的形状以及位置分布不局限于图2所示，进行处理后所形成的凹槽、孔洞等的开口、横截面可以为任何形状，并且开口的方向和倾斜角度可以为任何方向和角度；位置分布可以是沿着光纤方向等间隔或变间隔分布，也可以是在光纤横截面上形成轴对称或非对称分布，甚至是随机分布。

具体而言，当内包层10中传输的包层光接触到了波导毛细管2，波导条件由原来的内包层10变成了波导毛细管2。在传输过程中，由于与环境相接触的泄露光出射面22进行了处理，当包层光碰到波导毛细管2后，会通过泄露光出射面22更快的散发到内包层10外去。而内包层10中剩余的小数值孔径的光可通过透射光出射面20出射，或者通过泄露光出射面22、透射光出射面20反射后由反射光出射面21出射，发散到内包层10外去。

实施例2：

请参见图3，本发明提供的一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，对泄露光出射面22进行处理，处理方式为打磨、抛光处理，使得波导毛细管2与内包层11具有相似的传输条件，能够约束内包层10中的传输光在波导毛细管2中继续传输。

具体而言，当内包层10中传输的包层光接触到了波导毛细管2，波导条件由原来的内包层10变成了波导毛细管2。在传输过程中，由于与环境相接触的泄露光出射面22进行了打磨或抛光处理，因此传输的包层光无法通过泄露光出射面22散发到外部环境，可以通过选择透射光出射面20和反射光出射面21与内包层10的横截面之间的面积比值来决定光纤中包层光的剥除比例。进一步地，经过选择面积比例后，那部分具有需要被剥除的数值孔径的包层光通过透射光出射面20出射，或者由透射光出射面20反射后由反射光出射面21出射，发散到环境中，通过上述方法可实现按所需比例剥除包层光。

综上所述，本发明能够将光纤中残留的泵浦光、放大自发辐射光、高阶模式信号、以及从出射端反射的光从光纤的内包层中导出，并且不会降低光纤纤芯中的信号激光功率，不会产生激光信号自激发或者在光纤上产生热量聚集。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)将待滤除包层光的光纤(1)剥除一段至裸露出内包层(10)；

b)将折射率大于内包层(10)的透明的波导毛细管(2)套在所述内包层外，所述波导毛细管(2)包括透射光出射面(20)、反射光出射面(21)和泄漏光出射面(22)；分别对所述透射光出射面(20)和反射光出射面(21)进行打磨、抛光处理或进行镀增透膜处理以提高所述透射光出射面(20)和反射光出射面(21)的透射度；

c)并且通过加热的方法使波导毛细管(2)的一部分熔缩在所述内包层(10)上，与所述内包层(10)紧密结合；所述波导毛细管(2)的透射光出射面(20)在轴向上与待滤除包层光的光纤(1)未剥除部分的距离(D)大于0.5cm，并且靠近透射光出射面(20)的部分波导毛细管(2)不进行加热熔缩处理，使该部分的波导毛细管(2)不与内包层(10)紧密贴合。

2.按照权利要求1所述的一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，其特征在于，对所述泄漏光出射面(22)进行表面刻槽、镂空、打孔或腐蚀处理，处理的深度小于所述波导毛细管(2)的厚度，或对所述泄漏光出射面(22)进行打磨、抛光处理。

3.按照权利要求2所述的一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，其特征在于，对所述透射光出射面(20)进行抑制界面菲涅尔反射的楔角处理。

4.按照权利要求3所述的一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，其特征在于，所述波导毛细管(2)为石英、掺杂玻璃、硼硅玻璃。

5.按照权利要求4所述的一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，其特征在于，还包括通过辅助装置对所述内包层(10)和所述波导毛细 管(2)进行冷却的步骤。

6.按照权利要求5所述的一种利用波导毛细管的光纤包层光滤除方法，其特征在于，所述辅助装置为容纳光纤和光泄漏波导毛细管的金属外壳、光吸收材料、散热材料和冷却液体。