用於雙包層光纖的包層光濾除器及其製備方法

2023-08-03 12:34:01

用於雙包層光纖的包層光濾除器及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於雙包層光纖的包層光濾除器及其製備方法。該包層光濾除器包括濾光雙包層光纖、水冷板和封裝件，濾光雙包層光纖包括纖芯、內包層和濾光外包層，濾光外包層包括交替排列的A段外包層和B段外包層，B段外包層由聚合物段和紫外膠段組成或全部由紫外膠段構成，紫外膠段為濾光段。製備方法包括將雙包層光纖的中間一段或間隔的多段沿圓周方向剝離部分或全部外包層，在剝離處塗覆紫外膠，形成濾光段，得到濾光雙包層光纖，經固定和封裝後，得到包層光濾除器。本發明的包層光濾除器可有效濾除包層光、使傳統局部升溫變為整體均勻升溫，實現高光束質量的雷射輸出，製備方法簡單易行、成本低廉。
【專利說明】用於雙包層光纖的包層光濾除器及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種包層光濾除器及其製備方法，具體涉及一種可以高效濾除高功率雷射器中包層光的包層光濾除器及其製備方法。
【背景技術】
[0002]光纖雷射器與化學雷射器及常規固體雷射器相比，具有轉換效率高、光束質量好、熱管理方便、結構緊湊等優點，在光通訊、光傳感、先進加工、生物醫學等領域得到了廣泛的應用，已成為固體雷射器的一個重要發展方向。在高功率雙包層全光纖雷射器或放大器中，信號光在纖芯和包層的界面上發生全反射從而被束縛在纖芯中；泵浦光在內包層和外包層的界面上發生全反射，多次透過纖芯，從而被纖芯吸收。但是在實際的光纖雷射系統中，由於光纖的彎曲和熔接等原因，部分信號光會洩露到包層中，同時在雷射器和放大器的輸出端包層中存在大量的泵浦光未被纖芯吸收。如果在輸出雷射時光纖中的包層光不及時濾除，不僅會影響到輸出光的光束質量與單色性，還會對輸出設備造成損害，甚至破壞光學器件，例如準直器等。為了保證高功率雷射器或者放大器系統的穩定性和有效性，在光纖雷射系統中的輸出端加入包層光濾除器是必不可少的。
[0003]傳統包層光濾除器的製備方法是將雙包層光纖的一段外包層完全剝離，然後在剝離區塗覆一種或兩種折射率的紫外膠。由於所塗覆紫外膠的折射率大於雙包層光纖中內包層的折射率，因此在塗覆區域包層光不滿足全內反射的條件而洩露出去，此區域封裝後即為常規包層光濾除器的製備方法。利用常規方法製備的包層光濾除器在實際應用中存在以下缺點:包層光在傳輸過程中由於包層結構的突然改變使其在濾除器前端的幾個毫米範圍內洩漏出去，從而使光和熱量大量聚集在濾除器的前端，在耗散幾十瓦包層光的功率下器件前端局部溫升超過100°C (—般100°c被認定為外包層長時間穩定運行的最高溫度)，從而嚴重限制了包層光濾除器濾除包層光的能力。另外，纖芯周圍低數值孔徑的光由於沒有經過內包層的反射，從而也不能實現濾除，但是此部分的光也會影響輸出光的光束質量。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種可有效濾除包層光、使傳統局部升溫變為整體均勻升溫從而大大提高濾除包層光的能力、實現高光束質量雷射輸出的用於雙包層光纖的包層光濾除器及其製備方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為一種用於雙包層光纖的包層光濾除器，所述包層光濾除器包括一根濾光雙包層光纖，所述濾光雙包層光纖包括纖芯、內包層和濾光外包層，所述纖芯的折射率大於內包層的折射率，其特徵在於，所述濾光外包層由兩個A段外包層和一個B段外包層組成，所述A段外包層和所述B段外包層沿濾光雙包層光纖軸向交替排列；所述A段外包層由聚合物構成，所述A段外包層的折射率小於內包層的折射率，所述B段外包層由沿圓周方向的聚合物段和紫外膠段組成，或者全部由紫外膠段構成，所述紫外膠段為濾光段，所述紫外膠段沿光纖軸向分為兩個以上的分區，各分區的紫外膠折射率沿雷射傳輸方向依次遞增，各分區的紫外膠折射率均大於A段外包層的折射率，且至少一個分區的紫外膠折射率大於內包層的折射率；
所述包層光濾除器還包括一水冷板和一封裝件，所述濾光雙包層光纖的濾光段固定於所述水冷板上，所述濾光雙包層光纖和所述水冷板由所述封裝件封裝。
[0006]上述的用於雙包層光纖的包層光濾除器中，優選的，所述B段外包層由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段組成，所述紫外膠段沿光纖軸向分為三個分區，將三個分區沿雷射傳輸方向依次設為紫外膠段第一分區、紫外膠段第二分區和紫外膠段第三分區，則紫外膠段第一分區的折射率大於A段外包層的折射率且小於內包層的折射率，紫外膠段第二分區的折射率和紫外膠段第三分區的折射率均大於內包層的折射率，且紫外膠段第三分區的折射率大於紫外膠段第二分區的折射率。
[0007]上述的用於雙包層光纖的包層光濾除器中，優選的，所述聚合物為氟丙烯酸樹脂，所述氟丙烯酸樹脂的折射率為1.3738 ;所述紫外膠的折射率為1.42?1.56。
[0008]作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種用於雙包層光纖的包層光濾除器，所述包層光濾除器包括一根濾光雙包層光纖，所述濾光雙包層光纖包括纖芯、內包層和濾光外包層，所述纖芯的折射率大於內包層的折射率，其特徵在於，所述濾光外包層由三個以上A段外包層和兩個以上B段外包層組成，所述A段外包層和所述B段外包層沿濾光雙包層光纖軸向交替排列，且沿光纖軸向的首尾端均為A段外包層；所述A段外包層由聚合物構成，所述A段外包層的折射率小於內包層的折射率，所述B段外包層由沿圓周方向的聚合物段和紫外膠段組成，或者全部由紫外膠段構成，所述紫外膠段為濾光段，各B段外包層的紫外膠折射率沿雷射傳輸方向依次遞增，各B段外包層的紫外膠折射率均大於A段外包層的折射率，且至少一個B段外包層的紫外膠折射率大於內包層的折射率；
所述包層光濾除器還包括一水冷板和一封裝件，所述濾光雙包層光纖的濾光段固定於所述水冷板上，所述濾光雙包層光纖和所述水冷板由所述封裝件封裝。
[0009]上述的用於雙包層光纖的包層光濾除器中，優選的，所述濾光外包層由四個A段外包層和三個B段外包層組成，將三個B段外包層沿雷射傳輸方向依次設為第一 B段外包層、第二 B段外包層和第三B段外包層，則第一 B段外包層由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段組成，第二 B段外包層由沿圓周方向佔1/2圓的紫外膠段和佔1/2圓的聚合物段組成，第三B段外包層全部由紫外膠段構成，第一 B段外包層的紫外膠折射率大於A段外包層的折射率且小於內包層的折射率，第二 B段外包層的折射率和第三B段外包層的折射率均大於內包層的折射率，且第三B段外包層的折射率大於第二 B段外包層的折射率；
或者，所述濾光外包層由四個A段外包層和三個B段外包層組成，三個B段外包層全部由紫外膠段構成，將三個B段外包層沿雷射傳輸方向依次設為第一 B段外包層、第二 B段外包層和第三B段外包層，則第一 B段外包層的紫外膠折射率大於A段外包層的折射率且小於內包層的折射率，第二 B段外包層的折射率和第三B段外包層的折射率均大於內包層的折射率，且第三B段外包層的折射率大於第二 B段外包層的折射率。
[0010]上述的用於雙包層光纖的包層光濾除器中，優選的，所述聚合物為氟丙烯酸樹脂，所述氟丙烯酸樹脂的折射率為1.3738 ;所述紫外膠的折射率為1.42?1.56。
[0011]作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種用於雙包層光纖的包層光濾除器的製備方法，包括以下步驟:
(O取一根包括纖芯、內包層和外包層的雙包層光纖，纖芯的折射率大於內包層的折射率，內包層的折射率大於外包層的折射率，外包層由聚合物構成；將雙包層光纖的中間一段沿圓周方向剝離部分或全部外包層，形成剝離段，將剝離段沿光纖軸向劃分為兩個以上的分區，在各分區上塗覆不同折射率的紫外膠，使各分區的紫外膠折射率沿雷射傳輸方向依次遞增，各分區的紫外膠折射率均大於外包層的折射率，且至少一個分區的紫外膠折射率大於內包層的折射率，形成濾光段，得到濾光外包層，設濾光外包層分為A段外包層和B段外包層，則濾光外包層由兩個A段外包層和一個B段外包層組成，A段外包層和B段外包層沿光纖軸向交替排列，A段外包層由聚合物構成，A段外包層的折射率小於內包層的折射率，B段外包層由沿圓周方向的聚合物段和紫外膠段組成，或者全部由紫外膠段構成，紫外膠段即為濾光段；所得濾光外包層與內包層、纖芯構成了濾光雙包層光纖；
(2)將上述濾光雙包層光纖沿長度方向進行彎曲，彎曲半徑為15cm?18cm，然後將彎曲後的濾光雙包層光纖的濾光段固定於一水冷板上，固定完成後，用封裝件將濾光雙包層光纖和水冷板進行封裝，得到包層光濾除器。
[0012]上述的製備方法中，優選的，所述步驟(I)中，將雙包層光纖的中間一段沿圓周方向剝離1/4圓的外包層，形成剝離段，將剝離段沿光纖軸向劃分為三個分區，在三個分區上塗覆不同折射率的紫外膠，並沿雷射傳輸方向依次設為紫外膠段第一分區、紫外膠段第二分區和紫外膠段第三分區，使紫外膠段第一分區的折射率大於外包層的折射率且小於內包層的折射率，紫外膠段第二分區的折射率和紫外膠段第三分區的折射率均大於內包層的折射率，且紫外膠段第三分區的折射率大於紫外膠段第二分區的折射率，形成濾光段，得到濾光外包層，濾光外包層的B段外包層即由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段組成，紫外膠段由紫外膠段第一分區、紫外膠段第二分區和紫外膠段第三分區組成。
[0013]上述的方法中，優選的，所述聚合物為氟丙烯酸樹脂，所述氟丙烯酸樹脂的折射率為1.3738 ;所述紫外膠的折射率為1.42?1.56。
[0014]作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種用於雙包層光纖的包層光濾除器的製備方法，包括以下步驟:
(O取一根包括纖芯、內包層和外包層的雙包層光纖，纖芯的折射率大於內包層的折射率，內包層的折射率大於外包層的折射率，外包層由聚合物構成；將雙包層光纖中間間隔的至少兩段沿圓周方向剝離部分或全部外包層，形成至少兩個剝離段，在各剝離段上塗覆不同折射率的紫外膠，使各剝離段的紫外膠折射率沿雷射傳輸方向依次遞增，各剝離段的紫外膠折射率均大於外包層的折射率，且至少一個剝離段的紫外膠折射率大於內包層的折射率，形成濾光段，得到濾光外包層，設濾光外包層分為A段外包層和B段外包層，則濾光外包層由三個以上A段外包層和兩個以上B段外包層組成，A段外包層和B段外包層沿光纖軸向交替排列，且沿光纖軸向的首尾端均為A段外包層，A段外包層由聚合物構成，A段外包層的折射率小於內包層的折射率，B段外包層由沿圓周方向的聚合物段和紫外膠段組成，或者全部由紫外膠段構成，紫外膠段即為濾光段；所得濾光外包層與內包層、纖芯構成了濾光雙包層光纖；
(2)將上述濾光雙包層光纖沿長度方向進行彎曲，彎曲半徑為15cm?18cm，然後將彎曲後的濾光雙包層光纖的濾光段固定於一水冷板上，固定完成後，用封裝件將濾光雙包層光纖和水冷板進行封裝，得到包層光濾除器。
[0015]上述的製備方法中，優選的，所述步驟(I)中，將雙包層光纖中間間隔的三段沿雷射傳輸方向依次剝離1/4圓、1/2圓和全部外包層,形成三個剝離段,然後在1/4圓、1/2圓和全部剝離段處依次塗覆折射率遞增的三種紫外膠，使1/4圓剝離段處的紫外膠折射率大於外包層的折射率且小於內包層的折射率，1/2圓剝離段處的紫外膠折射率和全部剝離段處的紫外膠折射率均大於內包層的折射率，且全部剝離段處的紫外膠折射率大於1/2圓剝離段處的紫外膠折射率，形成濾光段，得到由四個A段外包層和三個B段外包層交替組成的濾光外包層，將三個B段外包層沿雷射傳輸方向依次設為第一 B段外包層、第二 B段外包層和第三B段外包層，則第一 B段外包層由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段組成，第二 B段外包層由沿圓周方向佔1/2圓的紫外膠段和佔1/2圓的聚合物段組成，第三B段外包層全部由紫外膠段構成；
或者，所述步驟(I)中，將雙包層光纖中間間隔的三段均剝離全部外包層，形成三個剝離段，將三個剝離段沿雷射傳輸方向依次設為第一剝離段、第二剝離段和第三剝離段，在三個剝離段處塗覆不同折射率的紫外膠，使第一剝離段處的紫外膠折射率大於外包層的折射率且小於內包層的折射率，第二剝離段處的紫外膠折射率和第三剝離段處的紫外膠折射率均大於內包層的折射率，且第三剝離段處的紫外膠折射率大於第二剝離段處的紫外膠折射率，形成濾光段，得到由四個A段外包層和三個B段外包層交替組成的濾光外包層，三個B段外包層全部由紫外膠段構成。
[0016]上述的製備方法中，優選的，所述聚合物為氟丙烯酸樹脂，所述氟丙烯酸樹脂的折射率為1.3738 ;所述紫外膠的折射率為1.42?1.56。
[0017]本發明中，可適當延伸B段外包層的長度，形成B段外包層的延伸密封段，使A段外包層與B段外包層的交界處由B段外包層帶有的延伸密封段密封。
[0018]本發明中，雷射傳輸方向是指包層光濾除器與雷射器熔接時，雷射器內的雷射傳輸方向。
[0019]與現有技術相比，本發明的優點在於:
本發明的包層光濾除器可以均勻地濾除包層光，使器件均勻升溫，在同樣的製冷條件下有效提升了包層光的濾除能力，消除了傳統方法中局部溫升過高的缺點；包層光濾除器的彎曲部分可有效濾除低數值孔徑的包層光，達到淨化光束的效果，從而有效提高了光束質量。本發明中包層光濾除器的製備方法簡單易行、成本低廉。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明實施例中的包層光濾除器的整體結構示意圖。
[0021]圖2為本發明實施例中濾光雙包層光纖固定於水冷板上的結構示意圖。
[0022]圖3為本發明實施例中濾光雙包層光纖固定於水冷板上的截面結構不意圖。
[0023]圖4為本發明實施例1的包層光濾除器中濾光雙包層光纖的整體結構示意圖。
[0024]圖5為本發明實施例的包層光濾除器中濾光外包層光纖未塗覆1/4圓紫外膠段(即雙包層光纖剝離1/4圓外包層)時的截面結構示意圖。
[0025]圖6為本發明實施例2的包層光濾除器中濾光雙包層光纖的整體結構示意圖。
[0026]圖7為本發明實施例的包層光濾除器中濾光外包層光纖未塗覆1/2圓紫外膠段(即雙包層光纖剝離1/2圓外包層)時的截面結構示意圖。
[0027]圖8為本發明實施例的包層光濾除器中濾光外包層光纖未塗覆全部紫外膠段(即雙包層光纖剝離全部外包層)時的截面結構示意圖。
[0028]圖9為本發明實施例3的包層光濾除器中濾光雙包層光纖的整體結構示意圖。
[0029]圖10為本發明的包層光濾除器應用於雙包層光纖雷射器的基本原理示意圖。
[0030]圖例說明:
1、濾光雙包層光纖；2、水冷板；3、封裝件；4、纖芯；5、內包層；6、濾光外包層；62、B段外包層；621、紫外膠段第一分區；622、紫外膠段第二分區；623、紫外膠段第三分區；611、第一 A段外包層；612、第二 A段外包層；613、第三A段外包層；614、第四A段外包層；624、第
一B段外包層；625、第二 B段外包層；626、第三B段外包層。
【具體實施方式】
[0031]以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但並不因此而限制本發明的保護範圍。
[0032]實施例1:
一種本發明的用於雙包層光纖的包層光濾除器，如圖1?3所示，該包層光濾除器包括一根濾光雙包層光纖1，長度為lm，該濾光雙包層光纖I固定於一水冷板2上，由帶有U型槽的封裝件3 (即銅塊)封裝，U型槽的彎曲半徑R為15cm (一般為15cm?18cm)。如圖4?5所不,該濾光雙包層光纖I由內向外依次由纖芯4、內包層5和濾光外包層6組成,其中，纖芯4的直徑為30 μ m,折射率為1.45，內包層5的外徑為250 μ m,折射率為1.4488，濾光外包層6的外徑為400 μ m。如圖4所示，濾光雙包層光纖I的濾光外包層6依次由第一A段外包層611、B段外包層62和第二 A段外包層612組成，其中第一 A段外包層611的長為88cm (該段長度並未嚴格限制，可根據選用的濾光雙包層光纖總長度和其它段長度而決定)，B段外包層62的長為5cm，第二 A段外包層612的長為7cm ;第一 A段外包層611和第
二A段外包層612由氟丙烯酸樹脂構成，折射率為1.3738 ;B段外包層62由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段組成，聚合物段由氟丙烯酸樹脂構成，B段外包層62的紫外膠段沿光纖軸向分為三個連續分區，即紫外膠段第一分區621、紫外膠段第二分區622和紫外膠段第三分區623，紫外膠段第一至第三分區的折射率分別為1.42、1.46和1.56，第一至第三分區的長度依次為1.5cm、1.5cm和2cm，紫外膠的塗覆厚度與外包層的厚度相同。一般地，紫外膠會塗覆至A段外包層與B段外包層的交界處以外從而對交界處進行密封，以防止雷射未能及時充分的濾除，交界處以外的紫外膠即形成了 B段外包層的延伸密封段。本實施例中的延伸密封段長度極小，相對於各B段外包層的長度可忽略不計，其它實施例同此說明。
[0033]一種上述本實施例的用於雙包層光纖的包層光濾除器的製備方法，包括以下步驟:
(I)取一根雙包層光纖，長度為Im (光纖的長度可根據實際情況來調整)，該雙包層光纖由內向外依次由纖芯4、內包層5和外包層組成,其中，纖芯4的直徑為30 μ m,折射率為1.45，內包層5的外徑為250 μ m,折射率為1.4488，外包層的外徑為400 μ m,外包層由氟丙烯酸樹脂構成，折射率為1.3738。將雙包層光纖上距熔接端(即預與雷射器輸出端熔接的一端，亦即雷射出射端)88cm、長為5cm的一段光纖沿圓周方向剝離1/4圓的外包層；用脫脂棉球蘸取酒精將裸露的內包層5外表面擦淨，以免外包層的碎屑會在光纖傳輸雷射時聚集熱量，造成光纖的局部燒毀。將裸露段內包層5沿光纖軸向劃分為三個長度分別為1.5cm、1.5cm和2cm的區間，在三個區間上分別塗覆折射率為1.42、1.46和1.56的紫外膠(折射率遞增的方向即為雷射傳輸的方向)，紫外膠的塗覆厚度與外包層的厚度相同，紫外膠略微塗覆出剝離段和未剝離段的分界線以外。如圖4所示，得到依次由88cm長的第一 A段外包層
611、5cm長的B段外包層62、7cm長的第二A段外包層612組成的濾光外包層6，B段外包層62由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段(由氟丙烯酸樹脂構成)組成，紫外膠段沿光纖軸向依次為紫外膠段第一分區621、紫外膠段第二分區622和紫外膠段第三分區623，折射率分別為1.42、1.46和1.56，紫外膠段為濾光段；濾光外包層6、內包層5和纖芯4構成了濾光雙包層光纖I。
[0034](2)將上述濾光雙包層光纖I沿長度方向進行彎曲，彎曲半徑R為15cm，如圖2?3所示，將彎曲後的濾光雙包層光纖I的濾光段固定於水冷板2上進行冷卻，這是由於雷射在傳輸時，濾光段的溫度會升高，為了避免造成光纖燒毀，需要放置在水冷板2上冷卻降溫，濾光雙包層光纖I緊貼於水冷板2，可充分達到製冷效果；固定後，用帶有U型槽的銅塊將濾光雙包層光纖I和水冷板2進行封裝，得到如圖1所示的包層光濾除器。
[0035]如圖10所示，是上述本實施例製備的包層光濾除器應用於雙包層光纖雷射器的基本原理示意圖，包層光濾除器熔接於雙包層光纖雷射器的輸出端。在將高功率雷射耦合進入濾光雙包層光纖I時，會有部分光因聚焦方向偏離光纖的中心線方向或因聚焦光斑大於纖芯4的直徑而耦合進包層內傳輸，也會有部分光因入射角超過數值孔徑角而耦合進纖芯4內傳輸時通過折射進入包層。這些在光纖包層中傳輸的光在傳輸到內包層5和B段外包層62的紫外膠段的界面時，因為紫外膠的折射率略小於或大於內包層的折射率，所以光可以直接進入到紫外膠中。在空氣和紫外膠的界面處發生折射，進入空氣中，最終被空氣吸收轉為熱量，實現包層光濾除。
[0036]實施例2:
一種本發明的用於雙包層光纖的包層光濾除器，如圖1?3所示，該包層光濾除器包括一根濾光雙包層光纖1，長度為lm，該濾光雙包層光纖I固定於一水冷板2上，由帶有U型槽的封裝件3 (即銅塊)封裝。如圖6?8所示，該濾光雙包層光纖I由內向外依次由纖芯
4、內包層5和濾光外包層6組成，其中，纖芯4的直徑為30 μ m,折射率為1.45，內包層5的外徑為250 μ m,折射率為1.4488，濾光外包層6的外徑為400 μ m。如圖6?8所示，濾光雙包層光纖I的濾光外包層6依次由第一 A段外包層611、第一 B段外包層624、第二 A段外包層612、第二 B段外包層625、第三A段外包層613、第三B段外包層626和第四A段外包層614組成。其中，第一 A段外包層611的長度為88cm(該段長度並未嚴格限制，可根據選用的濾光雙包層光纖總長度和其它段長度而決定)、第二 A段外包層612和第三A段外包層613的長度各為1cm，第四A段外包層614的長度為7cm，第一 B段外包層624、第二 B段外包層625和第三B段外包層626的長度均為1cm。第一 A段外包層611、第二 A段外包層
612、第三A段外包層613和第四A段外包層614均由氟丙烯酸樹脂構成，折射率為1.3738 ；第一 B段外包層624由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段(由氟丙烯酸樹脂構成，下同)組成，第二 B段外包層625由沿圓周方向佔1/2圓的紫外膠段和佔1/2圓的聚合物段組成，第三B段外包層626全部由紫外膠段構成，第一 B段外包層624、第二 B段外包層625和第三B段外包層626的紫外膠折射率分別為1.42、1.46和1.56。
[0037]—種上述本實施例的用於雙包層光纖的包層光濾除器的製備方法，包括以下步驟:
(O取一根雙包層光纖，長度為Im,該雙包層光纖由內向外依次由纖芯4、內包層5和外包層組成，其中，纖芯4的直徑為30 μ m，折射率為1.45，內包層5的外徑為250 μ m，折射率為1.4488，外包層的外徑為400 μ m。將雙包層光纖上距熔接端(即雷射器的雷射出射端)88cm、90cm、92cm,長度均為Icm的中間三段沿圓周方向分別剝離1/4圓、1/2圓和全部外包層，然後用脫脂棉球蘸取酒精將裸露的內包層5外表面擦淨，以免外包層的碎屑會在光纖傳輸雷射時聚集熱量造成光纖的局部燒毀，在三段裸露的內包層5上分別塗覆折射率為
1.42,1.46和1.56的紫外膠，紫外膠的塗覆厚度與外包層的厚度相同。如圖6所示，得到依次由88cm長的第一 A段外包層611、Icm長的第一 B段外包層624、Icm長的第二 A段外包層612、Icm長的第二 B段外包層625、Icm長的第三A段外包層613、Icm長的第三B段外包層626、7cm長的第四A段外包層614組成的濾光外包層6，第一 B段外包層624由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段組成，第二 B段外包層625由沿圓周方向佔1/2圓的紫外膠段和佔1/2圓的聚合物段組成，第三B段外包層626全部由紫外膠構成，紫外膠段為濾光段；濾光外包層6、內包層5和纖芯4構成了濾光雙包層光纖I。
[0038](2)將上述濾光雙包層光纖I沿長度方向進行彎曲，彎曲半徑為15cm，如圖2?3所示，將彎曲後的濾光雙包層光纖I的濾光段固定於水冷板2上進行冷卻，濾光雙包層光纖I緊貼於水冷板2，可充分達到製冷效果；冷卻固化完成後，用銅塊將濾光雙包層光纖I和水冷板2進行封裝，得到如圖1所示的包層光濾除器。
[0039]利用上述方法實現30/250 μ m光纖中106W包層光的濾除，損耗達21dB，且最高溫度為72°C。
[0040]實施例3:
一種本發明的用於雙包層光纖的包層光濾除器，如圖1?3所示，該包層光濾除器包括一根濾光雙包層光纖1，長度為lm，該濾光雙包層光纖I固定於一水冷板2上，由帶有U型槽的封裝件3 (即銅塊)封裝，U型槽的彎曲半徑R為15cm。濾光雙包層光纖I由內向外依次由纖芯4、內包層5和濾光外包層6組成,其中，纖芯4的直徑為30 μ m,折射率為1.45,內包層5的外徑為250 μ m,折射率為1.4488，濾光外包層6的外徑為400 μ m。如圖8?9所示，濾光雙包層光纖I的濾光外包層6依次由第一 A段外包層611、第一 B段外包層624、第二 A段外包層612、第二 B段外包層625、第三A段外包層613、第三B段外包層626和第四A段外包層614組成。其中，第一 A段外包層611的長度為88cm、第二 A段外包層612和第三A段外包層613的長度均為1cm，第四A段外包層614的長度為7cm，第一 B段外包層624、第二 B段外包層625和第三B段外包層626的長度均為Icm ;各A段外包層均由氟丙烯酸樹脂構成，折射率為1.3738 ;第一 B段外包層624、第二 B段外包層625和第三B段外包層626全部由紫外膠構成，且折射率分別為1.42、1.46和1.56。
[0041]一種上述本實施例的用於雙包層光纖的包層光濾除器的製備方法，包括以下步驟:
(I)取一根長度為Im的雙包層光纖,該雙包層光纖由內向外依次由纖芯4、內包層5和外包層組成，其中，纖芯4的直徑為30 μ m,折射率為1.45，內包層5的外徑為250 μ m,折射率為1.4488，外包層的外徑為400 μ m，外包層由氟丙烯酸樹脂構成，折射率為1.3738。將雙包層光纖上距熔接端(即雷射器的雷射出射端)88cm、90cm、92cm,長度均為Icm的中間三段沿圓周方向分別剝離全部外包層，然後用脫脂棉球蘸取酒精將裸露的內包層5外表面擦淨，以免外包層的碎屑會在光纖傳輸雷射時聚集熱量，造成光纖的局部燒毀。在三段裸露的內包層5上分別塗覆折射率為1.42、1.46和1.56的紫外膠，紫外膠的塗覆厚度與外包層的厚度相同。如圖9所示，得到依次由88cm長的第一 A段外包層611、lcm長的第一 B段外包層624、Icm長的第二 A段外包層612、Icm長的第二 B段外包層625、Icm長的第三A段外包層613、Icm長的第三B段外包層626、7cm長的第四A段外包層614組成的濾光外包層6，各A段外包層均由氟丙烯酸樹脂構成，折射率為1.3738，第一 B段外包層624、第二 B段外包層625和第三B段外包層626全部由紫外膠段構成，且折射率分別為1.42、1.46和1.56，紫外膠段為濾光段。濾光外包層6、內包層5和纖芯4構成了濾光雙包層光纖I。
[0042](2)將上述濾光雙包層光纖I沿長度方向進行彎曲，彎曲半徑R為15cm，如圖2?3所示，將彎曲後濾光雙包層光纖I的濾除段固定於水冷板2上進行冷卻，濾光雙包層光纖I緊貼於水冷板2，可充分達到製冷效果；固定後，用銅塊將濾光雙包層光纖I和水冷板2進行封裝，得到如圖1所示的包層光濾除器。
[0043]採用上述方法實現30/250 μ m光纖中106W包層光的濾除，損耗達21dB，且最高溫度為64°C。
[0044]以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例。凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應該指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下的改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種用於雙包層光纖的包層光濾除器，所述包層光濾除器包括一根濾光雙包層光纖，所述濾光雙包層光纖包括纖芯、內包層和濾光外包層，所述纖芯的折射率大於內包層的折射率，其特徵在於，所述濾光外包層由兩個A段外包層和一個B段外包層組成，所述A段外包層和所述B段外包層沿濾光雙包層光纖軸向交替排列；所述A段外包層由聚合物構成，所述A段外包層的折射率小於內包層的折射率，所述B段外包層由沿圓周方向的聚合物段和紫外膠段組成，或者全部由紫外膠段構成，所述紫外膠段為濾光段，所述紫外膠段沿光纖軸向分為兩個以上的分區，各分區的紫外膠折射率沿雷射傳輸方向依次遞增，各分區的紫外膠折射率均大於A段外包層的折射率，且至少一個分區的紫外膠折射率大於內包層的折射率； 所述包層光濾除器還包括一水冷板和一封裝件，所述濾光雙包層光纖的濾光段固定於所述水冷板上，所述濾光雙包層光纖和所述水冷板由所述封裝件封裝。
2.根據權利要求1所述的用於雙包層光纖的包層光濾除器，其特徵在於，所述B段外包層由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段組成，所述紫外膠段沿光纖軸向分為三個分區，將三個分區沿雷射傳輸方向依次設為紫外膠段第一分區、紫外膠段第二分區和紫外膠段第三分區，則紫外膠段第一分區的折射率大於A段外包層的折射率且小於內包層的折射率，紫外膠段第二分區的折射率和紫外膠段第三分區的折射率均大於內包層的折射率，且紫外膠段第三分區的折射率大於紫外膠段第二分區的折射率。
3.根據權利要求1或2所述的用於雙包層光纖的包層光濾除器，其特徵在於，所述聚合物為氟丙烯酸樹脂，所述氟丙烯酸樹脂的折射率為1.3738 ;所述紫外膠的折射率為1.42~1.56。
4.一種用於雙包層光纖的包層光濾除器，所述包層光濾除器包括一根濾光雙包層光纖，所述濾光雙包層光纖包括纖芯、內包層和濾光外包層，所述纖芯的折射率大於內包層的折射率，其特徵在於，所述濾光外包層由三個以上A段外包層和兩個以上B段外包層組成，所述A段外包層和所述B段外包層沿濾光雙包層光纖軸向交替排列，且沿光纖軸向的首尾端均為A段外包層；所述A段外包層由聚合物構成，所述A段外包層的折射率小於內包層的折射率，所述B段外包層由沿圓周方向的聚合物段和紫外膠段組成，或者全部由紫外膠段構成，所述紫外膠段為濾光段，各B段外包層的紫外膠折射率沿雷射傳輸方向依次遞增，各B段外包層的紫外膠折射率均大於A段外包層的折射率，且至少一個B段外包層的紫外膠折射率大於內包層的折射率； 所述包層光濾除器還包括一水冷板和一封裝件，所述濾光雙包層光纖的濾光段固定於所述水冷板上，所述濾光雙包層光纖和所述水冷板由所述封裝件封裝。
5.根據權利要求4所述的用於雙包層光纖的包層光濾除器，其特徵在於，所述濾光外包層由四個A段外包層和三個B段外包層組成，將三個B段外包層沿雷射傳輸方向依次設為第一 B段外包層、第二 B段外包層和第三B段外包層，則第一 B段外包層由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段組成，第二 B段外包層由沿圓周方向佔1/2圓的紫外膠段和佔1/2圓的聚合物段組成，第三B段外包層全部由紫外膠段構成，第一 B段外包層的紫外膠折射率大於A段外包層的折射率且小於內包層的折射率，第二 B段外包層的折射率和第三B段外包層的折射率均大於內包層的折射率，且第三B段外包層的折射率大於第二B段外包層的折射率；或者，所述濾光外包層由四個A段外包層和三個B段外包層組成，三個B段外包層全部由紫外膠段構成，將三個B段外包層沿雷射傳輸方向依次設為第一 B段外包層、第二 B段外包層和第三B段外包層，則第一 B段外包層的紫外膠折射率大於A段外包層的折射率且小於內包層的折射率，第二 B段外包層的折射率和第三B段外包層的折射率均大於內包層的折射率，且第三B段外包層的折射率大於第二 B段外包層的折射率。
6.根據權利要求4或5所述的用於雙包層光纖的包層光濾除器，其特徵在於，所述聚合物為氟丙烯酸樹脂，所述氟丙烯酸樹脂的折射率為1.3738 ;所述紫外膠的折射率為1.42~1.56。
7.一種用於雙包層光纖的包層光濾除器的製備方法，包括以下步驟: (O取一根包括纖芯、內包層和外包層的雙包層光纖，纖芯的折射率大於內包層的折射率，內包層的折射率大於外包層的折射率，外包層由聚合物構成；將雙包層光纖的中間一段沿圓周方向剝離部分或全部外包層，形成剝離段，將剝離段沿光纖軸向劃分為兩個以上的分區，在各分區上塗覆不同折射率的紫外膠，使各分區的紫外膠折射率沿雷射傳輸方向依次遞增，各分區的紫外膠折射率均大於外包層的折射率，且至少一個分區的紫外膠折射率大於內包層的折射率，形成濾光段，得到濾光外包層，設濾光外包層分為A段外包層和B段外包層，則濾光外包層由兩個A段外包層和一個B段外包層組成，A段外包層和B段外包層沿光纖軸向交替排列，A段外包層由聚合物構成，A段外包層的折射率小於內包層的折射率，B段外包層由沿圓周方向的聚合物段和紫外膠段組成，或者全部由紫外膠段構成，紫外膠段即為濾光段；所得濾光外包層與內包層、纖芯構成了濾光雙包層光纖； (2)將上述濾光 雙包層光纖沿長度方向進行彎曲，彎曲半徑為15cm~18cm，然後將彎曲後的濾光雙包層光纖的濾光段固定於一水冷板上，固定完成後，用封裝件將濾光雙包層光纖和水冷板進行封裝，得到包層光濾除器。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟(1)中，將雙包層光纖的中間一段沿圓周方向剝離1/4圓的外包層，形成剝離段，將剝離段沿光纖軸向劃分為三個分區，在三個分區上塗覆不同折射率的紫外膠，並沿雷射傳輸方向依次設為紫外膠段第一分區、紫外膠段第二分區和紫外膠段第三分區，使紫外膠段第一分區的折射率大於外包層的折射率且小於內包層的折射率，紫外膠段第二分區的折射率和紫外膠段第三分區的折射率均大於內包層的折射率，且紫外膠段第三分區的折射率大於紫外膠段第二分區的折射率，形成濾光段，得到濾光外包層，濾光外包層的B段外包層即由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段組成，紫外膠段由紫外膠段第一分區、紫外膠段第二分區和紫外膠段第三分區組成。
9.根據權利要求7或8所述的製備方法，其特徵在於，所述聚合物為氟丙烯酸樹脂，所述氟丙烯酸樹脂的折射率為1.3738 ;所述紫外膠的折射率為1.42~1.56。
10.一種用於雙包層光纖的包層光濾除器的製備方法，包括以下步驟: (O取一根包括纖芯、內包層和外包層的雙包層光纖，纖芯的折射率大於內包層的折射率，內包層的折射率大於外包層的折射率，外包層由聚合物構成；將雙包層光纖中間間隔的至少兩段沿圓周方向剝離部分或全部外包層，形成至少兩個剝離段，在各剝離段上塗覆不同折射率的紫外膠，使各剝離段的紫外膠折射率沿雷射傳輸方向依次遞增，各剝離段的紫外膠折射率均大於外包層的折射率，且至少一個剝離段的紫外膠折射率大於內包層的折射率，形成濾光段，得到濾光外包層，設濾光外包層分為A段外包層和B段外包層，則濾光外包層由三個以上A段外包層和兩個以上B段外包層組成，A段外包層和B段外包層沿光纖軸向交替排列，且沿光纖軸向的首尾端均為A段外包層，A段外包層由聚合物構成，A段外包層的折射率小於內包層的折射率，B段外包層由沿圓周方向的聚合物段和紫外膠段組成，或者全部由紫外膠段構成，紫外膠段即為濾光段；所得濾光外包層與內包層、纖芯構成了濾光雙包層光纖； (2)將上述濾光雙包層光纖沿長度方向進行彎曲，彎曲半徑為15cm~18cm，然後將彎曲後的濾光雙包層光纖的濾光段固定於一水冷板上，固定完成後，用封裝件將濾光雙包層光纖和水冷板進行封裝，得到包層光濾除器。
11.根據權利要求10所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟(1)中，將雙包層光纖中間間隔的三段沿雷射傳輸方向依次剝離1/4圓、1/2圓和全部外包層，形成三個剝離段，然後在1/4圓、1/2圓和全部剝離段處依次塗覆折射率遞增的三種紫外膠，使1/4圓剝離段處的紫外膠折射率大於外包層的折射率且小於內包層的折射率，1/2圓剝離段處的紫外膠折射率和全部剝離段處的紫外膠折射率均大於內包層的折射率，且全部剝離段處的紫外膠折射率大於1/2圓剝離段處的紫外膠折射率，形成濾光段，得到由四個A段外包層和三個B段外包層交替組成的濾光外包層，將三個B段外包層沿雷射傳輸方向依次設為第一 B段外包層、第二 B段外包層和第三B段外包層，則第一 B段外包層由沿圓周方向佔1/4圓的紫外膠段和佔3/4圓的聚合物段組成，第二 B段外包層由沿圓周方向佔1/2圓的紫外膠段和佔1/2圓的聚合物段組成，第三B段外包層全部由紫外膠段構成； 或者，所述步驟(1)中，將雙包層光纖中間間隔的三段均剝離全部外包層，形成三個剝離段，將三個剝離段沿雷射傳輸方向依次設為第一剝離段、第二剝離段和第三剝離段，在三個剝離段處塗覆不同折射率的紫外膠，使第一剝離段處的紫外膠折射率大於外包層的折射率且小於內包層的折射率，第二剝離段處的紫外膠折射率和第三剝離段處的紫外膠折射率均大於內包層的折射率，且第三剝離段處的紫外膠折射率大於第二剝離段處的紫外膠折射率，形成濾光段，得到由四個A段外包層和三個B段外包層交替組成的濾光外包層，三個B段外包層全部由紫外膠段構成。
12.根據權利要求10或11所述的製備方法，其特徵在於，所述聚合物為氟丙烯酸樹脂，所述氟丙烯酸樹脂的折射率為1.3738 ;
所述紫外膠的1.42~1.56。
【文檔編號】H01S3/042GK103701023SQ201310702506
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】郭威, 陳子倫, 周航, 陳勝平, 王澤鋒, 張斌, 宋銳, 侯靜 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學