一種光纖包層光濾除器的製作方法

2023-12-03 19:07:16 1

本實用新型屬於光學領域，尤其涉及一種光纖包層光濾除器。

背景技術：

高功率光纖雷射器主要應用於碳鋼、不鏽鋼等金屬板材的切割，其工作原理是在泵浦光的作用下，增益光纖內部工作物質的雷射能級出現「粒子數反轉」，並通過正反饋迴路(構成諧振腔)形成雷射輸出。對於高功率輸出光纖雷射器，通常採用纖芯較粗的多模雙包層光纖。由於光纖不是單模的，因此在纖芯中參與雷射震蕩模式很多，導致光纖雷射不是單模雷射，而是多模輸出，光束質量較差，最終影響金屬切割效果。因此在雷射器生產製作中，需要在光路末端連接光纖包層光濾除器，用於剝除光纖內部剩餘的少部分泵浦光以及高階模雷射，從而優化光束質量。

圖1為傳統的包層光濾除器採用光纖外包層塗膠式濾光結構，包括光纖1、光纖塗覆層8、塗覆層剝除窗口即裸光纖2、以及光學高折射率膠11、光纖纖芯4。工作原理為雷射光束在光纖中傳輸至裸光纖，光纖包層表面的全反射條件被高折射率光學膠破壞，模式較差的包層光將經由高折射率膠濾除，此結構濾除器在實際應用時存在如下問題：濾除包層光功率較高時，包層表面高折射率膠溫度過高，安全性低，如實驗中傳輸光纖(20/400)濾除240W包層光，濾光口處光學膠溫度46℃。也有方案提出通過將不同折射率(n1>n2>n3....>nn)的光學膠或其他塗覆物沿著裸光纖分層塗覆或者沿著光束傳輸方向,在包層上分段塗覆方案進行能量分散,以此來解決上述問題，但此方案在實際操作中難度較大，尤其在批量化生產操作中，難以通過相關參數對塗膠量、塗膠距離進行嚴格的標準量化，一致性低，不宜在生產製造中應用。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種光纖包層光濾除器，可應用於高功率光纖雷射器工業化批量生產加工，並解決現有包層光濾除器安全性、一致性較低的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型所提供的技術解決方案是：一種光纖包層光濾除器，包括光纖、光纖塗覆層、塗覆層剝除窗口、光纖纖芯，其特殊之處在於，還包括光纖刻蝕槽、玻璃管、封裝套和冷卻液體，所述光纖刻蝕槽設置在塗覆層剝除窗口內的光纖上，玻璃管套裝在塗覆層剝除窗口外部並密封固定，玻璃管兩端與封裝套連接固定，形成一個中空腔體，冷卻液位於腔體內部，腔體上設置有進液口和出液口。

所述光纖刻蝕槽在塗覆層剝除窗口內沿光纖長度方向以1cm間隔均勻排列，按光纖橫截面方向依次相差90度旋轉排布。

所述光纖刻蝕槽底面為矩形，左右兩側為平行扇形結構且垂直於底面。

所述玻璃管內徑大於光纖直徑且玻璃管長度大於塗覆層剝除窗口長度，玻璃管中心位置與塗覆層剝除窗口中心位置重疊。

本實用新型相比現有技術具備如下優點：(1)該光纖包層濾除器可濾除較高功率包層光，光纖表面溫度低，使用安全性高。(2)裸光纖受玻璃管保護，一方面避免光纖受其他介質汙染出現發熱點，另一方面避免光纖刻蝕槽區位過細受外力衝撞發生折斷。(3)光纖刻蝕槽按既定大小在光纖表面規律排布，光纖剝離器濾光性能一致性高，適於規模化生產，可廣泛應用於工業高功率光纖雷射器中。

附圖說明

圖1是現有的塗膠式光纖包層光濾除器結構示意圖；

圖2是實施例的剖面示意圖；

圖3是實施例三維結構示意圖。

圖中，1-光纖,2-塗覆層剝除窗口，3-光纖刻蝕槽，4-光纖纖芯，5-玻璃管，6-封裝套，7-冷卻液體，8-光纖塗覆層，11-光學高折射率膠。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本實用新型加以詳細說明。

如圖2所示，該實施例中的光纖包層光濾除器包括：光纖1、光纖塗覆層8、塗覆層剝除窗口即裸光纖2、光纖刻蝕槽3、光纖纖芯4、玻璃管5、封裝套6、冷卻液體7。

如圖3所示，裸光纖2上的5個光纖刻蝕槽3沿光纖長度方向以1cm間隔均勻排列，按光纖橫截面方向依次相差90度旋轉排布，圖中光纖刻蝕槽沿光纖長度方向依次編號為3、31、32、33、34，且沿逆時針方向旋轉相鄰刻蝕槽相差90°，刻蝕槽底面為矩形，左右兩側為平行扇形結構且垂直於底面。該排布方法一方面保證包層光沿不同方向均勻濾除，另一方面避免裸光纖局部過細發生折斷。玻璃管5套在裸光纖上，玻璃管內徑大於光纖直徑且玻璃管長度大於裸光纖長度，玻璃管中心位置與裸光纖中心位置處重疊，玻璃管兩端採用光學膠密封確保裸光纖處於密封的空間內。光纖1穿過封裝套6，且玻璃管內部光纖以及玻璃管完全密封在封裝套內部，玻璃管兩端與封裝套連接固定。該包層光濾除器正常工作時，包層光通過刻蝕槽發生折射濾出，並透過玻璃管進入到冷卻液以及冷卻殼體壁上，轉化為熱能，此過程中，冷卻液從進水口進入冷卻殼體並由出水口流出，循環的冷卻液不斷帶走熱量，確保玻璃管外部環境溫度處於安全範圍內。此結構光纖包層光濾除器可濾除高功率包層光，實際工作中光纖表面溫度低，無汙染，不易折損，安全穩定性高。