本发明属于光纤激光器领域,涉及到一种高功率光纤包层光剥除器。
背景技术:
光纤激光器具有光束质量好、效率高、结构简单、稳定性高等诸多优点,因而被广泛应用于激光通讯、医疗仪器设备、航空精密加工和汽车制造等领域。
双包层光纤是高功率光纤激光器的核心部分,高功率光纤激光产生及放大中,泵浦光在传输的过程中多次穿过纤芯,使得泵浦效率显著增加,从而提高输出功率。实际应用中,泵浦光不可能被完全吸收,双包层光纤的内包层中难免会残存一部分泵浦光。此外,熔接导致的部分信号光、高阶模式的激光及自发辐射光(ase)也会从纤芯进入到包层中去。这些残留在包层中的光会对激光的光束质量造成严重影响。
因此,在高功率光纤激光产生及放大中,有必要对双包层光纤中的残留包层光进行剥除。
目前,去除内包层残余光最常用方法是将双包层光纤的涂覆层和外包层剥除,直接在内包层外侧涂上紫外胶。紫外胶的折射率高于内包层,内包层内传输的光由于无法满足全反射条件而折射进入到高折射率胶体中,从而起到剥除包层光的作用。
紫外胶作为高分子聚合物具有很强的吸光性,但其导热性和耐热性不强。光纤在高功率情况下其自身会产生热量,当被剥除的包层光功率较高时,紫外胶体内部严重发热,同时胶体不能及时传递到热沉中,造成热量累积甚至烧毁光学器件,紫外胶长期工作在高温环境下也容易变质和形变,变质后将失去去除包层残余光的作用,形变也会对光纤产生应力,降低光纤强度。
技术实现要素:
本发明的目的在于提出一种高功率光纤包层光剥除器,用于高功率激光器中去除光纤内包层中残留的有害光,提高激光输出质量,解决现有技术中因紫外胶内部发热严重,造成热量累积甚至烧毁光学器件的问题。
本发明解决上述问题的技术方案是:一种高功率光纤包层光剥除器,其特殊之处在于,
包括壳体和热沉;
所述壳体内设有通孔;通孔的两端设有密封端盖,形成密闭的容腔;
密闭的容腔内充有高折射率溶液;热沉设置在通孔内;
待剥除包层光的光纤设置在通孔内,光纤的两端分别从壳体两端的密封端盖穿出,光纤浸入高折射率溶液中,且光纤与热沉接触,所述热沉用于散热。
以上为本发明的基本结构,基于该基本结构,本发明还做出以下优化改进:
进一步地,上述高折射率溶液为醇类和酮类液体按照1:1.5-1:5比例混合的溶液。
进一步地,上述热沉内设有v型槽,光纤与v型槽的壁面接触,实现散热。
进一步地,位于通孔内的待剥除包层光的光纤的中部为去除了涂覆层和外包层的裸光纤,两端为未作处理的原状光纤;为了使光纤更好地与热沉接触,上述v型槽的中部尺寸小于两端的尺寸,裸光纤位于v型槽尺寸较小的中部,原状光纤位于v型槽尺寸较大的两端,都与v型槽的两壁接触,实现良好散热。
进一步地,上述壳体和热沉采用金属材质。
进一步地,上述壳体和热沉采用铜或铝制成。
进一步地,上述密封端盖通过螺纹固定在壳体上。
本发明的优点:
1、本发明采用在密封壳体内充入高折射率液体,光纤完全浸入到高折射率液体中,高效地剥除包层内传输的残留光;
2、本发明采用的高折射率液体,耐热性强,且可以与热沉充分接触,其接触热阻远远小于紫外胶,可以及时把包层光产生的热量传导至热沉和外壳,避免局部温度过高影响去除内包层残余光的效果;
3、本发明采用高折射液体去除残余光,高折射液体不会因为温度变化产生应力,不会降低光纤结构强度;
4、本发明采用高折射液体去除残余光,高折射液体性能稳定,不易变质;
5、由于高功率条件下,双包层光纤剥除残余光的区域温度上升较快,本发明中的热沉可以有效地对光纤进行冷却,避免其因高温而损坏。本发明的热沉上设有v型槽,保证使光纤与热沉接触,达到良好散热的目的,且v型槽的中部尺寸小于两端的尺寸,去掉涂覆层和外包层的裸光纤端与v型槽的中部接触,两端原状光纤与v型槽的两端接触,进一步保证对光纤与热沉接触,对高功率环境下的光纤进行良好散热。
附图说明
图1为本发明高功率光纤包层光剥除器的整体结构图;
图2为本发明高功率光纤包层光剥除器的剖视图;
图3为本发明高功率光纤包层光剥除器的纵截面视图;
图4为本发明高功率光纤包层光剥除器的横截面视图;
图5为壳体的纵截面视图;
图6为热沉的立体图。
其中,1-壳体;2-热沉;3-通孔;4-密封端盖;5-高折射率溶液;6-光纤;7-v型槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
参见图1-图4,一种高功率光纤包层光剥除器,包括壳体1和热沉2;所述壳体1内设有通孔3;通孔3的两端设有密封端盖4,形成密闭的容腔;密闭的容腔内充有高折射率溶液5;热沉2设置在通孔3内;待剥除包层光的光纤6设置在通孔3内,光纤6的两端分别从壳体1两端的密封端盖4穿出,光纤6浸入高折射率溶液5中,且光纤6与热沉2接触,所述热沉2用于散热。
本实施例优选的高折射率溶液5为醇类和酮类液体按照1:1.5-1:5比例混合的溶液。高折射率液体5的折射率大于内包层折射率,改变了全反射条件,达到剥除包层光的目的。高折射率液体具体可以选用乙二醇和苯乙酮按照1:1.5的比例配制,或者聚乙二醇和丙酮按照1:3的比例配制,还可以是正丁醇和甲基乙基酮按照1:5的比例配制。本发明中的高折射率液体要求折射率大于内包层的折射率,在-5℃到90℃之间性能稳定,不与铜铝等金属发生化学反应,不与光纤各部分材料发生化学反应。
热沉2内设有v型槽7,v型槽7的中部尺寸小于两端的尺寸。光纤从内到外依次包括光芯、内包层、外包层和涂覆层。位于通孔3内的光纤6中部去除了涂覆层和外包层的裸光纤,两端为未作处理的原状光纤,裸光纤直径小于原状光纤的直径,为了使光纤6更好地与热沉接触,上述v型槽7的中部尺寸小于两端的尺寸,裸光纤位于v型槽7尺寸较小的中部,原状光纤位于v型槽7尺寸较大的两端,都与v型槽7的两壁接触,实现良好散热。
位于内腔的高折射率液体5吸收包层光后,温度会上升,壳体1和热沉2的材料选用导热良好的材料,可以有效降低高折射率液体温度。本实施例壳体1和热沉2优选铜或铝等金属材质制成。
密封端盖4通过螺纹固定在壳体1上。
参见图5,本发明的壳体1外表采用立方体结构,便于摆放和安装,壳体1内的通孔3采用矩形孔,参见图6,热沉2为采用u型结构,v型槽7设置在热沉2的内表面,热沉2在通孔3内不会转动,壳体1接触热沉2底面的外表设有颜色或其他标记,摆放时,标记面朝下,这样即使高折射率溶液5有一部分泄露或者未充满通孔3,也能保证高折射率溶液5浸没光纤6。