一种用于百瓦级光纤激光器的泵浦耦合器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器。
【背景技术】
[0002]光纤激光器以其光束质量好、转换效率高、栗浦阈值低、散热性能好、体积小重量轻等显著优势，受到各国研究学者的广泛关注，今年来得到了飞速的发展。特别是高功率光纤激光器以其卓越的光束质量、超高的稳定性、简便的使用方法以及真正的免维护等优点，成为了第三代激光技术的代表，被人们广泛应用在汽车、飞机、船舶制造等领域，如蒙皮切害J、钢板焊接、零件修复。
[0003]栗浦耦合器是光纤激光器的关键无源光器件，它将多路由半导体激光器产生的栗浦光耦合进主光纤中，为光纤激光器提供所需的栗浦光功率。其工作原理是光在光纤中传输时，大部分能量集中在纤芯中，只有一小部分在包层中传输。当两根光纤之间的距离足够近时，由于倏逝波的作用，两根光纤中的光场发生耦合，从而影响到光纤中原光场的分布。
[0004]由于栗浦耦合器在光纤激光器中处于重要的地位，今年来栗浦耦合器的研制已经成为世界各国高功率光纤激光器领域研究人员的研究热点，如2012年德国汉诺威激光中心的Thoms Theeg等人将6路无芯光纤与双包层光纤侧面恪接，通过控制无芯光纤与双包层光纤的融合深度及无芯光纤在耦合区的倾斜角度来获得最佳耦合效率。他们用此方法制成(6+1) *1耦合器，再将栗浦光纤与6路无芯光纤熔接，耦合效率在89 %到95 %之间，可最大耦合进400W栗浦光，信号光插入损耗小于15d。虽然他们研制的栗浦耦合器耦合效率已经达到了较高的水平，而且可用于百瓦级光纤激光器，在其内部温度较高时影响栗浦耦合器长期工作效果，稳定性降低，无法根据内部温度情况进行实时监控。
【发明内容】
[0005]针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种用于百瓦级光纤激光器的栗浦親合器。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，包括:
[0007]封装外壳，在所述封装外壳内部导入栗浦光纤与主光纤；
[0008]所述封装外壳包括光学胶层，在所述光学胶层外部包裹有导光玻璃，所述导光玻璃外部包裹有导热胶层，导热铜管套装在所述导热胶层外部，散热片分布在所述导热铜管周围，用于感应工作温度的温度传感器嵌入在所述导热铜套内部，用于监视工作情况的温度控制器与所述温度传感器连接。
[0009]作为本发明进一步改进，所述栗浦光纤包括纤芯，在所述纤芯外部包裹有包层，所述包层外部包裹有用于不受外界损伤的涂覆层。
[0010]作为本发明进一步改进，所述纤芯折射率大于所述包层折射率。
[0011]作为本发明进一步改进，所述主光纤包括纤芯，在所述纤芯外部包裹有内包层，夕卜包层包裹在所述内包层外部。
[0012]作为本发明进一步改进，所述内包层折射率大于所述外包层折射率。
[0013]作为本发明进一步改进，所述光学胶层将两边所述导光玻璃和所述外包层黏结为一体，
[0014]作为本发明进一步改进，所述光学胶层和所述导光玻璃折射率大于所述外包层折射率。
[0015]作为本发明进一步改进，所述导光玻璃外表面磨砂处理。
[0016]作为本发明进一步改进，所述导热胶层将两边所述导光玻璃和所述导热铜管黏结为一体。
[0017]本发明的有益效果为:采用光学胶层、导光玻璃、导热胶层、导热铜管、散热片、温度传感器来封装栗浦耦合器，封装外壳可以对栗浦耦合器进行有效地散热，同时通过温度传感器监测栗浦耦合器的工作温度，使其能够在光纤激光器中长时间地稳定工作。通过温度传感器和温度控制器，使其能够在百瓦级光纤激光器中长时间稳定地工作，尤其适用于工厂全天不间断生产的环境。
【附图说明】
[0018]图1为本发明一种用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器结构示意图；
[0019]图2为图1所示栗浦耦合器耦合区泄漏栗浦光路图；
[0020]图3为光纤激光器温度监测系统结构示意图。
[0021]图中:1、栗浦光纤，2、主光纤，3、夕卜包层，4、内包层，5、纤芯，6、光学胶层，7、导光玻璃，8、导热胶层，9、导热铜管，10、散热片，11、温度传感器，12、温度控制器，13、电源控制器，14、栗浦源。
【具体实施方式】
[0022]如图1-3所示，本发明实施例一种用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，主光纤2耦合区部分的外包层3被剥除并清理干净，栗浦光纤I从侧面熔接到主光纤2的内包层4上。当栗浦光在栗浦光纤I中传输到耦合区时，由于倏逝波的作用，栗浦光纤I和主光纤2中的光场发生耦合，栗浦光耦合进主光纤I中传输。由于栗浦光纤I与主光纤2的直径不同，是非对称波导，栗浦光不能完全耦合进主光纤2中。泄露的栗浦光会在空间中传播进入到导光玻璃7中，或者在空间中传播进入到光学胶层6中，或者在空间中传播进入到主光纤的外包层3中，即使耦合进主光纤2中的栗浦光，也会有部分会因不符合主光纤2的全反射条件而再次进入到外包层3中。光学胶层6将主光纤的涂覆层3和导光玻璃7黏结为一体，由于导光玻璃7和光学胶层6的折射率大于涂覆层3的折射率，涂覆层3和光学胶层6中的栗浦光、、C、D最终会进入到导光玻璃7中，所以光学胶层6可以剥除涂覆层3中传输的栗浦光。导光玻璃7面积大，受热能力高于光学胶层6，可以承受功率很高的泄露栗浦光。导热胶层8将导光玻璃7和导热铜管9黏结为一体，导热胶层8 一方面可以吸收导光玻璃7中的栗浦光，另一方面可以将吸收的热量传递给导热铜管9。导光玻璃7的外表面经过磨砂处理，一方面可以对剥除的栗浦光进行漫反射，加快其耗散速度，另一方面增加与导热胶层8的接触面积，将更多的热量传递给导热铜管9。导热铜管9外有散热片10，可以加快热量的散失，在室内环境下保持栗浦耦合器在长时间工作时依然处于恒温工作状态。导热铜管9中嵌入有温度传感器11，可以实时监测栗浦耦合器的工作温度。当工作温度超过阈值时，温度传感器11向温度控制器12发出信号，使得电源控制器13关闭工作温度过高栗浦耦合器的栗浦源14，从而保护该栗浦耦合器免受损坏，使整个光纤激光器能够继续工作。
[0023]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于，包括: 封装外壳，在所述封装外壳内部导入栗浦光纤(1)与主光纤(2); 所述封装外壳包括光学胶层￠)，在所述光学胶层(6)外部包裹有导光玻璃(7)，所述导光玻璃(7)外部包裹有导热胶层(8)，导热铜管(9)套装在所述导热胶层(8)外部，散热片(10)分布在所述导热铜管(9)周围，温度传感器(11)嵌入在所述导热铜套(9)内部，温度控制器(12)与所述温度传感器(11)连接。2.根据权利要求1所述的用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于:所述栗浦光纤(1)包括纤芯，在所述纤芯外部包裹有包层，所述包层外部包裹有用于不受外界损伤的涂覆层。3.根据权利要求2所述的用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于:所述纤芯折射率大于所述包层折射率。4.根据权利要求1所述的用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于:所述主光纤(2)包括纤芯(5)，在所述纤芯(5)外部包裹有内包层(4)，外包层(3)包裹在所述内包层⑷外部。5.根据权利要求4所述的用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于:所述内包层(4)折射率大于所述外包层(3)折射率。6.根据权利要求4所述的用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于:所述光学胶层(6)将两边所述导光玻璃(7)和所述外包层(3)黏结为一体。7.根据权利要求6所述的用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于:所述光学胶层(6)和所述导光玻璃(7)折射率大于所述外包层(3)折射率。8.根据权利要求7所述的用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于:所述导光玻璃(7)外表面磨砂处理。9.根据权利要求1所述的用于百瓦级光纤激光器的栗浦耦合器，其特征在于:所述导热胶层(8)将两边所述导光玻璃(7)和所述导热铜管(9)黏结为一体。
【专利摘要】本发明涉及一种用于百瓦级光纤激光器的泵浦耦合器，包括：封装外壳，封装外壳内部导入泵浦光纤与主光纤；封装外壳包括光学胶层，在光学胶层外部包裹有导光玻璃，所述导光玻璃外部包裹有导热胶层，导热铜管套装在所述导热胶层外部，散热片分布在所述导热铜管周围，用于感应工作温度的温度传感器嵌入在所述导热铜套内部，用于监视工作情况的温度控制器与所述温度传感器连接。封装外壳可以对泵浦耦合器进行有效地散热，同时通过温度传感器监测泵浦耦合器的工作温度，使其能够在光纤激光器中长时间地稳定工作。通过温度传感器和温度控制器，使其能够在百瓦级光纤激光器中长时间稳定地工作，尤其适用于工厂全天不间断生产的环境。
【IPC分类】H01S3/067, H01S3/042, H01S3/02
【公开号】CN105244737
【申请号】CN201510802602
【发明人】王智勇, 谭祺瑞, 张雪霞, 葛廷武
【申请人】北京工业大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月19日