[發明專利]一種低損耗的全光纖低壓氣體腔系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201611217190.8
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106483606B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王澤鋒;張乃千;李智賢;黃威;陳子倫;曹澗秋;奚小明;許曉軍;司磊;陳金寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G02B6/38
• 分類號: G02B6/38
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 陳立新

技術領域

本發明屬于光纖氣體腔技術領域，涉及一種基于空芯光纖與拉錐處理的實芯光纖高精度對接封裝技術的低損耗全光纖低壓氣體腔系統及其實現方法。

背景技術

反共振空芯光纖是近年來迅速發展起來的一種新型空芯光纖，采用了與傳統石英光纖全內反射不同的導光原理，主要利用反共振原理將光波束縛在微米量級的空氣纖芯中進行傳輸，具有結構簡單、設計方便、傳輸損耗低、非線性效應弱等特點。通過在空芯光纖內部填充氣體，既可以有效增大光波與氣體的相互作用面積和作用強度，又可以利用低損耗傳輸特性確保相互作用距離。目前，這種空芯光纖已經在光纖氣體激光器、自相位調制、受激拉曼散射、四波混頻等光學過程研究中得到廣泛應用，尤其是已經開始將用于氣態介質與光波之間的非線性相互作用研究中，可有效解決長期以來存在的氣態介質與光波非線性作用時非線性系數低、閾值高等問題。而這一類研究的關鍵就是制作空芯光纖氣體腔結構。

空芯光纖低壓氣體腔目前主要包括真空等壓型氣體腔和直接熔接的全光纖型氣體腔兩種方案。真空等壓型氣體腔不僅難以實現小型化、整體部件較為笨重，且相對損耗較大，難以保證部件的長期穩定性。這種腔體設計模式都沒有考慮光纖氣體腔內部氣體循環功能設計，僅實現了氣體封裝后的固定系統，不僅封裝后的氣體腔氣壓不可控，更在大功率光纖激光輸出等領域存在一定的應用限制。直接熔接的全光纖型氣體腔具有結構簡單、體積小、使用方便等突出優點，主要通過合理控制電弧放電時間、放電強度及追加放電次數來實現空芯光纖與實芯光纖的直接熔接，但容易破壞空芯光纖網狀結構，造成附加損耗，降低連接結構強度，也會引起光泄漏，在氣體腔等運用領域存在較大限制。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有真空等壓型空芯光纖氣體腔體積龐大、穩定性不好等技術問題，以及基于直接熔接技術的全光纖型空芯光纖氣體腔熔接損耗過大等不足，利用拉錐處理后的實芯光纖可插入空芯光纖內部特性，實現兩種光纖高精度對接和穩定封裝，繼而通過特殊設計的夾具和氣體充放系統實現針對特定低壓氣體的具有低損耗、高強度、長期穩定性和可用于高功率激光輸出的空芯光纖氣體腔制備系統。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種全光纖低壓氣體腔系統，包括空芯光纖(1)、右端拉錐處理的實芯光纖(3)、右端空芯光纖與實芯光纖對接封裝模塊(2)、左端拉錐處理的實芯光纖(5)、左端空芯光纖與實芯光纖對接封裝模塊(4)、氣體腔充放氣模塊(6)，

其中空芯光纖(1)分別通過右端空芯光纖與實芯光纖對接封裝模塊(2)與右端拉錐處理的實芯光纖(3)進行對接封裝；所述空芯光纖(1)通過左端空芯光纖與實芯光纖對接封裝模塊(4)與左端拉錐處理的實芯光纖(5)進行對接封裝；

其中右端空芯光纖與實芯光纖對接封裝模塊(2)和左端空芯光纖與實芯光纖對接封裝模塊(4)與所述氣體腔充放氣模塊(6)緊密連接，用于對空芯光纖氣體腔進行抽取真空、充氣、放氣操作和氣體腔內部氣壓監測。

上述全光纖低壓氣體腔系統，其中空芯光纖(1)采用反共振空芯光纖。

上述全光纖低壓氣體腔系統，其中右端空芯光纖與實芯光纖對接封裝模塊(2)包括第一上夾具(21)和第一下夾具(22)，待空芯光纖(1)與右端拉錐處理后的實芯光纖(3)對接后，通過膠水涂覆被固定相對位置并粘貼在所述第一下夾具(22)凹槽內，所述第一上夾具(21)和第一下夾具(22)通過螺絲緊固。

上述全光纖低壓氣體腔系統，其中左端空芯光纖與實芯光纖對接封裝模塊(4)包括第二上夾具(41)和第二下夾具(42)，待空芯光纖(1)與左端拉錐處理后的實芯光纖(8)對接后通過膠水涂覆固定相對位置并粘貼在所述第二下夾具(42)凹槽內，所述第二上夾具(41)和第二下夾具(42)通過螺絲緊固。

上述全光纖低壓氣體腔系統，其中左端空芯光纖與實芯光纖對接封裝模塊(4)待空芯光纖(1)與左端拉錐處理后的實芯光纖(5)對接后通過膠水涂覆固定相對位置并粘貼在所述下夾具(42)凹槽內，所述上夾具(41)和下夾具(42)通過螺絲緊固。

上述全光纖低壓氣體腔系統，其中氣體腔充放氣模塊(6)包括氣體連接管道(61)、右端全光纖氣體腔氣壓計(62)、右端全光纖氣體腔開關閥門(63)、左端全光纖氣體腔氣壓計(68)、左端全光纖氣體腔開關閥門(69)、待充氣體源(611)、待充氣體源開關閥門(610)、真空泵(67)、真空泵開關閥門(66)、廢氣瓶(65)、廢氣瓶開關閥門(64)。