[發(fā)明專利]一種光纖包層光剝離器及其冷卻系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811232372.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN109273971A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾晶;吉恩才;劉璐;呂啟濤;高云峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/042
• 分類號(hào): H01S3/042;H01S3/04;H01S3/067
• 代理公司: 深圳市道臻知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44360
• 代理人: 陳琳

本發(fā)明涉及一種光纖包層光剝離器及其冷卻系統(tǒng)。光纖包層光剝離器包括雙包層光纖和用于放置雙包層光纖的金屬板，雙包層光纖具有一剝離掉涂覆層的包層裸露段，金屬板上設(shè)有用于剝離包層光的異形光纖槽，包層裸露段設(shè)于異形光纖槽內(nèi)，異形光纖槽和包層裸露段之間填充有折射膠層，折射膠層的折射率沿光纖軸向依次遞增。通過(guò)在異形光纖槽和包層裸露段之間填充折射率沿光纖軸向依次遞增的折射膠層，可將高功率包層光沿光纖軸向均勻剝離，避免因剝離熱量聚集導(dǎo)致的局部高溫，提高了能剝離的包層光的最大功率；所述第二曲形光纖槽的設(shè)置，解決了小孔徑角包層光剝離不徹底的問(wèn)題。該剝離器具有極高的泄露比，結(jié)構(gòu)和工藝簡(jiǎn)單，材料和制作成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光纖包層光剝離器及其冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，光纖激光器中主要采用大模場(chǎng)雙包層增益光纖來(lái)獲取高功率激光輸出，在工作過(guò)程中雙包層光纖的內(nèi)包層為純石英介質(zhì)、用來(lái)傳輸高功率泵浦光，纖芯中均勻摻雜一定濃度的稀土離子、吸收泵浦光實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。一方面，高功率光纖激光器中增益光纖長(zhǎng)度存在最佳值，需要在泵浦吸收效率與光光轉(zhuǎn)換效率之間選擇平衡，因此泵浦光不能被完全吸收，為了不對(duì)后端應(yīng)用造成不利影響，剩余泵浦光需要高效剝離；另一方面，高功率光纖激光器中往往因熔接問(wèn)題造成的纖芯光逃逸進(jìn)入包層或少量高階模激光與自發(fā)輻射光溢出纖芯，可以采用包層光剝離溢出纖芯的激發(fā)光來(lái)提高激光光束質(zhì)量；此外，客戶使用高功率光纖激光器時(shí)，往往會(huì)遇到激光反打進(jìn)入光纖的問(wèn)題，包層光剝離器件在一定程度上可以起到反饋光隔離作用。因此，光纖包層光的徹底剝離對(duì)高功率的光纖激光系統(tǒng)非常重要。

目前，包層光剝離技術(shù)主要分兩類：第一種是高折射率膠涂覆法，主要針對(duì)外包層直接為低折射率涂覆層光纖，即采用較高折射率的涂覆膠替代一段原有涂覆層，減小光纖剝離段的包層數(shù)值孔徑(NA)，從而實(shí)現(xiàn)包層光剝離；第二種是光纖包層表面改性法，即采用一定工藝對(duì)光纖包層的表面處理，改變包層光與包層外表面的夾角射角，使傳播到光纖包層外表面時(shí)光發(fā)生漫反射或漫透射，例如機(jī)械刻蝕、激光刻蝕、化學(xué)試劑腐蝕等。

根據(jù)以上兩種包層光剝離技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)均勻散熱和高效剝離，衍射出多種具體的方案：

采用高折射率膠涂覆的方案：CN104297841A公開了一種雙包層光纖包層功率剝離器，該剝離器通過(guò)調(diào)節(jié)重新涂覆于光纖包層外涂覆膠的折射率沿光纖軸向的遞增分布，使包層光按孔徑角的大小沿光纖軸向逐步、分散的剝離，該方案改善了剝離段熱聚集的問(wèn)題，提高了包層功率剝離器的功率耐受能力。但是，經(jīng)試驗(yàn)該方案存在一些問(wèn)題，即包層光中小孔徑角的光很難被剝離。

采用光纖包層表面改性的方案：CN105204117A公開了一種高功率雙包層光纖包層光剝離器裝置及制作方法，將前一段包層腐蝕成相向錐形，錐形包層增大了所有包層光在包層外表面的夾角，因不滿足全反射閾值而透射出包層。理論上該方案有很高的泄露比，但是工藝復(fù)雜，腐蝕程度很難把握，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)剝離熱集中的問(wèn)題，無(wú)法用于高功率包層光的剝離(雖然設(shè)置有水冷管，但是水冷管帶走的只是器件整體的熱量，無(wú)法集中對(duì)光纖某一小段進(jìn)行降溫。如果在光纖某一小段如相向錐形腐蝕段有很大功率的光泄露，這些光轉(zhuǎn)換為熱全部集中在這一小段，則無(wú)法很快傳到到水冷板上，所以水冷管是很難迅速的將這段溫度降低)。

還有一些將上述兩種剝離技術(shù)混合使用的方案：CN105068181A公開了一種光纖包層光濾除器及其制作方法，在包層涂覆兩段不同折射率膠之間留白一段，刻蝕其表面，第一段剝離大孔徑角的包層光，剩余小孔徑角包層光經(jīng)過(guò)刻蝕段包層外表面時(shí)發(fā)生漫反射，孔徑角發(fā)生改變，再經(jīng)過(guò)第二段涂覆處時(shí)更容易被剝離，該方法雖提高了剩余小孔徑角包層光的剝離比例。但是，因?yàn)榻?jīng)過(guò)刻蝕段包層光的孔徑角是隨機(jī)改變，一部分光孔徑角未變大，進(jìn)入到第二段涂覆段時(shí)不被剝離，故仍有較大比例的剩余小孔徑角包層光不能被剝離，且該種濾除器在制作的過(guò)程中刻蝕的程度很難把握，使用時(shí)熱量極易在刻蝕段聚集，造成局部高溫。

發(fā)明內(nèi)容