[發明專利]一種提高高功率脈沖激光光纖耦合能量的方法

在審

• 申請號: 201811301853.3
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109407222A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 覃文志;王亮;吉祥波;高原;邢宗仁;李勇
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮

本發明公開了一種提高高功率脈沖激光光纖耦合能量的方法，包括以下步驟：(1)光纖研磨，采用粗糙度1000CCR/R～2000CCR/R的研磨紙對光纖的輸入端面進行研磨；(2)光纖清洗，對研磨后的光纖端面進行清洗；(3)透鏡耦合，將激光通過透鏡聚焦，耦合進入光纖中。本發明能夠避免能量在光纖內部大量匯聚，降低局部聚焦的能量，從而提高傳輸效果。

技術領域

本發明涉及激光光纖傳輸技術領域，具體涉及一種提高高功率脈沖激光光纖耦合能量的方法。

背景技術

脈沖寬度為ns或數十ns的脈沖激光在作用到物質表面時可產生不同的瞬態效應，在微加工、微成型、含能材料的點火起爆等多個行業有廣泛應用。目前ns量級的脈沖激光在工程應用中，通過光纖僅能實現10mJ以下的能量穩定傳輸(功率密度約為數十至數百MW/cm²)，能量進一步提高后則會導致光纖損傷。從大量實驗來看，能量空間分布為高斯型的脈沖激光，極易導致光纖內部損傷。其原因是激光在光纖內部聚焦引起能量局部過高，從而造成損傷，影響激光順利傳輸。

發明內容

為了克服上述技術缺陷，本發明提供了一種提高高功率脈沖激光光纖耦合能量的方法，該方法可以有效提升高功率激光的光纖耦合能量。

為了達到上述技術效果，本發明提供了一種提高高功率脈沖激光光纖耦合能量的方法，包括以下步驟：(1)光纖研磨，采用粗糙度1000CCR/R～2000CCR/R的研磨紙對光纖的輸入端面進行研磨；(2)光纖清洗，對研磨后的光纖端面進行清洗；(3)透鏡耦合，將激光通過透鏡聚焦，耦合進入光纖中。

進一步的技術方案為，所述步驟(1)中研磨后的光纖端面的粗糙度為0.15μm～0.2μm。

進一步的技術方案為，所述步驟(1)中研磨時間為3～5分鐘。

進一步的技術方案為，所述步驟(2)中清洗為采用超聲波清洗機進行清洗。

進一步的技術方案為，所述步驟(3)中耦合時光斑面積為光纖截面積的75％～85％。

本發明通過將光纖入射端面采用1000CCR/R-2000CCR/R的研磨紙進行研磨，使其具有相應的粗糙度。在激光入射并經過粗糙的光纖端面后，形成的折射光路將變得雜亂，形成類似“漫反射”的效應，從而難以在光纖內部形成能量匯聚，在一定程度上避免能量在光纖內部大量匯聚，降低局部聚焦的能量，從而提高傳輸效果。

本發明具有如下有益效果：本發明操作簡單，成本低，操作時間短，加工效率高，可有效提升高功率激光的光纖耦合能量，較端面拋光的光纖可提高50％以上，端面拋光的光纖耦合能量為20mJ(1064nm脈沖激光，脈寬7ns)，本發明的光纖耦合能量可以達到30mJ，本發明的光纖適用于光斑能量空間分布為高斯分布的脈沖激光，近TEM₀₀模式。

附圖說明

圖1為端面拋光的光纖和具有一定粗糙度光纖耦合光路示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例1

第一步：光纖研磨，選用粗糙度1000CCR/R～2000CCR/R的研磨紙(具體參數需根據光纖選擇，通過試驗確定具體哪種粗糙度下結果更優)，采用專用研磨機對光纖的輸入端面進行研磨，研磨后光纖端面應無明顯劃痕等缺陷；

第二步：光纖清洗，研磨后光纖端面存在較多污物，采用超聲波清洗機對光纖端面進行清洗，保證端面無其它雜質，影響耦合效果；