[發明專利]一種分布式側面泵浦耦合光纖的在線拉制制備方法及系統

有效

• 申請號: 202010207145.4
• 申請日: 2020-03-23
• 公開（公告）號: CN111499182B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 高菘;張巖;常暢;李藝昭;許彥濤;折勝飛;侯超奇;郭海濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: C03B37/028
• 分類號: C03B37/028;C03B37/029;C03C25/105;C03C25/12;H01S3/067
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 李雪亞

本發明涉及一種分布式側面泵浦耦合光纖的制備方法及系統，特別涉及一種分布式側面泵浦耦合光纖的在線拉制制備方法及系統，解決了現有方法制備時，環境潔凈度要求高，過程復雜、生產效率低，光纖易斷裂及存在發熱以致燒毀風險的問題。該方法包括以下步驟：步驟1：計算所需泵浦光纖預制棒和增益光纖預制棒的尺寸；步驟2：制備增益光纖預制棒和泵浦光纖預制棒；步驟3：將增益光纖預制棒和泵浦光纖預制棒，按照增益光纖預制棒在中心，泵浦光纖預制棒均布在四周的排布方式，一端焊接在石英把棒上，另一端焊接配重石英塊，制成預制棒組件；步驟4：對預制棒組件加熱并掉頭，得到光纖料頭；步驟5：光纖料頭穿過限位模具后，涂覆；步驟6：固化。

技術領域

本發明涉及一種分布式側面泵浦耦合光纖的制備方法及系統，特別涉及一種分布式側面泵浦耦合光纖的在線拉制制備方法及系統。

背景技術

現有光纖激光器的泵浦光耦合技術中，常見的有端面泵浦技術和側面泵浦技術。其中，端面泵浦技術是指一束或多束泵浦光耦合到光纖端面中去；側面泵浦技術是指泵浦光耦合到光纖的一側，通過耦合器耦合到光纖的外包層中。

目前，高功率光纖激光器在工業加工等領域中發揮著重要的作用，泵浦光的耦合方式是制約高功率光纖激光器發展的瓶頸。在高功率光纖激光器中，泵浦光耦合進大模場雙包層增益光纖的泵浦方式常見的有兩種方式:端面泵浦方式和側面泵浦方式。端面泵浦方式分為空間耦合和光纖熔接耦合，過高的泵浦光容易在雙包層光纖的端面熔點處及增益光纖近端造成較大的發熱，極易燒毀光纖及熔點。對于側面泵浦方式，耦合點不受限制、耦合點通過功率較小，有效解決了端面泵浦的問題，較易實現高功率輸出。但側面泵浦方式相對于端面泵浦方式，工藝難度大，其性能還有待提高，無法滿足超高功率光纖激光器級聯泵浦的需求。有一種新型的泵浦耦合技術稱之為分布式側面泵浦耦合(也有稱GT-wave)技術，泵浦光纖與激光增益光纖通過近距離物理接觸產生倏逝波耦合過程，將泵浦光纖中的泵浦光耦合至相鄰的增益光纖中，激發增益介質，產生激光。該耦合過程不是在極短的傳輸距離內完成，而是由于耦合過來的泵浦光的消耗作用而不斷發生，所以不會在泵浦光纖和增益光纖的接觸點產生大量的熱量，整體結構發熱比較均勻，利于熱管理，且泵浦光和信號光的插入損耗極低。

目前，制備上述分布式側面泵浦耦合(GT-wave)光纖是在超凈實驗室中，將成品泵浦光纖和增益光纖分別剝除掉涂覆層，按照所需的結構緊密接觸并用低折射率膠包裹并固化。由于制作這種光纖激光器至少需要15米以上長度的增益光纖，15米長度的增益光纖和泵浦光纖都需要剝除掉聚合物涂覆層，而目前業界尚無能夠長距離徹底剝除光纖涂覆層的簡易方法，因而其制備過程復雜、生產效率極低；同時，在剝除聚合物涂覆層過程中，極易發生光纖斷裂或者涂覆層未完全剝離干凈，未完全剝離的涂覆層的折射率高于石英，會造成泵浦光的泄露，在光纖激光器中形成熱點，進而造成嚴重發熱以致燒毀。

所以尋求一種方便、高效制備分布式側面泵浦耦合(GT-wave)光纖的方法迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的是提供一種分布式側面泵浦耦合光纖的在線拉制制備方法及系統，以解決采用現有制備方法制備分布式側面泵浦耦合光纖時，對環境潔凈度要求高，制備過程復雜、生產效率低，易發生光纖斷裂、以及存在因涂覆層未完全剝離干凈，造成嚴重發熱以致燒毀風險的技術問題。

本發明所采用的技術方案是，一種分布式側面泵浦耦合光纖的在線拉制制備方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

步驟1：根據待制備的分布式側面泵浦耦合光纖的尺寸參數要求，確定制備其需要的泵浦光纖預制棒的根數N，并根據體積守恒原理計算需要的泵浦光纖預制棒和增益光纖預制棒的直徑、長度尺寸；所述N≥2；

步驟2：根據步驟1計算的尺寸，制備1根增益光纖預制棒和N根泵浦光纖預制棒，并對其進行拋光；