[發(fā)明專利]一種深度剝除的光纖導(dǎo)引式高功率光纖包層光剝除器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011061047.0
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112213821A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張恩濤;林治全;陳永琦;陳永雄;周橋;李敬;王磊;何幸鍇;沈琪皓;楊峰;張勍
• 申請（專利權(quán)）人: 西南技術(shù)物理研究所
• 主分類號: G02B6/255
• 分類號: G02B6/255;G02B6/245;G02B6/25;H01S3/067
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發(fā)明公開了一種深度剝除的光纖導(dǎo)引式高功率光纖包層光剝除器，采用多根光波導(dǎo)引導(dǎo)泄露的新穎方法，使得大部分泄漏的包層光不再累積在雙包層傳輸光纖上，而是通過光纖傳輸?shù)饺我獾牡胤竭M(jìn)行充分散熱和耗散，通過包層光剝除器輸出端的光纖椎體直徑、泄漏光導(dǎo)引光纖直徑對包層光剝除器的剝除深度進(jìn)行控制，不僅可以濾除包層光纖內(nèi)殘留泵浦光，還可以濾除包層光纖內(nèi)的高階激光模。本發(fā)明可以適用于更高的承載功率，并且可以將廢光通過光纖引導(dǎo)至任意地方，更方便熱管理設(shè)計(jì)；同時(shí)，避免了傳統(tǒng)剝除器中雙包層光纖的高溫度問題，使得纖芯中高功率激光傳輸和包層中包層光剝除更安全和可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是高功率光纖激光器或高功率光纖激光放大器領(lǐng)域，具體是針對高功率光纖激光器雙包層傳輸光纖中的高階模激光和剩余包層泵浦光進(jìn)行高效高功率剝除(濾除、泄漏)，提高激光器輸出激光的光束質(zhì)量。

背景技術(shù)

隨著單纖單模大功率光纖激光器輸出功率水平的不斷提高，以及應(yīng)用需求對光束質(zhì)量要求的提高，高功率光纖激光器的纖芯激光功率越來越高，同時(shí)，包層剝除功率也越來越高，因此，高功率包層光剝除器的功率承載能力也受到了較大挑戰(zhàn)。

目前，高功率光纖激光器的殘余包層光和高階模濾除方法，主要有涂覆高折射率材料(美國發(fā)明專利US4678273)、改進(jìn)的階梯結(jié)構(gòu)涂覆高折射率材料(中國專利CN104570213A)以及刻蝕拉錐光纖(文獻(xiàn)R.Poozesh et al.,“A novel method forstripping cladding lights in high power fiber lasers and amplifiers”J.Lightwave Technol.30(20),3199-3202,2012)，以及側(cè)面熔接單向?qū)б秊V除法(中國專利申請?zhí)?01510556870.1)等。他們共同的特點(diǎn)就是將殘余的泵浦光照射在熱沉上，光能轉(zhuǎn)換為熱能，通過水冷方式，將熱沉上的熱量帶走，實(shí)現(xiàn)包層光剝除器的穩(wěn)定運(yùn)行和安全工作。

但是目前該類光纖包層光剝除器，存在溫度高散熱困難的問題；并且纖芯承載高功率光纖激光和包層光濾除同時(shí)進(jìn)行時(shí)，存在極大風(fēng)險(xiǎn)；功率承載水平也受到限制，對于數(shù)十萬瓦單模單纖光纖激光器就難以應(yīng)對，亟待新的解決方案。

對于數(shù)千瓦的高功率光纖激光器，包層光濾除功能相對較為容易，通常的做法都可以做到。但是，隨著光纖激光器輸出功率的越來越高，對包層光剝除器提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

(一)發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是提供一種深度剝除的光纖導(dǎo)引式高功率光纖包層光剝除器，基于包層光的特點(diǎn)，發(fā)明一種基于端面拉錐的包層光剝除器(濾除器或泄漏器)，與現(xiàn)有的包層光剝除方案不同，實(shí)現(xiàn)將濾除的包層光通過光纖引導(dǎo)出來，避免現(xiàn)有剝除方案中大部分濾除的殘余泵浦光先轉(zhuǎn)換為熱能，再通過熱沉耗散出來的低效、低承載功率的弊端，從而實(shí)現(xiàn)更高功率的包層光剝除，并且將大部分的光能通過光纖直接引導(dǎo)至外部，剝除器的溫度控制更方便，熱管理更高效，同時(shí)剝除器的工作穩(wěn)定性和可靠性更高。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種一種深度剝除的光纖導(dǎo)引式高功率光纖包層光剝除器，主激光方向從左向右，設(shè)定左側(cè)為主激光的雙包層傳輸光纖，包括左側(cè)傳輸光纖纖芯3、包覆在左側(cè)傳輸光纖纖芯3上的左側(cè)傳輸光纖包層2、以及包覆在左側(cè)傳輸光纖包層2上的左側(cè)傳輸光纖涂覆層1；右側(cè)為雙包層光纖和泄漏層光的光纖通過拉錐或者腐蝕形成的錐形結(jié)構(gòu)，包括右側(cè)傳輸光纖纖芯4、包覆在右側(cè)傳輸光纖纖芯4上的右側(cè)傳輸光纖包層5、以及包覆在右側(cè)傳輸光纖包層5上的右側(cè)傳輸光纖涂覆層6，錐形結(jié)構(gòu)的左端為右側(cè)傳輸光纖椎體7，右側(cè)傳輸光纖纖芯4外周均勻排布多根包層光導(dǎo)引光纖，每根包層光導(dǎo)引光纖包括包層光導(dǎo)引光纖裸光纖8和包覆在包層光導(dǎo)引光纖裸光纖8上的包層光導(dǎo)引光纖涂覆層9。