一種去除高階模式激光的包層功率剝離器及制作方法與流程

本發(fā)明屬于高功率光纖激光器領(lǐng)域，具體涉及一種去除高階剝模激光的包層功率剝離器及制作方法。

技術(shù)背景

光纖激光器由于具有光束質(zhì)量好、功耗低、體積小、壽命長等特點，而被廣泛應(yīng)用于金屬切割、焊接、標(biāo)刻、材料加工和國防安全等方面。尤其是高功率的光纖激光器，其輸出功率逐年遞升，單模最大輸出已超過一萬瓦。高功率激光器與放大器中采用雙包層摻雜光纖作為有源光纖，再使用包層泵浦方式將泵浦光耦合到纖芯中。由于吸收率的問題，包層中總會有殘留部分泵浦光；同時光纖激光器不可避免的存在熔接點，部分纖芯光會泄露到包層中；另外還一些高階模式的激光也會從纖芯中濾出到包層中去。這些殘余的包層光如果從光纖傳輸端直接輸出，會對隨后的光束整形設(shè)備帶來額外的熱沉積，嚴(yán)重影響輸出光斑的質(zhì)量。因此，非常有必要在光纖激光器的輸出端對光纖包層中的殘余光進(jìn)行剝離。

目前最常用的剝除包層光的方式，是在包層表面涂覆高折射率的紫外固化膠，在高功率光纖激光器中包層光功率較大，膠水作為高分子聚合物有很強(qiáng)的吸光特性，會導(dǎo)致涂膠區(qū)域溫度過高，導(dǎo)致器件性能嚴(yán)重弱化。另外一種是就是將內(nèi)包層通過機(jī)械、化學(xué)的方法使表面粗糙化，使包層光無法滿足全反射的要求而泄露出來。但是上述方式均存在泵浦光剝除不完全，高階模式激光瀉出不足的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種去除高階剝模激光的包層功率剝離器及制作方法，本發(fā)明通過將光纖彎曲成環(huán)形，增大了高階模式包層光的剝離效率，提高光束質(zhì)量。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

去除高階模式激光的包層功率剝離器，包含光纖、熱沉、導(dǎo)熱介質(zhì)、環(huán)形水冷通道、殼體蓋板；其特征在于：光纖盤繞在熱沉的環(huán)形槽內(nèi)，環(huán)形水冷通道盤繞在熱沉的環(huán)形槽內(nèi)，在熱沉的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有若干熱沉凹槽，且懸空在熱沉凹槽上的光纖段表面刻蝕成不規(guī)則的V型槽形貌，并在熱沉凹槽上填充導(dǎo)熱介質(zhì)，且導(dǎo)熱介質(zhì)將刻蝕的光纖段全部覆蓋包裹，將殼體蓋板對熱沉進(jìn)行封裝保護(hù)。

所述熱沉的表面設(shè)有環(huán)形槽，將光纖、環(huán)形水冷通道按照軌跡進(jìn)行固定，光纖刻蝕段與熱沉上的凹槽重合且懸空放置。

所述導(dǎo)熱介質(zhì)為石墨粉、球型氧化鋁、碳化硅中的一種或二種以上混合物。

所述殼體蓋板為高反光的金屬材質(zhì)制成。殼體蓋板可以起到保護(hù)光纖和固定導(dǎo)熱介質(zhì)的作用。

所述光纖涂覆層的去除長度小于熱沉凹槽的長度。

去除高階模式激光的包層功率剝離器的方法，其特征在于包括以下幾個步驟：

1)截取規(guī)定長度的雙包層光纖，將雙包層光纖盤繞在熱沉的環(huán)形槽上，對懸在熱沉凹槽處的光纖做上標(biāo)記；

2)將做上標(biāo)記的光纖涂覆層去除并露出裸纖，涂覆層的去除長度小于熱沉凹槽的長度；

3)使用機(jī)械刻蝕法將裸纖表面刻成不規(guī)則的V型槽后超聲清洗干凈；

4)將上述光纖再次盤繞在熱沉的環(huán)形槽上，光纖刻蝕段需懸空在熱沉凹槽處，環(huán)形水冷通道盤繞在熱沉的環(huán)形槽內(nèi)與光纖的盤繞軌跡一致，屬于隨行水冷結(jié)構(gòu)；

5)在熱沉凹槽處填充導(dǎo)熱介質(zhì)，需將光纖刻蝕段全部包裹覆蓋；

6)將殼體蓋板與熱沉進(jìn)行裝配，采用螺絲固定結(jié)合。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比，具有如下優(yōu)點及有益效果：1)采用分段剝離的方式，可以控制包層光的剝離效率；2)避免包層光集中泄露，造成產(chǎn)品局部溫度過高，保證器件安全正常運行；3)將包層功率剝模區(qū)彎曲成環(huán)形，可以有效的提升高階模式激光被剝離的能力，提升光束質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的包層功率剝離器的俯視圖。

圖3為本發(fā)明包層功率剝離器的熱沉凹槽部分的局部俯視圖。

圖4為本發(fā)明方包層功率剝離器的熱沉凹槽部分的局部示意圖。

圖中，光纖100，光纖刻蝕段101，熱沉200，熱沉凹槽201，導(dǎo)熱介質(zhì)300，

環(huán)形水冷通道400、殼體蓋板500。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，去除高階模式激光的包層功率剝離器，包含光纖、熱沉200、導(dǎo)熱介質(zhì)300、環(huán)形水冷通道400、殼體蓋板500；其特征在于：光纖100盤繞在熱沉200的環(huán)形槽內(nèi)，環(huán)形水冷通道400盤繞在熱沉200的環(huán)形槽內(nèi)，在熱沉200的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有若干熱沉凹槽201，且懸空在熱沉凹槽201上的光纖段表面刻蝕成不規(guī)則的V型槽形貌，并在熱沉凹槽201上填充導(dǎo)熱介質(zhì)300，且導(dǎo)熱介質(zhì)300將光纖刻蝕段101全部覆蓋包裹，將殼體蓋板500對熱沉200進(jìn)行封裝保護(hù)；所述光纖涂覆層的去除長度小于熱沉凹槽的長度。

實施例一

環(huán)形水冷通道400盤繞在熱沉200的環(huán)形槽內(nèi)，截取一段規(guī)定長度的光纖，將其盤繞在熱沉200的環(huán)形槽內(nèi)，對懸空在熱沉凹槽201上的光纖段做上記號，使用剝線鉗剝掉所作標(biāo)記處的光纖涂覆層，涂覆層剝離長度略小于熱沉凹槽201長度；對剝掉涂覆層的裸纖進(jìn)行機(jī)械加工形成光纖刻蝕段101，使其表面形成不規(guī)則的V型槽形貌；再將處理過后的光纖在裝有潔凈乙醇的超聲清洗機(jī)中清洗干凈，空氣壓縮槍吹干表面溶劑。將清洗后的光纖重新盤繞在熱沉200上，光纖刻蝕段101懸空在熱沉凹槽201中心；在熱沉凹槽201處填充足量的導(dǎo)熱介質(zhì)300石墨粉，光纖刻蝕段101需全部覆蓋包裹。將表面鍍金的鋁合金殼體蓋板500對熱沉進(jìn)行封裝保護(hù)。

實施例二

本實施例與實施例一的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，所述熱沉凹槽201中的導(dǎo)熱介質(zhì)300是碳化硅，所述殼體蓋板500為鍍鎳的黃銅材質(zhì)。

以上所述之實施例只為本發(fā)明之較佳實施例，只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及核心思想，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍。故凡依本發(fā)明之原理、形狀所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。