[发明专利]用于双包层光纤的包层光滤除器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包层光滤除器及其制备方法，具体涉及一种可以高效滤除高功率激光器中包层光的包层光滤除器及其制备方法。

背景技术

光纤激光器与化学激光器及常规固体激光器相比，具有转换效率高、光束质量好、热管理方便、结构紧凑等优点，在光通讯、光传感、先进加工、生物医学等领域得到了广泛的应用，已成为固体激光器的一个重要发展方向。在高功率双包层全光纤激光器或放大器中，信号光在纤芯和包层的界面上发生全反射从而被束缚在纤芯中；泵浦光在内包层和外包层的界面上发生全反射，多次透过纤芯，从而被纤芯吸收。但是在实际的光纤激光系统中，由于光纤的弯曲和熔接等原因，部分信号光会泄露到包层中，同时在激光器和放大器的输出端包层中存在大量的泵浦光未被纤芯吸收。如果在输出激光时光纤中的包层光不及时滤除，不仅会影响到输出光的光束质量与单色性，还会对输出设备造成损害，甚至破坏光学器件，例如准直器等。为了保证高功率激光器或者放大器系统的稳定性和有效性，在光纤激光系统中的输出端加入包层光滤除器是必不可少的。

传统包层光滤除器的制备方法是将双包层光纤的一段外包层完全剥离，然后在剥离区涂覆一种或两种折射率的紫外胶。由于所涂覆紫外胶的折射率大于双包层光纤中内包层的折射率，因此在涂覆区域包层光不满足全内反射的条件而泄露出去，此区域封装后即为常规包层光滤除器的制备方法。利用常规方法制备的包层光滤除器在实际应用中存在以下缺点：包层光在传输过程中由于包层结构的突然改变使其在滤除器前端的几个毫米范围内泄漏出去，从而使光和热量大量聚集在滤除器的前端，在耗散几十瓦包层光的功率下器件前端局部温升超过100℃（一般100℃被认定为外包层长时间稳定运行的最高温度），从而严重限制了包层光滤除器滤除包层光的能力。另外，纤芯周围低数值孔径的光由于没有经过内包层的反射，从而也不能实现滤除，但是此部分的光也会影响输出光的光束质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可有效滤除包层光、使传统局部升温变为整体均匀升温从而大大提高滤除包层光的能力、实现高光束质量激光输出的用于双包层光纤的包层光滤除器及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种用于双包层光纤的包层光滤除器，所述包层光滤除器包括一根滤光双包层光纤，所述滤光双包层光纤包括纤芯、内包层和滤光外包层，所述纤芯的折射率大于内包层的折射率，其特征在于，所述滤光外包层由两个A段外包层和一个B段外包层组成，所述A段外包层和所述B段外包层沿滤光双包层光纤轴向交替排列；所述A段外包层由聚合物构成，所述A段外包层的折射率小于内包层的折射率，所述B段外包层由沿圆周方向的聚合物段和紫外胶段组成，或者全部由紫外胶段构成，所述紫外胶段为滤光段，所述紫外胶段沿光纤轴向分为两个以上的分区，各分区的紫外胶折射率沿激光传输方向依次递增，各分区的紫外胶折射率均大于A段外包层的折射率，且至少一个分区的紫外胶折射率大于内包层的折射率；

所述包层光滤除器还包括一水冷板和一封装件，所述滤光双包层光纤的滤光段固定于所述水冷板上，所述滤光双包层光纤和所述水冷板由所述封装件封装。

上述的用于双包层光纤的包层光滤除器中，优选的，所述B段外包层由沿圆周方向占1/4圆的紫外胶段和占3/4圆的聚合物段组成，所述紫外胶段沿光纤轴向分为三个分区，将三个分区沿激光传输方向依次设为紫外胶段第一分区、紫外胶段第二分区和紫外胶段第三分区，则紫外胶段第一分区的折射率大于A段外包层的折射率且小于内包层的折射率，紫外胶段第二分区的折射率和紫外胶段第三分区的折射率均大于内包层的折射率，且紫外胶段第三分区的折射率大于紫外胶段第二分区的折射率。

上述的用于双包层光纤的包层光滤除器中，优选的，所述聚合物为氟丙烯酸树脂，所述氟丙烯酸树脂的折射率为1.3738；所述紫外胶的折射率为1.42～1.56。