[发明专利]一种低损耗的全光纤低压气体腔系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤气体腔技术领域，涉及一种基于空芯光纤与拉锥处理的实芯光纤高精度对接封装技术的低损耗全光纤低压气体腔系统及其实现方法。

背景技术

反共振空芯光纤是近年来迅速发展起来的一种新型空芯光纤，采用了与传统石英光纤全内反射不同的导光原理，主要利用反共振原理将光波束缚在微米量级的空气纤芯中进行传输，具有结构简单、设计方便、传输损耗低、非线性效应弱等特点。通过在空芯光纤内部填充气体，既可以有效增大光波与气体的相互作用面积和作用强度，又可以利用低损耗传输特性确保相互作用距离。目前，这种空芯光纤已经在光纤气体激光器、自相位调制、受激拉曼散射、四波混频等光学过程研究中得到广泛应用，尤其是已经开始将用于气态介质与光波之间的非线性相互作用研究中，可有效解决长期以来存在的气态介质与光波非线性作用时非线性系数低、阈值高等问题。而这一类研究的关键就是制作空芯光纤气体腔结构。

空芯光纤低压气体腔目前主要包括真空等压型气体腔和直接熔接的全光纤型气体腔两种方案。真空等压型气体腔不仅难以实现小型化、整体部件较为笨重，且相对损耗较大，难以保证部件的长期稳定性。这种腔体设计模式都没有考虑光纤气体腔内部气体循环功能设计，仅实现了气体封装后的固定系统，不仅封装后的气体腔气压不可控，更在大功率光纤激光输出等领域存在一定的应用限制。直接熔接的全光纤型气体腔具有结构简单、体积小、使用方便等突出优点，主要通过合理控制电弧放电时间、放电强度及追加放电次数来实现空芯光纤与实芯光纤的直接熔接，但容易破坏空芯光纤网状结构，造成附加损耗，降低连接结构强度，也会引起光泄漏，在气体腔等运用领域存在较大限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有真空等压型空芯光纤气体腔体积庞大、稳定性不好等技术问题，以及基于直接熔接技术的全光纤型空芯光纤气体腔熔接损耗过大等不足，利用拉锥处理后的实芯光纤可插入空芯光纤内部特性，实现两种光纤高精度对接和稳定封装，继而通过特殊设计的夹具和气体充放系统实现针对特定低压气体的具有低损耗、高强度、长期稳定性和可用于高功率激光输出的空芯光纤气体腔制备系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种全光纤低压气体腔系统，包括空芯光纤(1)、右端拉锥处理的实芯光纤(3)、右端空芯光纤与实芯光纤对接封装模块(2)、左端拉锥处理的实芯光纤(5)、左端空芯光纤与实芯光纤对接封装模块(4)、气体腔充放气模块(6)，

其中空芯光纤(1)分别通过右端空芯光纤与实芯光纤对接封装模块(2)与右端拉锥处理的实芯光纤(3)进行对接封装；所述空芯光纤(1)通过左端空芯光纤与实芯光纤对接封装模块(4)与左端拉锥处理的实芯光纤(5)进行对接封装；

其中右端空芯光纤与实芯光纤对接封装模块(2)和左端空芯光纤与实芯光纤对接封装模块(4)与所述气体腔充放气模块(6)紧密连接，用于对空芯光纤气体腔进行抽取真空、充气、放气操作和气体腔内部气压监测。

上述全光纤低压气体腔系统，其中空芯光纤(1)采用反共振空芯光纤。

上述全光纤低压气体腔系统，其中右端空芯光纤与实芯光纤对接封装模块(2)包括第一上夹具(21)和第一下夹具(22)，待空芯光纤(1)与右端拉锥处理后的实芯光纤(3)对接后，通过胶水涂覆被固定相对位置并粘贴在所述第一下夹具(22)凹槽内，所述第一上夹具(21)和第一下夹具(22)通过螺丝紧固。

上述全光纤低压气体腔系统，其中左端空芯光纤与实芯光纤对接封装模块(4)包括第二上夹具(41)和第二下夹具(42)，待空芯光纤(1)与左端拉锥处理后的实芯光纤(8)对接后通过胶水涂覆固定相对位置并粘贴在所述第二下夹具(42)凹槽内，所述第二上夹具(41)和第二下夹具(42)通过螺丝紧固。

上述全光纤低压气体腔系统，其中左端空芯光纤与实芯光纤对接封装模块(4)待空芯光纤(1)与左端拉锥处理后的实芯光纤(5)对接后通过胶水涂覆固定相对位置并粘贴在所述下夹具(42)凹槽内，所述上夹具(41)和下夹具(42)通过螺丝紧固。

上述全光纤低压气体腔系统，其中气体腔充放气模块(6)包括气体连接管道(61)、右端全光纤气体腔气压计(62)、右端全光纤气体腔开关阀门(63)、左端全光纤气体腔气压计(68)、左端全光纤气体腔开关阀门(69)、待充气体源(611)、待充气体源开关阀门(610)、真空泵(67)、真空泵开关阀门(66)、废气瓶(65)、废气瓶开关阀门(64)。