[发明专利]一种深度剥除的光纤导引式高功率光纤包层光剥除器

说明书

本发明公开了一种深度剥除的光纤导引式高功率光纤包层光剥除器，采用多根光波导引导泄露的新颖方法，使得大部分泄漏的包层光不再累积在双包层传输光纤上，而是通过光纤传输到任意的地方进行充分散热和耗散，通过包层光剥除器输出端的光纤椎体直径、泄漏光导引光纤直径对包层光剥除器的剥除深度进行控制，不仅可以滤除包层光纤内残留泵浦光，还可以滤除包层光纤内的高阶激光模。本发明可以适用于更高的承载功率，并且可以将废光通过光纤引导至任意地方，更方便热管理设计；同时，避免了传统剥除器中双包层光纤的高温度问题，使得纤芯中高功率激光传输和包层中包层光剥除更安全和可靠。

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，尤其是高功率光纤激光器或高功率光纤激光放大器领域，具体是针对高功率光纤激光器双包层传输光纤中的高阶模激光和剩余包层泵浦光进行高效高功率剥除(滤除、泄漏)，提高激光器输出激光的光束质量。

背景技术

随着单纤单模大功率光纤激光器输出功率水平的不断提高，以及应用需求对光束质量要求的提高，高功率光纤激光器的纤芯激光功率越来越高，同时，包层剥除功率也越来越高，因此，高功率包层光剥除器的功率承载能力也受到了较大挑战。

目前，高功率光纤激光器的残余包层光和高阶模滤除方法，主要有涂覆高折射率材料(美国发明专利US4678273)、改进的阶梯结构涂覆高折射率材料(中国专利CN104570213A)以及刻蚀拉锥光纤(文献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)，以及侧面熔接单向导引滤除法(中国专利申请号201510556870.1)等。他们共同的特点就是将残余的泵浦光照射在热沉上，光能转换为热能，通过水冷方式，将热沉上的热量带走，实现包层光剥除器的稳定运行和安全工作。

但是目前该类光纤包层光剥除器，存在温度高散热困难的问题；并且纤芯承载高功率光纤激光和包层光滤除同时进行时，存在极大风险；功率承载水平也受到限制，对于数十万瓦单模单纤光纤激光器就难以应对，亟待新的解决方案。

对于数千瓦的高功率光纤激光器，包层光滤除功能相对较为容易，通常的做法都可以做到。但是，随着光纤激光器输出功率的越来越高，对包层光剥除器提出了更高的要求。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种深度剥除的光纤导引式高功率光纤包层光剥除器，基于包层光的特点，发明一种基于端面拉锥的包层光剥除器(滤除器或泄漏器)，与现有的包层光剥除方案不同，实现将滤除的包层光通过光纤引导出来，避免现有剥除方案中大部分滤除的残余泵浦光先转换为热能，再通过热沉耗散出来的低效、低承载功率的弊端，从而实现更高功率的包层光剥除，并且将大部分的光能通过光纤直接引导至外部，剥除器的温度控制更方便，热管理更高效，同时剥除器的工作稳定性和可靠性更高。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种一种深度剥除的光纤导引式高功率光纤包层光剥除器，主激光方向从左向右，设定左侧为主激光的双包层传输光纤，包括左侧传输光纤纤芯3、包覆在左侧传输光纤纤芯3上的左侧传输光纤包层2、以及包覆在左侧传输光纤包层2上的左侧传输光纤涂覆层1；右侧为双包层光纤和泄漏层光的光纤通过拉锥或者腐蚀形成的锥形结构，包括右侧传输光纤纤芯4、包覆在右侧传输光纤纤芯4上的右侧传输光纤包层5、以及包覆在右侧传输光纤包层5上的右侧传输光纤涂覆层6，锥形结构的左端为右侧传输光纤椎体7，右侧传输光纤纤芯4外周均匀排布多根包层光导引光纤，每根包层光导引光纤包括包层光导引光纤裸光纤8和包覆在包层光导引光纤裸光纤8上的包层光导引光纤涂覆层9。