本發(fā)明屬于光纖激光器領(lǐng)域，具體涉及一種濾除光纖包層中殘余泵浦激光或剝除高功率傳能光纖中有害的包層光的器件。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體激光泵浦技術(shù)和光纖拉制技術(shù)的發(fā)展，高功率光纖激光與放大器的功率不斷提高，目前已實(shí)現(xiàn)萬(wàn)瓦級(jí)光纖激光輸出。

在光纖激光與放大器輸出端前，由于未充分吸收的泵浦光和纖芯泄漏到包層的激光，導(dǎo)致在包層中還存在大量的包層光，其會(huì)嚴(yán)重影響光纖激光器的輸出光束質(zhì)量，并對(duì)后面鏈路光學(xué)器件造成的危害，因此需要在激光輸出前將包層光從光纖包層中剝離。

目前現(xiàn)有的包層光濾除方法大致可以分為兩類：一是在光纖包層表面涂高折射率的材料，從而破壞全反射條件，使得包層光從包層中剝離出來。另一種是對(duì)光纖包層進(jìn)行腐蝕或者微加工，使包層光泄漏出來。這兩種方法的缺陷是很難實(shí)現(xiàn)濾除溫度均勻分布，大部分包層光會(huì)在幾毫米的距離內(nèi)泄漏出來，由于高折射率的材料對(duì)包層光有一定的吸收，造成濾除器局部過熱，即使通過改進(jìn)散熱性能也難以實(shí)現(xiàn)數(shù)百瓦到上千瓦的包層光濾除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

鑒于上述技術(shù)問題，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種用于包層光濾除的光纖及應(yīng)用其的包層光濾除器。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于濾除包層光的光纖，至少包括：濾除包層光段，其中，所述濾除包層光段至少包括：纖芯；以及至少一包覆所述纖芯的包層，最外側(cè)包層外表面沿光傳播方向依次涂覆低折射率材料層及高折射率材料層，低折射率材料層中填充有散射粒子。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種包層光濾除器，其中，包括：

上述的光纖；以及冷卻腔體，包括：冷卻主體和及其上設(shè)置的凹槽，所述凹槽容置所述濾除包層光段用于散熱。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明至少具有以下有益效果之一：

光纖表面沿光傳輸方向依次設(shè)置涂覆低折射率材料層和折射率材料層，其中低折射率材料層中添加有散射粒子，逐步濾除包層光，避免了濾除的包層光過于集中，分散了包層光產(chǎn)生的熱效應(yīng)；

低折射材料層中沿光傳輸方向添的有散射粒子含量依次升高，可以逐步濾除包層中部分包層光，進(jìn)一步避免了濾除的包層光過于集中，分散了包層光產(chǎn)生的熱效應(yīng)；

低折射率材料層中沿光傳輸方向添的有散射粒子含量分段依次升高，方便光纖制造；

冷卻裝置容納該光纖，將光纖釋放的熱量迅速導(dǎo)出，避免高熱量影響光纖器件，可以承受百瓦到上千瓦的包層光濾除，可應(yīng)用于千瓦和萬(wàn)瓦及光纖激光器中，極大的提高了光纖激光器的安全穩(wěn)定性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中用于濾除包層光的光纖的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例用于濾除包層光的光纖的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明又一實(shí)施例用于濾除包層光的光纖的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明再一實(shí)施例用于濾除包層光的包層光濾除器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4中AA的截面圖；

圖6為本發(fā)明進(jìn)一步一實(shí)施例用于濾除包層光的包層光濾除器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明某些實(shí)施例于后方將參照所附附圖做更全面性地描述，其中一些但并非全部的實(shí)施例將被示出。實(shí)際上，本發(fā)明的各種實(shí)施例可以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)被解釋為限于此數(shù)所闡述的實(shí)施例；相對(duì)地，提供這些實(shí)施例使得本發(fā)明滿足適用的法律要求。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供了一種用于濾除包層光的光纖10，該光纖10是經(jīng)成品光纖制作的，并非傳統(tǒng)意義上的光纖。而上述成品光纖則為傳統(tǒng)意義上的光纖。

以雙包層光纖為例，成品光纖包括纖芯13、內(nèi)包層12、外包層14及涂覆層11四部分，其中纖芯13用于產(chǎn)生及傳輸信號(hào)激光，內(nèi)包層12附著在纖芯13表面，用于傳輸泵浦激光，外包層14附著在內(nèi)包層12表面，用于束縛內(nèi)包層12中傳輸?shù)谋闷旨す?，使其不產(chǎn)生外泄，涂覆層11附著在外包層14表面，用于保護(hù)光纖表面不被損傷及提高光纖柔韌性，涂覆層同時(shí)起到束縛包層中傳輸?shù)谋闷止?，使其不產(chǎn)生外泄。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中用于濾除包層光的光纖的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，用于濾除包層光的光纖10由成品光纖制作而成。上述光纖10由成品光纖在濾除包層光段剝除涂覆層11而成，并且在剝除涂覆層11后的光纖部分的表面上沿光傳輸方向依次涂覆低折射率材料層15及高折射率材料層16，其中低折射率材料層15中填充散射粒子，低折射率材料層15的折射率n₁₅小于等于涂覆層11的折射率n，填充散射粒子的低折射率材料層15可以將包層中部分包層光引導(dǎo)出外包層14，光纖包層表面附著散射粒子區(qū)域，破壞全反射條件，包層光被濾除出來；光纖包層表面附著低折射率材料區(qū)域，包層光不會(huì)被濾除。散射粒子的含量質(zhì)量百分比的范圍為5％～90％，高折射率材料層16的折射率n₁₆大于涂覆層11的折射率n，其可以破壞光纖外包層14的全反射條件，可以濾除剩余包層光。本實(shí)施例中濾除包層光的光纖10，逐步濾除包層光，避免了濾除的包層光過于集中，分散了包層光產(chǎn)生的熱效應(yīng)。

需要說的是本實(shí)施例中以雙包層光纖為例進(jìn)行舉例說明，本實(shí)施例中的用于濾除包層光的光纖可以還可以為多包層光纖，通過剝離成品光纖的涂覆層并涂覆沿光傳輸方向在最外側(cè)包層上依次涂覆低折射率材料層15及高折射率材料層16獲得。

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例用于濾除包層光的光纖的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本實(shí)施例中與上一實(shí)施例類似，不同之處在于，細(xì)化了填充由散射粒子的低折射率材料層15的結(jié)構(gòu)，填充散射粒子的低折射率材料層15將包層中部分包層光引導(dǎo)出外包層14的能力與其中填充的散射粒子的含量有關(guān)，填充的散射粒子的含量越高，將包層光引導(dǎo)出包層的能量就越強(qiáng)，因此，本實(shí)施例中，沿光傳輸方向，低折射率材料層15填充散射粒子的濃度逐漸增高，可以逐步濾除部分包層光，避免了濾除的部分包層光過于集中，分散了包層光產(chǎn)生的熱效應(yīng)。

具體如圖2所示，本實(shí)施例中，低折射率材料層15分為了第一子低折射率材料層151及第二子低折射率材料層152，兩低折射率材料層中均添加有散射粒子17，其中第一子低折射率材料層151及第二子低折射率材料層152沿光傳輸方向順序排列，第一子低折射率材料層151的散射粒子17的含量低于第二子低折射率材料層152中散射粒子17的含量，例如，第一子低折射率材料層151的散射粒子17的質(zhì)量百分比為5％～15％，第二子低折射率材料層152的散射粒子17的質(zhì)量百分比為30％～40％，第二子低折射率材料層152較第一子低折射率材料層151具有更強(qiáng)的將包層光引導(dǎo)出外包層的能力，本實(shí)施例中，包層光先經(jīng)過第一子低折射率材料層151，濾除第一子部分包層光，再經(jīng)過第二子低折射率材料層152濾除第二子部分包層光，最后經(jīng)過高折射率材料層16破壞光纖外包層14的全反射條件，濾除剩余的包層光，本實(shí)施例可以逐步濾除包層光，避免了濾除的包層光過于集中，分散了包層光產(chǎn)生的熱效應(yīng)。本實(shí)施例中，每一第二子低折射率材料層中的散射粒子17的含量固定，容易制造。

需要說明的是，本實(shí)施例盡管僅給出低折射率材料層15分為兩個(gè)子層的方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是為了進(jìn)一步分步濾除部分包層光，在其他實(shí)施例中，低折射率材料層15分為n個(gè)子低折射率材料層的方式，沿光傳輸方向順序排列的子低折射率材料層中的散射粒子17依次增高。在另一些其他實(shí)施例中，低折射率材料層15并不分段，其沿光傳輸方向散射粒子17連續(xù)增高。

圖3為本發(fā)明又一實(shí)施例用于濾除包層光的光纖的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，本實(shí)施例中與上述另一實(shí)施例類似，不同之處在于，本實(shí)施例中第一子低折射率材料層151、第二子低折射率材料層152及高折射率材料層16并非沿光傳輸方向依次連續(xù)設(shè)置在一段剝除涂覆層11濾除包層光段中。二是非沿光傳輸方向依次分別設(shè)置在三段剝除涂覆層11濾除包層光段中，相鄰兩濾除包層光段之間的光纖并未剝除涂覆層。

需要說明的是，本實(shí)施例盡管僅給出低折射率材料層15分為兩個(gè)子層的方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是為了進(jìn)一步分步濾除部分包層光，在其他實(shí)施例中，低折射率材料層15分為N個(gè)子低折射率材料層的方式，沿光傳輸方向順序排列的子低折射率材料層中的散射粒子17依次增高。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，上述該些實(shí)施例用于濾除包層光的光纖由成品光纖加工，但在本發(fā)明其他實(shí)施例中，也可以由其他線材加工而成，典型的如為制備涂覆層的光纖半成品，只要滿足纖芯、內(nèi)包層、外包層的折射率關(guān)系，并且在外包層上沿沿光傳輸方向順序設(shè)置填充散射粒子的低折射率材料層和高折射率材料層，同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

基于上述用于濾除包層光的光纖，本發(fā)明還提供一種濾除包層光的濾除器。該濾除包層光的濾除器包括上述該些實(shí)施例中的用于濾除包層光的光纖10和冷卻裝置20，用于更好的吸收由光纖10濾除的包層光。

圖4為本發(fā)明再一實(shí)施例用于濾除包層光的包層光濾除器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，冷卻裝置20包括冷卻本體，冷卻本體上設(shè)置有凹槽21，用于容置用于濾除包層光的光纖10的剝除了涂覆層的濾除包層光段。實(shí)施例中光纖10具有一段濾除包層光段，具體為上述另一實(shí)施例中的光纖結(jié)構(gòu)。冷卻裝置20還包括蓋體22，用于封蓋凹槽21頂部，使得光纖10的濾除包層光段完全容置在冷卻裝置20內(nèi)。圖5為圖4中AA的截面圖，如圖5僅示出了光纖10的涂覆第一子低折射率材料層151區(qū)段的截面圖，可見，光纖10的濾除包層光段完全容置在冷卻裝置20內(nèi)，其外部涂覆填充有散射粒子17的第一子低折射率材料層151。

冷卻裝置2可以通過風(fēng)冷、液態(tài)冷卻劑或者半導(dǎo)體冷卻方式進(jìn)行主動(dòng)制冷，快速去除濾除包層光段濾除包層光散發(fā)的熱量。避免高熱量影響光纖器件，可以承受百瓦到上千瓦的包層光濾除，可應(yīng)用于千瓦和萬(wàn)瓦及光纖激光器中，極大的提高了光纖激光器的安全穩(wěn)定性能。

圖6為本發(fā)明進(jìn)一步一實(shí)施例用于濾除包層光的包層光濾除器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，冷卻裝置20包括冷卻本體，冷卻本體上設(shè)置有多個(gè)凹槽21，用于容置用于濾除包層光的光纖10的多個(gè)剝除了涂覆層的濾除包層光段。實(shí)施例中光纖10具體為上述又一實(shí)施例中的光纖結(jié)構(gòu)。冷卻裝置20還包括蓋體22，用于封蓋凹槽21頂部，使得光纖10的濾除包層光段完全容置在冷卻裝置20內(nèi)，冷卻裝置20可以通過風(fēng)冷、液態(tài)冷卻劑或者半導(dǎo)體冷卻方式進(jìn)行主動(dòng)制冷，快速去除濾除包層光段濾除包層光散發(fā)的熱量。避免高熱量影響光纖器件，可以承受百瓦到上千瓦的包層光濾除，可應(yīng)用于千瓦和萬(wàn)瓦及光纖激光器中，極大的提高了光纖激光器的安全穩(wěn)定性能。

上述兩實(shí)施例中的包層光濾除器中，冷卻裝置20的凹槽21可以為一段或多段，可以為直槽，也可以進(jìn)行彎曲，槽的截面形狀可以為V型、U型、矩形，槽的總長(zhǎng)度要大于5cm。

需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單地更改或替換。

還需要說明的是，本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)值。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單地更改或替換。