一種光纖包層光濾除器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光纖包層光濾除器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光纖激光技術(shù)日益發(fā)展，光纖的輸出能力不斷提升。然而由于光纖的彎曲和熔接等原因，部分信號(hào)光會(huì)泄露到包層中，同時(shí)激光器和放大器輸出端包層中會(huì)存在大量的栗浦光未被纖芯吸收。如果在輸出激光時(shí)，光纖中的包層光不及時(shí)濾除，不僅會(huì)影響到輸出光的光束質(zhì)量與單色性，還會(huì)對(duì)輸出設(shè)備造成損害，甚至破壞光學(xué)器件。因此，包層光濾除器在光纖激光器特別是高功率光纖激光器中非常重要。包層光濾除器可設(shè)置在光纖激光振蕩器輸出光纖之前，用于除去包層中殘余的栗浦光以及進(jìn)入包層中的信號(hào)光，達(dá)到提高輸出激光光束質(zhì)量的目的。此外，在光纖激光振蕩級(jí)和放大級(jí)之間加入包層光濾除器，可以減少?gòu)恼袷幖?jí)進(jìn)入放大級(jí)的包層光以及從放大級(jí)反向進(jìn)入振蕩級(jí)的包層光，達(dá)到保護(hù)激光器中元器件的目的。
[0003]現(xiàn)有的光纖包層光濾除器包括折射率匹配包層光濾除器以及表面處理包層光濾除器等。折射率匹配包層光濾除器用于濾除大數(shù)值孔徑以及小數(shù)值孔徑的包層光。表面處理包層光濾除器通過(guò)的漫反射和漫透射對(duì)一部分小數(shù)值孔徑的包層光進(jìn)一步濾除，同時(shí)將另一部分小數(shù)值孔徑的包層光轉(zhuǎn)化為大數(shù)值孔徑的包層光，以便由后續(xù)的濾除器濾除。
[0004]雖然現(xiàn)有的光纖包層光濾除器中的折射率匹配包層光濾除器能較快的濾除大數(shù)值孔徑的包層光，但在濾除小數(shù)值孔徑的包層光需要使用較長(zhǎng)的覆蓋在光纖上的包層光濾除器，不利于抑制光纖激光器中的非線(xiàn)性效應(yīng)，影響輸出纖芯的質(zhì)量。此外，現(xiàn)有的包層光濾除器在工作時(shí)，由于需要濾除的包層光能量很大，濾除器的折射率匹配材料會(huì)出現(xiàn)工作溫度過(guò)高的情況，導(dǎo)致折射率匹配材料被燒壞，降低了包層光濾除器的穩(wěn)定性及可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:解決現(xiàn)有技術(shù)中濾除小數(shù)值孔徑包層光需要較長(zhǎng)的包層光濾除器的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種光纖包層光濾除器及其制造方法，可以使用較短的光纖對(duì)包層光進(jìn)行充分濾除。
[0007]依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種光纖包層光濾除器，包括:
[0008]在剝除涂覆層的光纖包層上按光入射方向依序設(shè)置的大數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段、表面處理包層光濾除段和小數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段；
[0009]其中，大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段，對(duì)裸露的光纖包層進(jìn)行重覆蓋使其濾除數(shù)值孔徑大于預(yù)設(shè)臨界值的大數(shù)值孔徑包層光；
[0010]表面處理包層光濾除段，使其濾除一部分?jǐn)?shù)值孔徑小于預(yù)設(shè)臨界值的小數(shù)值孔徑包層光，并將另一部分小數(shù)值孔徑包層光轉(zhuǎn)化為大數(shù)值孔徑包層光；
[0011]小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段，對(duì)裸露的光纖包層進(jìn)行重覆蓋使其濾除殘余的小數(shù)值孔徑包層光以及表面處理包層光濾除段轉(zhuǎn)化的大數(shù)值孔徑包層光。
[0012]優(yōu)選地，大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段的折射率滿(mǎn)足:
[0013]n12-n22>NA2
[0014]其中，&為光纖包層的折射率，η 2為大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段的折射率，NA為預(yù)設(shè)臨界值。
[0015]優(yōu)選地，大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段包括:
[0016]—種折射率材料制成的大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段；或，
[0017]多種折射率材料制成的多個(gè)大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段。
[0018]優(yōu)選地，多個(gè)大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段沿包層光的入射方向按折射率由小到大設(shè)置。
[0019]優(yōu)選地，小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段的折射率滿(mǎn)足:
[0020]n^-na^NA2
[0021]其中，叫為光纖包層的折射率，η 3為小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段的折射率，NA為預(yù)設(shè)臨界值。
[0022]優(yōu)選地，小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段包括:
[0023]—種折射率材料制成的小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段；或，
[0024]多種折射率材料制成的多個(gè)小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段。
[0025]優(yōu)選地，多個(gè)小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段沿包層光的入射方向按折射率由小到大設(shè)置。
[0026]優(yōu)選地，大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段的材料以及小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段的材料為紫外膠、玻璃管或硅膠。
[0027]依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種上述光纖包層光濾除器的制造方法，具體包括:
[0028]將光纖的涂覆層剝除；
[0029]按光入射方向依序在光纖上設(shè)置大數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段、表面處理包層光濾除段以和小數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段；
[0030]其中，表面處理包層光濾除段采用機(jī)械研磨或者化學(xué)腐蝕將光纖包層表面粗糙化。
[0031]優(yōu)選地，預(yù)設(shè)臨界值，是使大于預(yù)設(shè)臨界值孔徑的包層光能量占包層光總能量的50%的取值。
[0032]本發(fā)明提供的折射率匹配包層光濾除器和表面處理包層光濾除器相結(jié)合的方法，通過(guò)大數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段濾除大數(shù)值孔徑的包層光，再由表面處理包層光濾除段濾除部分小數(shù)值孔徑的包層光，同時(shí)將部分小數(shù)值孔徑的包層光轉(zhuǎn)化為大數(shù)值孔徑的包層光，最后由小數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段較快地濾除殘余的小數(shù)值孔徑包層光和表面處理濾除器轉(zhuǎn)化的大數(shù)值孔徑包層光。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可以在較短的包層光濾除器長(zhǎng)度內(nèi)快速地濾除較大比例的包層光，有利于抑制光纖激光器中的非線(xiàn)性效應(yīng)，在提高輸出纖芯的質(zhì)量的同時(shí)，有效地降低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0033]通過(guò)閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中:
[0034]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的光纖包層光濾除器示意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的光纖包層光濾除器示意圖；
[0036]圖3是圖2所示的大數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段的放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0038]實(shí)施例1
[0039]如圖1所示，本實(shí)施例提供的光纖包層光濾除器包括:大數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段3、表面處理包層光濾除段4和小數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段5。
[0040]其中，大數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段3的長(zhǎng)度優(yōu)選為5cm，該濾除段的折射率匹配材料覆蓋在剝除涂覆層的光纖包層上，使該濾除段可以濾除數(shù)值孔徑大于預(yù)設(shè)臨界值的大數(shù)值孔徑包層光。
[0041]大數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段3的折射率需要滿(mǎn)足式(I):
[0042]n!2-n22>NA2 (I)
[0043]其中，Ii1為光纖包層I的折射率，η 2為大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段3的折射率，NA為預(yù)設(shè)臨界值。本實(shí)施例中，例如涂覆層2對(duì)975nm包層光的折射率為1.4458，大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段3對(duì)波長(zhǎng)為975nm包層光的折射率為1.43。
[0044]還需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)臨界值用于區(qū)分大數(shù)值孔徑包層光以及小數(shù)值孔徑包層光，它的取值使數(shù)值孔徑大于該臨界值的包層光能量占包層光總能量的50%。大于該臨界值的包層光為大數(shù)值孔徑包層光，小于該臨界值的包層光為小數(shù)值孔徑包層光。在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)臨界值優(yōu)選為0.2。也即大數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段3可以濾除波長(zhǎng)為975nm、數(shù)值孔徑大于0.2的大數(shù)值孔徑包層光。
[0045]如圖1所示，表面處理包層光濾除段4按照光入射的方向設(shè)置在靠近大數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段3的一側(cè)，長(zhǎng)度優(yōu)選為10cm。表面處理包層光濾除段4中被剝除涂覆層2的包層表面為經(jīng)過(guò)機(jī)械研磨或者化學(xué)腐蝕的粗糙表面。
[0046]表面處理包層光濾除段4可以吸收一部分小數(shù)值孔徑包層光，同時(shí)粗糙的表面使包層光發(fā)生漫反射或漫透射，將一部分小數(shù)值孔徑的包層光轉(zhuǎn)化為大數(shù)值孔徑的包層光，便于后續(xù)的濾除段進(jìn)行進(jìn)一步濾除。
[0047]如圖1所示，小數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段5按照光入射的方向設(shè)置在表面處理包層光濾除段4遠(yuǎn)離大數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段3的一側(cè)，長(zhǎng)度優(yōu)選為5cm。小數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段5的折射率匹配材料覆蓋在剝除涂覆層的光纖包層上，使該濾除段濾除殘余的小數(shù)值孔徑包層光以及表面處理包層光濾除段4轉(zhuǎn)化的大數(shù)值孔徑包層光。
[0048]小數(shù)值孔徑折射率匹配包層光濾除段5的折射率需要滿(mǎn)足式(2):
[0049]ni2-n32〈NA2 (2)
[0050]其中，Ii1為光纖包層I的折射率，η 3為小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段5的折射率，NA為預(yù)設(shè)臨界值，NA優(yōu)選取0.2。本實(shí)施例中，優(yōu)選小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段5對(duì)波長(zhǎng)為975nm包層光的折射率為1.52，高于大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段3的折射率。
[0051]上述折射率匹配材料為紫外膠、玻璃管或硅膠。
[0052]如圖1所示，光線(xiàn)從左端入射，首先大數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段3將大數(shù)值孔徑包層光濾除；其次，表面處理包層光濾除段4將一部分小數(shù)值孔徑包層光濾除，同時(shí)還有一部分小數(shù)值孔徑包層光被轉(zhuǎn)化為大數(shù)值孔徑包層光；最后，小數(shù)值孔徑折射率包層光濾除段5將殘余的小數(shù)值孔徑包層光以及轉(zhuǎn)化后的大數(shù)值孔徑包層光一并濾除。
[0053]本實(shí)施例提供的包層光濾除器，利用上述3個(gè)濾除段相互配合的方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)包層光的大比例濾除，其濾除量大于30dB?，F(xiàn)有的包層光濾除器若要實(shí)現(xiàn)相同的濾除量需要30cm的包層光濾除器，而本實(shí)施例提供的包層光濾除器只需要20cm的長(zhǎng)度內(nèi)就能對(duì)包層光進(jìn)行快速濾除，有利于抑制光纖激光器中的非線(xiàn)性效應(yīng)，在提高輸出纖芯的質(zhì)量的同時(shí)，有效地降低成本。
[0054]實(shí)施例二
[0055]如圖2所示，本實(shí)施例提供了一種光纖包層光濾