光纤剥模器及光纤剥模器的制作方法.pdf

本发明公开了一种光纤剥模器，其包括输入端、输出端及衰减区域。输入端包括第一纤芯、第一内包层及第一外包层。输出端包括第二纤芯、第二内包层及第二外包层。衰减区域包括第三纤芯及第三内包层。第三纤芯连接于第一纤芯及第二纤芯之间，第三内包层连接于第一内包层及第二内包层之间，第三内包层裸露于第一外包层与第二外包层之间。第三内包层设有多个凹槽，每一个凹槽沿第三内包层的周向方向延伸形成。本发明还公开了一种光纤剥模器的制作方法。本发明提供的光纤剥模器，可以有效衰减光纤激光器输出的泵浦光，提高激光在光纤中的传输的质量，从而有效提高光纤激光器的输出功率和质量。

1.  一种光纤剥模器，包括输入端、输出端及衰减区域，其特征在于，所述输入端包括第一纤芯、第一内包层及第一外包层，所述输出端包括第二纤芯、第二内包层及第二外包层，所述衰减区域包括第三纤芯及第三内包层，所述第三纤芯连接于所述第一纤芯及所述第二纤芯之间，所述第三内包层连接于所述第一内包层及所述第二内包层之间，所述第三内包层裸露于所述第一外包层与所述第二外包层之间，所述第三内包层设有凹槽，多个所述凹槽沿所述第三内包层的周向方向延伸。

2.  根据权利要求1所述的光纤剥模器，其特征在于，每两个相邻的所述凹槽沿所述第三内包层的轴向方向相等距离分布或者每两个相邻的所述凹槽之间的距离自所述输入端并沿所述第三内包层的轴向方向逐渐缩小。

3.  根据权利要求1所述的光纤剥模器，其特征在于，所述凹槽呈环形或呈螺旋形。

4.  根据权利要求1所述的光纤剥模器，其特征在于，所述衰减区域呈锥体。

5.  根据权利要求1所述的光纤剥模器，其特征在于，所述第三内包层表面的导热介质为空气、水、导热硅脂中的任意一种。

6.  根据权利要求1所述的光纤剥模器，其特征在于，所述凹槽的深度、宽度、间距及数量均根据对光功率衰减的程度调整。

7.  根据权利要求1所述的光纤剥模器，其特征在于，还包括金属壳体及散热器，所述衰减区域封装于所述金属壳体内，所述金属壳体设于所述散热器。

8.  一种光纤剥模器的制作方法，所述光纤剥模器包括输入端、输出端及衰减区域，其特征在于，所述光纤剥模器的制作方法包括：
将双包层光纤划分为前端、后端及设于所述前端及所述后端之间的中间区域，所述前端形成所述光纤剥模器的输入端，所述后端形成所述光纤剥模器的输出端；
将所述中间区域的外包层剥离使所述中间区域的内包层裸露；及
采用激光器在所述裸露的内包层形成多个凹槽，从而使所述中间区域形成所述光纤剥模器的衰减区域，每一个所述凹槽沿所述裸露的内包层的周向方向延伸形成。

9.  根据权利要求8所述的光纤剥模器的制作方法，其特征在于，所述采用激光器在所述裸露的内包层形成多个凹槽，从而使所述中间区域形成所述光纤剥模器的衰减区域的步骤包括：
所述激光器发射光束；
反射镜反射所述光束；
聚焦透镜聚焦所述反射的光束并形成焦点作用于所述裸露的内包层上；及
所述裸露的内包层的表面在所述汇聚的光束的能量作用下熔融气化形成所述凹槽。

10.  根据权利要求9所述的光纤剥模器的制作方法，其特征在于，所述激光器发射光束的同时，所述双包层光纤沿所述双包层光纤的轴线方向旋转。

光纤剥模器及光纤剥模器的制作方法
技术领域
本发明涉及光纤激光器领域，尤其涉及一种光纤剥模器及光纤剥模器的制作方法。
背景技术
光纤激光器均采用双包层光纤制作，泵浦光主要在内包层中传输，并在传输过程中耦合到纤芯而被吸收并在纤芯中形成新的激光。这种泵浦模式，泵浦光在光纤中的衰减是一种指数模式，当泵浦光衰减到一定程度之后，增加光纤长度不但不能有效提高光纤激光器的输出功率，而且还会增加成本。因此，有源光纤的长度选择存在最佳值，但有限长度的有源光纤意味着部分泵浦光不能被吸收而成为无用光。这部分无用的泵浦光如果继续在光纤中传播往往会对后续器件产生破坏，进而成为有害光，特别是对高功率光纤激光器，剩余泵浦光的功率往往很高，其破坏作用也很大，因此，光纤激光器必须采取有效措施将这部分剩余泵浦光泄露掉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤剥模器，可以有效衰减光纤激光器输出的泵浦光，避免泵浦光对其它光器件造成损害，并提高激光在光纤中的传输质量。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光纤剥模器，其包括输入端、输出端及衰减区域。所述输入端包括第一纤芯、第一内包层及第一外包层。所述输出端包括第二纤芯、第二内包层及第二外包层。所述衰减区域包括第三纤芯及第三内包层。所述第三纤芯连接于所述第一纤芯及所述第二纤芯之间，所述第三内包层连接于所述第一内包层及所述第二内包层之间，所述第三内包层裸露于所述第一外包层与所述第二外包层之间。所述第三内包层设有多个凹槽，每一个所述凹槽沿所述第三内包层的周向方向延伸形成。
其中，多个所述凹槽沿所述第三内包层的轴向方向等距离分布或者每两个相邻的所述凹槽之间的距离自所述输入端并沿所述第三内包层的轴向方向逐渐缩小。
其中，每一个所述凹槽呈环形或呈螺旋形。
其中，所述衰减区域呈锥体。
其中，所述第三内包层表面的导热介质为空气、水、导热硅脂三种导热介质中的任意一种。
其中，每一个所述凹槽的深度根据对光功率衰减的程度做调整。
其中，还包括金属壳体及散热器，所述衰减区域封装于所述金属壳体内，所述金属壳体设于所述散热器。
本发明的另一个目的在于提供一种光纤剥模器的制作方法，所述光纤剥模器包括输入端、输出端及衰减区域。所述光纤剥模器的制作方法包括：将双包层光纤划分为前端、后端及设于所述前端及所述后端之间的中间区域，所述前端形成所述光纤剥模器的输入端，所述后端形成所述光纤剥模器的输出端；所述中间区域的外包层剥离使所述中间区域的内包层裸露；及采用激光器在所述裸露的内包层形成多个凹槽，从而使所述中间区域形成所述光纤剥模器的衰减区域，每一个所述凹槽沿所述裸露的内包层的周向方向延伸形成。
其中，所述采用激光器在所述裸露的内包层形成多个凹槽，从而使所述中间区域形成所述光纤剥模器的衰减区域的步骤包括：所述激光器发射光束；反射镜反射所述光束；聚焦透镜聚焦所述反射的光束并形成焦点作用于所述裸露的内包层上；及所述裸露的内包层的表面在所述汇聚的光束的能量作用下熔融气化形成所述凹槽。
其中，所述激光器发射光束的同时，所述双包层光纤沿所述双包层光纤的轴线方向旋转。
本发明提供的光纤剥模器，通过在衰减区域裸露的第三内包层上制作多个凹槽，由于所述凹槽对泵浦光有散射作用，从而达到剥除所述泵浦光的目的。因此，本发明提供的光纤剥模器，可以有效衰减光纤激光器输出的泵浦光，提高激光在光纤中的传输的质量，从而有效提高光纤激光器的输出功率。
本发明提供的光纤剥模器的制作方法，通过采用激光器在双包层光纤的内包层上形成凹槽，制作方法简单，可以大大提供光纤剥模器的制作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一种实施方式提供的光纤剥模器的示意图；
图2是图1所示的光纤剥模器的光路散射示意图；
图3是本发明第二种实施方式提供的光纤剥模器的示意图；
图4是本发明第三种实施方式提供的光纤剥模器的示意图；
图5是通过拉锥方式制作图4所示的光纤剥模器的示意图；
及
图6是采用激光器制作本发明提供的光纤剥模器的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1，为本发明实施方式中提供的一种光纤剥模器100。所述光纤剥模器100设于光纤激光器与激光输出光纤之间，用于剥除光纤激光器残余的泵浦光，保证所述光纤激光器输出的只有激光，以提高光纤激光器的激光传输质量。
所述光纤剥模器100包括输入端10、输出端20及衰减区域30。所述输入端10包括第一纤芯11、第一内包层12及第一外包层13。所述输出端20包括第二纤芯21、第二内包层22及第二外包层23。所述衰减区域30包括第三纤芯31及第三内包层32，所述第三纤芯31连接于所述第一纤芯11及所述第二纤芯21之间，所述第三内包层32连接于所述第一内包层12及所述第二内包层22之间，所述第三内包层32裸露于所述第一外包层13及所述第二外包层23之间。所述第三内包层32设有多个凹槽321，每一个所述凹槽321沿所述第三内包层32的周向方向延伸形成。
换而言之，本发明的光纤剥模器100是通过将双包层光纤的中间区域的外包层剥离，裸露出内包层，并在内包层的轴向方向形成多个凹槽321，每一个凹 槽321沿内包层的周向方向延伸，以形成所述衰减区域30。
请参照图2，所述光纤激光器没有被完全吸收的泵浦光进入所述光纤剥模器100的输入端10，并在所述第一内包层12传输。暴露的第三内包层32上的多个凹槽321对泵浦光有散射作用，从而一部分泵浦光会从所述第三内包层32泄露到自由空间，达到剥除所述泵浦光的目的。因此，从所述光纤剥模器100输出端20输出的激光消除了泵浦光的干扰，直接通过光纤进行传输。
由此可见，本发明提供的光纤剥模器100，通过在暴露的第三内包层32上制作多个凹槽321，由于所述凹槽321对泵浦光有散射作用，从而达到剥除所述泵浦光的目的。因此，本发明提供的光纤剥模器100，可以有效衰减光纤激光器输出的泵浦光，提高激光在光纤中的传输的质量，从而有效提高光纤激光器的输出功率及质量。
同时，本发明提供的光纤剥模器100直接对双包层光纤的结构进行处理，无需引入其他材料附着于光纤，结构简单，大大提高了光纤剥模器100的制作效率和长期工作的可靠性。
本实施方式中，所述凹槽321沿所述第三内包层32的轴向方向等距离分布。换而言之，每两个相邻的凹槽321之间的距离是相等的，多个所述凹槽321形成周期性分布。
在其它的实施方式中，每两个相邻的所述凹槽321之间的距离自所述光纤剥模器100的输入端10并沿所述第三内包层32的轴向方向逐渐缩小，多个所述凹槽321形成非周期性分布。多个所述凹槽321呈非周期性分布可以实现逐步剥除所述泵浦光的目的，从而可以有效控制所述散射光。
本发明提供的光纤剥模器100可以根据实际需求设置合适的凹槽321深度、宽度、间距及数量，以实现对泵浦光不同程度的散射效果，从而达到泄露和衰减泵浦光能量的目的。其中，每一个所述凹槽321的深度根据对光功率衰减的程度做调整。
本实施方式中，所述凹槽321呈环形。在另一实施方式中，所述凹槽321呈螺旋形，如图3所示。
在本发明提供的又一实施方式中，所述衰减区域30呈锥体，如图4、图5所示。请参照图5，在本实施方式中，衰减区域30可以通过拉锥方式将其制作成锥体，该锥体表面即为第三内包层32，沿锥体表面制成凹槽321。拉锥可导 致对泵浦光的限制能力变弱，从而有利于进一步对泵浦光进行衰减。
通过实验，当输入光与拉锥所形成的锥体表面的法线之间的夹角θ满足：
Sinθ≤(N1：N2)时，
其中，N1为接触锥体表面的介质的折射率，N2为第三内包层32的折射率。接触锥体表面的导热介质可以是空气、水、导热硅脂等。实验结果证明，衰减区域30为锥体并且在衰减区域30锥体表面涂覆导热介质后，激光散射效果明显，使得纤激光器输出的泵浦光的衰减程度提升了30％以上，有效提高了激光在光纤中的传输质量。
请参照图1，作为本发明的进一步改进，所述的光纤剥模器100还包括金属壳体40及散热器50。所述衰减区域30封装于所述金属壳体40内，所述金属壳体40设于所述散热器50。所述金属壳体40不仅可以起到保护所述衰减区域30的作用，同时所述散射的泵浦光通过所述金属壳体40传输到所述散热器50，以对所述泵浦光的能量进行散热，从而大大提高了所述光纤剥模器100的性能可靠性。
本发明还提供了所述光纤剥模器100的制作方法，其包括以下步骤。
步骤1，将双包层光纤200划分为前端210、后端220及设于所述前端210及所述后端220的中间区域230。所述前端210形成所述光纤剥模器100的输入端10，所述后端220形成所述光纤剥模器100的输出端20。
步骤2，将所述中间区域230的外包层剥离使所述中间区域230的内包层裸露。
步骤3，采用激光器60在所述裸露的内包层形成多个凹槽321，从而使所述中间区域230形成所述光纤剥模器100的衰减区域30。每一个所述凹槽321沿所述裸露的内包层的周向方向延伸形成。本实施方式中，所述激光器60为二氧化碳激光器。在其它的实施方式中，所述激光器60也可以为紫外线激光器。
请参照图6，本实施方式中，所述采用激光器60在所述裸露的内包层形成多个凹槽321，从而使所述中间区域230形成所述光纤剥模器100的衰减区域30的步骤的具体过程如下：
所述激光器60发射光束70。反射镜80反射所述光束70。聚焦透镜90聚焦所述反射的光束70并形成焦点作用于所述内包层上。所述内包层32的表面在所述汇聚的光束70的能量作用下熔融气化形成所述凹槽321。所述二氧化碳 激光器60发射光束70的同时，所述双包层光纤200沿所述双包层光纤200的轴线方向旋转。
本实施方式中，双包层光纤200旋转360°后，即可产生如图1所示的环形凹槽321。加工完一个凹槽321后，所述双包层光纤200向左移动，所述双包层光纤200移动的距离为每两个相邻的所述凹槽321的距离，然后采用上述步骤3的方法加工下一个凹槽321。以此循环，即可形成所述多个凹槽321。
本实施方式中，通过调节激光器60激光能量以控制凹槽321的深浅，进而控制凹槽321对泵浦光散射的强弱，从而可以精确控制剥模的深度和效果。
在其它实施方式中，制作螺旋形凹槽321的方法与制作环形凹槽321的方法基本相同，不同之处仅在于，在制作螺旋形凹槽321时，双包层光纤200的平移运动和双包层光纤200的沿轴线方向的转动会同时进行，从而刻出的凹槽321呈螺旋形。通过控制双包层光纤200平移和转动的速率，即可控制螺旋的周期。通过控制二氧化碳激光器60的能量，可以控制凹槽321的深度。
由此可见，本发明提供的光纤剥模器100的制作方法，通过采用激光器60在双包层光纤200的内包层上形成凹槽321，制作方法简单，可以大大提供光纤剥模器100的制作效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术性能领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。