[发明专利]一种光纤包层功率滤除器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高功率光纤激光器中，利用离子置换原理制作的包层功率滤除器。

背景技术

近年来，随着光纤激光器在材料加工、军事装备中的广泛运用，光纤激光器在功率不断攀升的同时还被要求具有更高的光束质量及更长的使用寿命。在光纤激光器的输出端的光纤的包层中不仅含有残留的泵浦功率，还有因自发辐射(ASE)、拉曼散射(SRS)、布布里渊散射(SBS)等非线性效应产生的高阶激光。这些对激光器工作性能有负面影响，可能会导致光纤输出端面发生损坏，破坏光纤激光器的后端准直聚焦光路，该激光功率甚至可以达到100W以上，如果不在激光输出前将这些功率滤除，将对激光的光束质量以及整个光路的稳定性造成严重影响。

目前包层功率滤除器的主要制作方法是用折射率高于包层折射率的紫外胶涂覆于包层外，由于破坏了包层光在界面处的全反射条件，包层中的功率便会泄露到紫外胶中，从而达到滤除包层功率的目的。但是，由于高功率光纤激光器中需要滤除的包层功率可达100W以上，并且大部分包层功率会在滤除器前端一小段中滤出，这会导致滤除器局部温度陡升，而有机物制成的紫外胶在高温下容易发生性状改变，对滤除器的可靠性产生很大影响。而其它包层功率剥离器的制作方法如氢氟酸腐蚀法、高折射率基质法，其制作和使用过程中不可控因素过多，容易造成剥除不均匀，局部出现热点等问题，对滤除器的稳定性、可靠性的影响极大，不适用于高功率光纤激光器中。

本发明采用热扩散离子置换法，用低极化率一价阳离子通过热扩散将包层中的高极化率Ti⁺离子置换出来，在包层中产生该一价阳离子的浓度梯度，从而实现对包层折射率的改性，将其运用于包层功率滤除器中，可以很好的控制功率滤除的效率及分布，并且能够承受较高的温度而不影响其可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供可实现高效、可靠地滤除包层中的激光的光纤包层功率滤除器及其制造方法。

本发明所采用的技术方案：一种光纤包层功率滤除器，包括待滤除包层光的双包层光纤和热沉，所述热沉内部设有内孔，环绕所述内孔设有水道层，所述热沉的侧壁设有与所述水道层连通的入水口和出水口，所述热沉两端设有光纤固定件，所述光纤固定件将所述待滤除包层光的双包层光纤中剥除一段裸露出内包层的光纤置于并密封于所述热沉内。

优选的，所述待滤除包层光的双包层光纤由外向内依次包括外包层、内包层和纤芯。

优选的，所述热沉的四角设有热沉固定螺孔

光纤包层功率滤除器的制造方法，包括如下步骤：

S1:将待滤除包层光的双包层光纤的外包层剥除一段裸露出内包层；

S2:处理所述裸露出的内包层，将所述裸露出的内包层浸在含低极化率离子的硝酸盐粉末中；

S3：对经S2处理后的所述裸露出的内包层进行加热；

S4：将经步骤S3热扩散处理后的双包层光纤封装入热沉。

优选的，经步骤S2处理后，将所述裸露出的内包层置于液体或是空气中并在所述裸露出的内包层的尾端涂覆紫外胶。

优选的，步骤S2中，所述硝酸盐粉末的极化率离子为0.003C·m2/V—0.035C·m2/V。

优选的，步骤S3中，加热时，将双包层光纤放置于耐高温坩埚，接着将双包层光纤固定在管状加热炉内，所述裸露出的内包层放置于主加热腔中，以防止高温导致外包层熔化影响离子扩散置换过程。

优选的，步骤S2中，所述裸露出的内包层浸在含低极化率离子的硝酸盐粉末的时间为30min-60min。

优选的，步骤S3中的加热温度为800℃-1200℃。

优选的，步骤S3中的加热时间为3h-5h。