[发明专利]一种基于双包层光纤的包层光剥离器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于双包层光纤的包层光剥离器及其制备方法，该包层光剥离器包括双包层光纤、封装件、石英管、第一水冷管和第二水冷管，封装件包括外壳以及设置于外壳内部的管芯，石英管固定设置于管芯的内腔中，管芯的外壁与外壳的内壁之间构成水冷通道，第一水冷管和第二水冷管侧面贯穿外壳后与水冷通道连通；双包层光纤贯穿设置于石英管内，且位于石英管内的双包层光纤，其截面直径沿轴线方向为渐变式梯度结构。本发明通过夹层水冷通道和渐变式梯度结构的光纤，使包层光剥离器工作过程中温度分布更均匀，整体温度显著下降，并且能够适应较高功率泵浦光滤除工作，拓宽了器件的应用场景，延长了器件使用寿命。

技术领域

本发明涉及光电通信领域，特别是一种基于双包层光纤的包层光剥离器及其制备方法。

背景技术

包层光剥离器（Cladding Power Stripper，简称CPS)，通过破坏光在包层内的全反射，吸收在双包层光纤中内包层部分传输的光，使得纤芯中传输的信号光能够很好的保持，影响参量包括信号光功率和光束质量因子；包层光剥离器主要应用于双包层光纤激光器/光纤放大器中去除包层残留泵浦光，避免其从纤芯泄漏到内包层中。

通常去除光纤包层光方法是直接将光纤低折射率涂覆层去除，然后在以高折射率的材料对去除了涂覆层部分进行涂覆固化，但这种方法难以对低数值孔径光进行去除，而且这种剥除效率较低，且光泄露点过于集中容易导致剥离器烧毁。根据资料知，可采用氢氟酸将双包层光纤的内外包层腐蚀，来破坏光在光纤包层内的全反射，去除光纤内的包层光，提高光束质量及传输效率。

现有光纤包层光剥离器的制作方法，主要包括制备双包层光纤、固定材料、封装外壳；将双包层光纤穿过固定材料，固定材料置于封装外壳内，封装外壳为散热材料。具体通过氢氟酸溶液将双包层光纤内包层腐蚀，破坏光在包层内的全反射，使包层内的光泄露出来，包层内泄露的光被封装外壳吸收，封装外壳固定在水冷板上，降低包层光过滤器的温度，避免包层光过滤器的温度过高。但在实施过程中，该方法容易使得包层光泄露集中，导致封装壳容易因温度分布不均而迅速过热；并且直接将封装壳固定在水冷板上，水冷效果不足，散热效果差，从而影响包层光剥离器的正常工作。故亟需提供一种新的设计方式用于解决现有技术中包层光剥离器的不足。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于双包层光纤的包层光剥离器及其制备方法，用于解决现有技术中包层光剥离器在滤除高功率的泵浦光时温度易过高且温度分布不均，从而影响器件正常工作的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于双包层光纤的包层光剥离器，包括双包层光纤、封装件、石英管、第一水冷管和第二水冷管，封装件包括外壳以及设置于外壳内部的管芯，石英管固定设置于管芯的内腔中，管芯的外壁与外壳的内壁之间构成水冷通道，第一水冷管和第二水冷管侧面贯穿外壳后与水冷通道连通；双包层光纤贯穿设置于石英管内，且位于石英管内的双包层光纤，其截面直径沿轴线方向为渐变式梯度结构。

优选的，双包层光纤由内至外依次包括纤芯、内包层、外包层和涂覆层；位于石英管内的部分为剥除外包层和涂覆层的双包层光纤，采用氢氟酸溶液沿轴线方向对内包层依次进行分段腐蚀，形成若干段渐变式排布的梯度结构。

优选的，分段腐蚀过程中，按腐蚀的先后顺序，腐蚀时间满足t_i-t_i-14 min，其中i表示位于石英管内双包层光纤的第i个区段，且i为大于1的整数。

优选的，位于石英管内的双包层光纤在腐蚀后，所形成的梯度结构分为5个区段，按腐蚀的先后顺序，其中第一区段的轴向长度0L₁≤ 3cm，第二区段的轴向长度L₂ ≥ 3cm，第三区段的轴向长度L₃ ≥ 3cm，第四区段的轴向长度L₄ ≥ 3cm，第五区段的轴向长度L₅≥ 3cm。

优选的，位于石英管内的双包层光纤在腐蚀后，所形成的梯度结构分为5个区段，按腐蚀的先后顺序，从第一区段到第五区段的截面直径依次减小。