一种去除高阶模式激光的包层功率剥离器及制作方法技术

本发明专利技术涉及一种去除高阶模式激光的包层功率剥离器及制作方法，包层功率剥离器结构为光纤盘绕在热沉的环形槽内，环形水冷通道盘绕在热沉的环形槽内，在热沉的环形槽内设有若干热沉凹槽，且悬空在热沉凹槽上光纤段表面刻蚀成不规则V型槽形貌，并在热沉凹槽上填充导热介质，且导热介质将刻蚀的光纤段全部覆盖包裹，将壳体盖板对热沉进行封装保护。本发明专利技术将双包层光纤有间隔的剥除涂覆层，裸露的内包层通过机械刻蚀成不规则V型槽，作为包层光的泻出口；泄露出来的包层功率被导热介质吸收，热量传导至热沉后被冷却水带走。本发明专利技术通过将光纤弯曲成环形，增大了高阶模式包层光的剥离效率，提高光束质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高功率光纤激光器领域，具体涉及一种去除高阶剥模激光的包层功率剥离器及制作方法。技术背景光纤激光器由于具有光束质量好、功耗低、体积小、寿命长等特点，而被广泛应用于金属切割、焊接、标刻、材料加工和国防安全等方面。尤其是高功率的光纤激光器，其输出功率逐年递升，单模最大输出已超过一万瓦。高功率激光器与放大器中采用双包层掺杂光纤作为有源光纤，再使用包层泵浦方式将泵浦光耦合到纤芯中。由于吸收率的问题，包层中总会有残留部分泵浦光；同时光纤激光器不可避免的存在熔接点，部分纤芯光会泄露到包层中；另外还一些高阶模式的激光也会从纤芯中滤出到包层中去。这些残余的包层光如果从光纤传输端直接输出，会对随后的光束整形设备带来额外的热沉积，严重影响输出光斑的质量。因此，非常有必要在光纤激光器的输出端对光纤包层中的残余光进行剥离。目前最常用的剥除包层光的方式，是在包层表面涂覆高折射率的紫外固化胶，在高功率光纤激光器中包层光功率较大，胶水作为高分子聚合物有很强的吸光特性，会导致涂胶区域温度过高，导致器件性能严重弱化。另外一种是就是将内包层通过机械、化学的方法使表面粗糙化，使包层光无法满足全反射的要求而泄露出来。但是上述方式均存在泵浦光剥除不完全，高阶模式激光泻出不足的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种去除高阶剥模激光的包层功率剥离器及制作方法，本专利技术通过将光纤弯曲成环形，增大了高阶模式包层光的剥离效率，提高光束质量。本专利技术的技术方案为：去除高阶模式激光的包层功率剥离器，包含光纤、热沉、导热介质、环形水冷通道、壳体盖板；其特征在于：光纤盘绕在热沉的环形槽内，环形水冷通道盘绕在热沉的环形槽内，在热沉的环形槽内设有若干热沉凹槽，且悬空在热沉凹槽上的光纤段表面刻蚀成不规则的V型槽形貌，并在热沉凹槽上填充导热介质，且导热介质将刻蚀的光纤段全部覆盖包裹，将壳体盖板对热沉进行封装保护。所述热沉的表面设有环形槽，将光纤、环形水冷通道按照轨迹进行固定，光纤刻蚀段与热沉上的凹槽重合且悬空放置。所述导热介质为石墨粉、球型氧化铝、碳化硅中的一种或二种以上混合物。所述壳体盖板为高反光的金属材质制成。壳体盖板可以起到保护光纤和固定导热介质的作用。所述光纤涂覆层的去除长度小于热沉凹槽的长度。去除高阶模式激光的包层功率剥离器的方法，其特征在于包括以下几个步骤：1)截取规定长度的双包层光纤，将双包层光纤盘绕在热沉的环形槽上，对悬在热沉凹槽处的光纤做上标记；2)将做上标记的光纤涂覆层去除并露出裸纤，涂覆层的去除长度小于热沉凹槽的长度；3)使用机械刻蚀法将裸纤表面刻成不规则的V型槽后超声清洗干净；4)将上述光纤再次盘绕在热沉的环形槽上，光纤刻蚀段需悬空在热沉凹槽处，环形水冷通道盘绕在热沉的环形槽内与光纤的盘绕轨迹一致，属于随行水冷结构；5)在热沉凹槽处填充导热介质，需将光纤刻蚀段全部包裹覆盖；6)将壳体盖板与热沉进行装配，采用螺丝固定结合。本专利技术与现有技术对比，具有如下优点及有益效果：1)采用分段剥离的方式，可以控制包层光的剥离效率；2)避免包层光集中泄露，造成产品局部温度过高，保证器件安全正常运行；3)将包层功率剥模区弯曲成环形，可以有效的提升高阶模式激光被剥离的能力，提升光束质量。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的包层功率剥离器的俯视图。图3为本专利技术包层功率剥离器的热沉凹槽部分的局部俯视图。图4为本专利技术方包层功率剥离器的热沉凹槽部分的局部示意图。图中，光纤100，光纤刻蚀段101，热沉200，热沉凹槽201，导热介质300，环形水冷通道400、壳体盖板500。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明。如图1、图2、图3、图4所示，去除高阶模式激光的包层功率剥离器，包含光纤、热沉200、导热介质300、环形水冷通道400、壳体盖板500；其特征在于：光纤100盘绕在热沉200的环形槽内，环形水冷通道400盘绕在热沉200的环形槽内，在热沉200的环形槽内设有若干热沉凹槽201，且悬空在热沉凹槽201上的光纤段表面刻蚀成不规则的V型槽形貌，并在热沉凹槽201上填充导热介质300，且导热介质300将光纤刻蚀段101全部覆盖包裹，将壳体盖板500对热沉200进行封装保护；所述光纤涂覆层的去除长度小于热沉凹槽的长度。实施例一环形水冷通道400盘绕在热沉200的环形槽内，截取一段规定长度的光纤，将其盘绕在热沉200的环形槽内，对悬空在热沉凹槽201上的光纤段做上记号，使用剥线钳剥掉所作标记处的光纤涂覆层，涂覆层剥离长度略小于热沉凹槽201长度；对剥掉涂覆层的裸纤进行机械加工形成光纤刻蚀段101，使其表面形成不规则的V型槽形貌；再将处理过后的光纤在装有洁净乙醇的超声清洗机中清洗干净，空气压缩枪吹干表面溶剂。将清洗后的光纤重新盘绕在热沉200上，光纤刻蚀段101悬空在热沉凹槽201中心；在热沉凹槽201处填充足量的导热介质300石墨粉，光纤刻蚀段101需全部覆盖包裹。将表面镀金的铝合金壳体盖板500对热沉进行封装保护。实施例二本实施例与实施例一的结构相同，不同之处是，所述热沉凹槽201中的导热介质300是碳化硅，所述壳体盖板500为镀镍的黄铜材质。以上所述之实施例只为本专利技术之较佳实施例，只是用于帮助理解本专利技术的方法及核心思想，并非以此限制本专利技术的实施范围。故凡依本专利技术之原理、形状所作的变化，均应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除高阶模式激光的包层功率剥离器，包含光纤、热沉、导热介质、环形水冷通道、壳体盖板；其特征在于：光纤盘绕在热沉的环形槽内，环形水冷通道盘绕在热沉的环形槽内，在热沉的环形槽内设有若干热沉凹槽，且悬空在热沉凹槽上的光纤段表面刻蚀成不规则的V型槽形貌，并在热沉凹槽上填充导热介质，且导热介质将刻蚀的光纤段全部覆盖包裹，将壳体盖板对热沉进行封装保护。

【技术特征摘要】
1.一种去除高阶模式激光的包层功率剥离器，包含光纤、热沉、导热介质、环形水冷通道、壳体盖板；其特征在于：光纤盘绕在热沉的环形槽内，环形水冷通道盘绕在热沉的环形槽内，在热沉的环形槽内设有若干热沉凹槽，且悬空在热沉凹槽上的光纤段表面刻蚀成不规则的V型槽形貌，并在热沉凹槽上填充导热介质，且导热介质将刻蚀的光纤段全部覆盖包裹，将壳体盖板对热沉进行封装保护。2.根据权利要求1所述的去除高阶模式激光的包层功率剥离器，其特征在于：所述导热介质为石墨粉、球型氧化铝、碳化硅中的一种或二种以上混合物。3.根据权利要求1所述的去除高阶模式激光的包层功率剥离器，其特征在于：所述壳体盖板为高反光的金属材质制成。4.根据权利要求1所述的去除高阶模式激光的包层功率剥...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆崛逵，
申请(专利权)人：武汉锐科光纤激光技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42