一种泄漏双包层光纤中包层光的方法

摘要

一种泄漏双包层光纤中包层光的方法，本发明涉及泄漏双包层光纤中包层光的方法。本发明要解决现有泄漏双包层光纤中包层光的方法或存在导致光纤温度急剧上升，甚至烧毁光纤，或存在泄漏包层光的效率较低，或存在需要高精度的控制和较为复杂的制作过程的问题。方法：一、泄漏段的选择；二、化学试剂腐蚀泄漏；三、涂覆高折射率固化胶泄漏，即完成泄漏双包层光纤中包层光的方法。本发明用于一种泄漏双包层光纤中包层光的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及泄漏双包层光纤中包层光的方法。

背景技术

光纤激光器以其结构紧凑、维护简单、散热效果好、能量高、光路封闭、光束质量好 等优点成为目前激光器研究的热点和前沿，具有巨大发展空间和应用前景，是未来激光器 发展的方向。随着研究深入，光纤激光器的输出功率越来越高。2014年，武汉锐科公司 报道了10KW光纤激光器。

目前，大功率光纤激光器均采用包层泵浦技术，所使用的光纤为大芯径、双包层光纤。 包层泵浦技术的原理，是将泵浦光注入双包层光纤结构中数值孔径较大(0.46左右)的包 层里，泵浦光在包层里反射传输，穿过纤芯时激发稀土离子，形成粒子数翻转，最终输出 激光。限于光纤长度，包层中泵浦光不能被完全吸收，激光输出端的光纤包层里面仍有泵 浦光存在，所以光纤激光器输出光里除了包含有激光外，还有泵浦光，即包层光。

包层光对光纤激光器有两大危害：影响输出激光的光束质量和导致激光输出头发烫。 对于前者，包层光会使光束质量M²增大，给输出光束的准直整形带来困难；对于后者， 包层光导致的输出头发烫，会严重影响激光器的寿命，甚至会使激光器输出头烧毁，从而 逆向烧毁整台激光器。在实验中，5W左右的包层光，能使SMA905型号光纤激光器输出 头温度达到100度以上。

鉴于此，目前已有很多种方法来泄漏包层光。申请公开号为CN102255235A的专利， 提出了一种光纤表面微V型槽结构泄漏包层光的方法；申请公开号为CN103698845A的 专利，提出了一种多段、多方向的包层光泄漏结构。这两种方法都需要高精度的控制和较 为复杂的制作过程。而最常用的泄漏方法有涂覆高折射率固化胶和内包层腐蚀。涂覆高折 射率固化胶，是将双包层光纤涂覆层和外包层剥离，把高折射率固化胶涂覆于裸漏出来的 内包层，从而破坏包层内光的全反射传输，达到泄漏包层光的目的。这种方法泄漏包层光 的效率较高，但是高折射率涂覆层吸收包层光，会导致光纤温度急剧上升，甚至烧毁光纤。 实验中，10W左右的包层光即可引起高折射率涂覆层烧毁——这大大限制了光纤激光器 的最高输出功率。内包层腐蚀，是将双包层光纤的涂覆层和外包层剥离，漏出双包层光纤 的内包层，然后用化学试剂将内包层表面腐蚀成凸凹不平的粗糙结构。包层光经过腐蚀后 的内包层时，由于表面粗糙而不能全反射，最终从内包层泄漏出去。内包层腐蚀泄漏包层 光的效率较低，十几厘米的泄漏长度，只能泄露50％～70％左右的包层光。如要泄漏更多 包层光，需要很长的泄漏长度，这将导致光纤激光器体积增大(腐蚀的内包层脆弱，放置 时需要大的弯曲半径)。

发明内容

本发明要解决现有泄漏双包层光纤中包层光的方法或存在导致光纤温度急剧上升， 甚至烧毁光纤，或存在泄漏包层光的效率较低，或存在需要高精度的控制和较为复杂的制 作过程的问题，而提供一种泄漏双包层光纤中包层光的方法。

一种泄漏双包层光纤中包层光的方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、泄漏段的选择：在双包层光纤上选择一段为泄漏段，泄漏段内包含化学试剂腐 蚀泄漏段及高折射率固化胶泄漏段，沿着光在双包层光纤中的传播方向，光首先经过化学 试剂腐蚀泄漏段，然后经过高折射率固化胶泄漏段；

二、化学试剂腐蚀泄漏：首先将化学试剂腐蚀泄漏段的涂覆层和外包层剥除，裸露 出内包层，然后将化学试剂腐蚀泄漏段裸露出内包层的双包层光纤置于中腐蚀试剂中，腐 蚀20min～40min，得到含有化学试剂腐蚀泄漏段的双包层光纤；

所述的腐蚀试剂为可腐蚀SiO₂的试剂；

三、高折射率固化胶泄漏：将高折射率固化胶泄漏段的涂覆层和外包层剥除，裸露出 内包层，然后用高折射率固化胶涂覆高折射率固化胶泄漏段裸露出的内包层，固化，得到 含有化学试剂腐蚀泄漏段及高折射率固化胶泄漏段的双包层光纤，即完成泄漏双包层光纤 中包层光的方法。

所述的化学试剂腐蚀泄漏段泄漏后剩余的功率使得高折射率固化胶泄漏段不烧毁；高 折射率固化胶泄漏段的长度保证泄漏掉足够多的功率。

本发明的有益效果是：1、泄漏功率高。经过化学试剂腐蚀泄漏段泄漏后，到达高折 射率固化胶泄漏段的包层光功率减少很多，不会对高折射率固化胶造成烧毁性的损坏。相 比于单纯用高折射率固化胶泄漏，本方法可以泄漏更高功率的包层光。

2、泄漏长度短。由于高折射率固化胶泄漏段的泄漏效率高，所以相比于单纯腐蚀内 包层表面泄漏，本发明可以大大减小泄漏段的整体长度。

3、制作简单。相比于专利CN102255235A和CN103698845A专利，本发明仅需要剥 离涂覆层、溶液腐蚀、涂覆高折射率固化胶三个步骤，这三种操作均为光纤处理的基本操 作，可以机器操作，没有很高的操作精度要求，简单可靠。

4、化学试剂腐蚀泄漏段和高折射率固化胶泄漏段的长度视包层光功率而定，10W以 下的包层光，化学试剂腐蚀泄漏段长度为10cm以内，高折射率固化胶泄漏段长度为5cm 以内，当功率越高，泄漏段长度越长，因此，本发明适用于高功率的包层光。

本发明用于一种泄漏双包层光纤中包层光的方法。

附图说明

图1为本发明双包层光纤包层光泄漏结构示意图；1为化学试剂腐蚀泄漏段，2为高 折射率固化胶泄漏段，3为双包层光纤纤芯，4为内包层，5为涂覆层和外包层，6为双包 层光纤中光的传播方向。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的 任意组合。

具体实施方式一：结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种泄漏双包层 光纤中包层光的方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、泄漏段的选择：在双包层光纤上选择一段为泄漏段，泄漏段内包含化学试剂腐 蚀泄漏段及高折射率固化胶泄漏段，沿着光在双包层光纤中的传播方向，光首先经过化学 试剂腐蚀泄漏段，然后经过高折射率固化胶泄漏段；

二、化学试剂腐蚀泄漏：首先将化学试剂腐蚀泄漏段的涂覆层和外包层剥除，裸露 出内包层，然后将化学试剂腐蚀泄漏段裸露出内包层的双包层光纤置于中腐蚀试剂中，腐 蚀20min～40min，得到含有化学试剂腐蚀泄漏段的双包层光纤；

所述的腐蚀试剂为可腐蚀SiO₂的试剂；

三、高折射率固化胶泄漏：将高折射率固化胶泄漏段的涂覆层和外包层剥除，裸露出 内包层，然后用高折射率固化胶涂覆高折射率固化胶泄漏段裸露出的内包层，固化，得到 含有化学试剂腐蚀泄漏段及高折射率固化胶泄漏段的双包层光纤，即完成泄漏双包层光纤 中包层光的方法。

所述的化学试剂腐蚀泄漏段泄漏后剩余的功率使得高折射率固化胶泄漏段不烧毁；高 折射率固化胶泄漏段的长度保证泄漏掉足够多的功率。

所述的腐蚀试剂为能够将光纤内包层表面(化学成分为SiO₂)腐蚀成粗糙结构的高 浓度氢氟酸、饱和氟化氢钾溶液，或其他腐蚀玻璃的试剂。且腐蚀试剂只对SiO₂材质的 内包层有腐蚀作用，对外包层和涂覆层没有作用，所以得到表面粗糙的化学试剂腐蚀泄漏 段。

所述的高折射率固化胶，为商用的高折射率紫外固化胶，折射率比内包层折射率高。

本实施方式的有益效果是：1、泄漏功率高。经过化学试剂腐蚀泄漏段泄漏后，到达 高折射率固化胶泄漏段的包层光功率减少很多，不会对高折射率固化胶造成烧毁性的损 坏。相比于单纯用高折射率固化胶泄漏，本方法可以泄漏更高功率的包层光。

2、泄漏长度短。由于高折射率固化胶泄漏段的泄漏效率高，所以相比于单纯腐蚀内 包层表面泄漏，本发明可以大大减小泄漏段的整体长度。

3、制作简单。相比于专利CN102255235A和CN103698845A专利，本发明仅需要剥 离涂覆层、溶液腐蚀、涂覆高折射率固化胶三个步骤，这三种操作均为光纤处理的基本操 作，可以机器操作，没有很高的操作精度要求，简单可靠。

4、化学试剂腐蚀泄漏段和高折射率固化胶泄漏段的长度视包层光功率而定，10W以 下的包层光，化学试剂腐蚀泄漏段长度为10cm以内，高折射率固化胶泄漏段长度为5cm 以内，当功率越高，泄漏段长度越长，因此，本发明适用于高功率的包层光。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述的腐 蚀试剂为高浓度氢氟酸溶液或饱和的氟化氢钾溶液；所述的高浓度氢氟酸溶液的浓度40％ 以上。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤三中 所述的高折射率固化胶为高折射率紫外固化胶。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的高 折射率紫外固化胶为经过紫外灯固化后折射率大于内包层折射率的紫外固化胶。其它与具 体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的高 折射率紫外固化胶固化后涂覆层折射率为1.60～1.63。其它与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：当所述的 包层光的功率为10W以下时，化学试剂腐蚀泄漏段的长度为10cm以下，高折射率固化 胶泄漏段的长度为5cm以下。其它与具体实施方式一至五相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例所述的一种泄漏双包层光纤中包层光的方法，具体是按照以下步骤进行 的：

一、泄漏段的选择：在双包层光纤上选择一段为泄漏段，泄漏段内包含化学试剂腐 蚀泄漏段及高折射率固化胶泄漏段，沿着光在双包层光纤中的传播方向，光首先经过化学 试剂腐蚀泄漏段，然后经过高折射率固化胶泄漏段；

二、化学试剂腐蚀泄漏：首先将化学试剂腐蚀泄漏段的涂覆层和外包层剥除，裸露 出内包层，然后将化学试剂腐蚀泄漏段裸露出内包层的双包层光纤置于中腐蚀试剂中，腐 蚀35min，得到含有化学试剂腐蚀泄漏段的双包层光纤；

所述的腐蚀试剂为饱和的氟化氢钾溶液；

三、高折射率固化胶泄漏：将高折射率固化胶泄漏段的涂覆层和外包层剥除，裸露出 内包层，然后用高折射率固化胶涂覆高折射率固化胶泄漏段裸露出的内包层，固化，得到 含有化学试剂腐蚀泄漏段及高折射率固化胶泄漏段的双包层光纤，即完成泄漏双包层光纤 中包层光的方法。

所述的包层光的功率9.5W；所述的化学试剂腐蚀泄漏段的长度为5.3cm；所述的 高折射率固化胶泄漏段的长度为4cm；

所述的高折射率紫外固化胶具体为经过紫外灯固化后折射率大于内包层折射率的紫 外固化胶，固化后涂覆层折射率大约为1.62。

利用加装二色镜测试包层光滤除效果，本实施例制备的含有化学试剂腐蚀泄漏段及高 折射率固化胶泄漏段的双包层光纤最终可泄漏掉约9.2W左右包层光，SMA905输出头和 室温相差不大。

对比实验：

化学试剂腐蚀泄漏：首先将待泄漏包层光的双包层光纤的涂覆层和外包层剥除一 段，裸露出内包层，然后将裸露出内包层的双包层光纤置于中腐蚀试剂中，腐蚀35min， 得到含有化学试剂腐蚀泄漏段的双包层光纤；

所述的腐蚀试剂为饱和的氟化氢钾溶液；

所述的包层光的功率4.2W；所述的化学试剂腐蚀泄漏段的长度为11.2cm。

利用加装二色镜测试包层光滤除效果，本对比实验制备的含有化学试剂腐蚀泄漏段的 双包层光纤最终可泄漏掉约3.1W左右包层光，SMA905输出头温度为54°。