一种光纤包层高功率剥除组合装置和剥除方法

摘要

本发明公布了一种光纤包层高功率剥除组合装置和剥除方法，所述装置包括掩模板和光纤腐蚀装置；所述掩模板的进光端和出光端之间设有透光区和不透光区，所述透光区和所述不透光区相互间隔设置，并且所述透光区分段逐渐加宽，所述掩模板的一端设有旋转机构，所述旋转机构包括能够夹持光纤的夹持部；所述光纤腐蚀装置包括光纤固定立柱、酸液槽和升降台，所述光纤固定立柱内侧设有所述酸液槽。相比于现有技术，该发明没有滤光涂层，耐高温，适合高功率的需要；有效改善了普遍存在的剥除区局部温度过高问题，根据实验情况，初步可使局部温度降低50%左右，有效降低了由于局部发热引起的器件烧毁概率。

说明书

技术领域

本发明属于大功率光纤激光器技术领域，具体涉及一种光纤包层高功率剥除组合装置和剥除方法。

背景技术

​当前包层功率剥除器的制作工艺原理主要有以下几种：（1）涂层型：剥除外包层后加滤光涂层将包层光功率滤除的，该方法的缺点在于：剥除功率效率不高，涂层容易吸光耐高温差，而且区域温度分布差异大，容易局部烧毁。虽然有人试图通过，分不同长度段涂胶、加不同层折射率涂胶等方法来尽量减小以上提到的弊端。但也很难消除涂层吸收发热和耐高温差等缺点，难以承受高功率的需求。（2）镀膜型：双包层光纤的外包层剥除后，局部镀折射率高于内包层折射率的金属膜，此时光滤除达到剥除效果。这种方法耐高温会相对好，但是光纤镀膜工艺复杂，单次镀膜，只能镀半圆膜，功率效率不高，必须分两次镀膜才起到比较好的功率作用，制作成本高。（3）研磨平面型：通过研磨的方法将光纤内包层，磨去一部分，磨成一个平面，导致内包层变薄，使光从平面漏出达到功率剥除的效果。但由于这种方法，剥除区域非圆对称的缺陷，剥除功率效率有限，制造过程中实际光纤的研磨抛光成品率很难保证。（4）化学腐蚀型：通过化学腐蚀的方法，对内包层部分进行腐蚀，制作出凹凸不平的结构，使包层光外漏，达到包层功率剥除的目的，

化学腐蚀型方法相对于上述3种方法相比，剥除区域因为没有滤光膜，耐高温好，制作成本低，适合大功率剥除器的制作。

发明内容

（1）技术方案

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种光纤包层高功率剥除组合装置，所述装置包括掩模板和光纤腐蚀装置；

所述掩模板的进光端和出光端之间设有透光区和不透光区，所述透光区和所述不透光区相互间隔设置，并且所述透光区分段逐渐加宽，所述掩模板的一端设有旋转机构，所述旋转机构包括能够夹持光纤的夹持部；

所述光纤腐蚀装置包括光纤固定立柱、酸液槽和升降台，所述光纤固定立柱内侧设有所述酸液槽，所述升降台能够使得所述光纤固定立柱上下纵向移动，所述光纤固定立柱的上端内侧面设有光纤加持固定机构。

进一步地，所述旋转机构包括转动电机和设在转动电机转动轴上的所述夹持部，所述夹持部为螺栓夹持机构。

一种光纤包层高功率剥除方法，该方法采用所述光纤包层高功率剥除组合装置，首先制作所述透光区宽度不同的所述掩模板；然后剥除光纤的涂覆层，并在剥除涂覆层的光纤上涂光刻胶，曝光前将所述掩模板加到光纤上面，所述掩模板从进光端到出光端，所述透光区分段逐渐加宽，曝光过程通过所述旋转机构旋转光纤使光刻胶的透光区域充分曝光、显影，分段数和透光宽度，以及掩模板剥除长度，取决于光纤类型和酸的浓度；最后将光纤的两端分别固定在所述光纤固定立柱的上端，然后将光纤需要腐蚀的区域浸没在所述酸液槽中的氢氟酸溶液内，从光纤需要腐蚀的区域浸没在氢氟酸时刻算起，T₁时刻，升高L₁高度，T₂时刻升高L₂高度，T_n时刻升高L_n高度，具体时间间隔T和升高高度L通过光纤类型和氢氟酸浓度确定。这样操作的目的是使从光纤输入端到输出端，腐蚀深度逐渐加深，导致能量在功率剥除区得到了有效的平衡和分布，有效降低局部热点温度，从而提高器件耐高功率特性。

（2）有益效果

本发明的有益效果：

1、相比于现有技术没有滤光涂层，耐高温，适合高功率的需要；

2、有效改善了普遍存在的剥除区局部温度过高问题，根据实验情况，初步可使局部温度降低50%左右，有效降低了由于局部发热引起的器件烧毁概率；

3、功率效率高，可大于20dB，成本低，光纤包层高功率剥除装置简单，产品一致性高。

附图说明

图1为光纤包层高功率剥除组合装置中掩模板的结构示意图；

图2为光纤包层高功率剥除组合装置中腐蚀装置的结构示意图；

图3为光纤经过酸腐蚀后的效果示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一

如图1~2所示，本实施案例提供一种光纤包层高功率剥除组合装置，所述装置包括掩模板1和光纤腐蚀装置2；

所述掩模板1的进光端和出光端之间设有透光区101和不透光区102，所述透光区101和所述不透光区102相互间隔设置，并且所述透光区101分段逐渐加宽，所述掩模板1的一端设有旋转机构103，所述旋转机构103包括能够夹持光纤的夹持部；

所述光纤腐蚀装置2包括光纤固定立柱201、酸液槽202和升降台203，所述光纤固定立柱201内侧设有所述酸液槽202，所述升降台203能够使得所述光纤固定立柱201上下纵向移动，所述光纤固定立柱201的上端内侧面设有光纤加持固定机构204。所述旋转机构103包括转动电机和设在转动电机转动轴上的所述夹持部，所述夹持部为螺栓夹持机构。

一种光纤包层高功率剥除方法，该方法采用所述光纤包层高功率剥除组合装置，首先制作所述透光区101宽度不同的所述掩模板1；然后剥除光纤的涂覆层，并在剥除涂覆层的光纤上涂光刻胶，曝光前将所述掩模板1加到光纤上面，所述掩模板1从进光端到出光端，所述透光区101分段逐渐加宽，曝光过程通过所述旋转机构103旋转光纤使光刻胶的透光区域充分曝光、显影，分段数和透光宽度，以及掩模板剥除长度，取决于光纤类型和酸的浓度；最后将光纤的两端分别固定在所述光纤固定立柱201的上端，然后将光纤需要腐蚀的区域浸没在所述酸液槽202中的氢氟酸溶液内，从光纤需要腐蚀的区域浸没在氢氟酸时刻算起，T₁时刻，升高L₁高度，T₂时刻升高L₂高度，T_n时刻升高L_n高度，具体时间间隔T和升高高度L通过光纤类型和氢氟酸浓度确定。这样操作的目的是使从光纤输入端到输出端，腐蚀深度逐渐加深，导致能量在功率剥除区得到了有效的平衡和分布，有效降低局部热点温度，从而提高器件耐高功率特性。

如图3所示，该图为光纤经过酸腐蚀后的效果示意图，光纤的左右两端分别为光纤进光端301和光纤出光端302，所述光纤进光端301的侧面为涂覆层305，中间段为光纤腐蚀段304，光纤腐蚀段304的两边侧面为包层303。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。