一種高功率全光纖激光器指示光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高功率全光纖激光器指示光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]同軸指示光的加入對于全光纖激光器有著重要作用。首先，同軸指示光常采用紅光或者綠光等可見光，對于非可見光激光器，便于其后續(xù)光路的調(diào)節(jié)，且指示光功率的較低，大大降低了高功率激光器光路調(diào)節(jié)時的風險。再者，對于全光纖激光器，使用同軸指示光，可快速檢查處整段光路的光纖上哪處有斷路、損傷，方便激光器的維修保養(yǎng)。
[0003]要在全光纖激光器加入同軸指示光，其需要在光纖鏈路的始端中注入指示光，但高功率全光纖激光器在始端的反向信號光功率較高，若直接將指示光激光器熔入始端，反向信號光會直接將指示光激光器打壞。為此，加入高功率全光纖激光器同軸指示光的要點在于保證指示光前向傳輸?shù)耐瑫r，處理掉始端的反向信號光。中國專利“一種光纖激光器的指示光發(fā)生裝置”(專利號CN 104216197 A)，主要通過光束整形望遠鏡將指示光空間耦合進輸出光纖，雖然原理結(jié)構(gòu)簡單，但存在調(diào)節(jié)困難，穩(wěn)定性不佳的問題。美國專利“Precis1n light-guiding terminal for optical fibers，，(專利號 US 5479543)其米用在光纖始端粘合上耦合頭的形式，耦合頭表面呈橢圓等形狀，使指示光在耦合進光纖的同時保證了空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，但對于高功率光纖激光器，這種結(jié)構(gòu)不能夠耐受較高功率的反向信號光，故此結(jié)構(gòu)不適宜在高功率光纖激光器中使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種高功率全光纖激光器指示光裝置的技術(shù)方案，該方案能在全光纖鏈路中注入指示光的同時，有效處理掉光纖鏈路的反向信號光，保障指示激光器的安全，為全光纖結(jié)構(gòu)高功率激光器的工程化提供技術(shù)手段。
[0005]本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的:一種高功率全光纖激光器指示光裝置，其特征是:包括有尾纖輸出的指示光激光器、合束器、高功率環(huán)形器、激光器系統(tǒng)和石英管；高功率環(huán)形器包括有三個端口，端口分別為portl、port2和port3 ;指示光激光器的尾纖輸出端與portl端口連接；合束器的信號輸入端與port2端口相連接；適應管內(nèi)設(shè)置有無芯光纖；無芯光纖與port3端口連接；合束器的輸出端與激光器系統(tǒng)連接。
[0006]作為本方案的優(yōu)選:無芯光纖的長度大于DXr^3l /2NA，其中D為無芯光纖直徑，NA為環(huán)形器Port3光纖數(shù)值孔徑，石英折射率。
[0007]作為本方案的優(yōu)選:無芯光纖的表面進行腐蝕處理；無芯光纖通過混合有Al2O3粉末的低折射率膠水固化在石英管內(nèi)。
[0008]作為本方案的優(yōu)選:高功率環(huán)形器的耐受功率大于激光器系統(tǒng)的反向信號光功率。
[0009]本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于在該方案中高功率環(huán)形器分別與指示光激光器、激光器系統(tǒng)鏈路和無芯光纖連接，高功率環(huán)形器將可見指示光從portl導入port2，從而將指示光導入到激光器系統(tǒng)鏈路中。同時，高功率激光器將激光器系統(tǒng)的反向信號光從port2導入到port3，即將反向信號光導入到無芯光纖，防止將指示光激光器打壞。進一步，對于導入到無芯光纖內(nèi)的反向信號光，首先通過無芯光纖，將反向信號光進行擴束，降低其功率密度，而后通過無芯光纖表面腐蝕層和填充有Al2O3粉末的膠體，將反向信號光從無芯光纖中勻化導出從而不產(chǎn)生明顯熱點，使較高功率的反向信號光得到有效處理，保證整個激光器鏈路的安全穩(wěn)定。
[0010]由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實質(zhì)性特點和進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中，I為指示光激光器，2為portl端口，3為高功率環(huán)形器，4為port2端口，5為port3端口，6為石英管，7為無芯光纖，8為合束器，9為激光器系統(tǒng)，10為可見指示光，11為反向信號光。
【具體實施方式】
[0013]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0014]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0015]如圖1
本發(fā)明涉及的指示光激光器放置在整個激光鏈路的始端，同時由于要求指示光跟激光信號是同軸，故對于常見MOPA結(jié)構(gòu)全光纖激光器，通常使用(N+l) X I合束器的輸入信號端與指示光輸出端相熔接，使指示光順利進入整個激光信號鏈路中。優(yōu)選的，指示光發(fā)生器常常選用可見光紅光波段(λ =635nm)尾纖輸出單模半導體激光器，其具有體積緊湊和可見亮度高的優(yōu)點，同時能保證整個指示光裝置的全光纖化。
[0016]同時，由于后續(xù)高功率激光器的反向信號光功率較高，若直接將指示光激光器與合束器輸入端相熔接，較強的反向信號光會直接注入指示光激光器內(nèi)部，將指示光激光器內(nèi)部發(fā)光單元打壞。為此，在指示光激光器和合束器及后續(xù)激光鏈路輸入端之間加入高功率光纖環(huán)形器。將高功率環(huán)形器的Portl端口與指示光激光器的尾纖相熔接，而Port2端口與合束器及后續(xù)激光鏈路輸入端相熔接，Port3端口與一段無芯光纖相熔接。高功率環(huán)形器的工作原理是其能將來自Portl端口的指示光傳輸?shù)絇ort2端口，同時將來自Port2端口的反向激光信號導入到Port3端口處，從而起到既能傳導指示激光，又可以隔絕反向信號光進入指示光激光器的目的，以保護指示光裝置安全可靠。
[0017]為了安全處理掉導入到Port3端口處的較高功率反向激光信號，使用一段剝?nèi)ネ扛矊拥臒o芯光纖與Port3端口光纖相熔接，使反向激光信號經(jīng)無芯光纖傳輸后，得到充分擴束，從而降低反向信號光的功率密度。優(yōu)選的，為了使反向信號光能得到充分擴束，建議無芯光纖長度大于DXn石英/2NA (D為光纖包層直徑，NA為反向信號光的數(shù)值孔徑，η石英為石英折射率)，這樣反向信號光可打到無芯光纖的包層表面。進一步，優(yōu)選的，為了讓打到無芯光纖包層表面的反向信號光能較為均勻得到導出，將無芯光纖包層表面做毛化腐蝕，使反向信號光在毛化表面發(fā)生散射，從而進一步降低其功率密度。為了保護毛化腐蝕后的無芯裸光纖，使用石英管(槽)將該部分包裹，并填充混合有Al2O3粉末的低折射率膠水，予以固化，從而最終安全地導出反向信號光。
[0018]實用過程中，需要注意的幾點:
①從指示光激光器的實用性考慮，通常選擇人眼反應靈敏的可見紅光或綠光。從亮度和安全性考慮，其功率約為mW到百mW量級。從系統(tǒng)的全光纖、緊湊化方面考慮，應選擇尾纖輸出單模半導體激光器。
[0019]②由于全光纖激光器的反向信號光功率較高，故應選擇耐受功率大于反向信號光功率的高功率環(huán)形器。對于高功率全光纖激光器，環(huán)形器應選擇百mW至瓦量級的產(chǎn)品。同時，為了減小熔接損耗，應保證環(huán)形器各個端口的光纖種類與指示光激光器和后續(xù)激光鏈路相匹配。
[0020]③為了方便無芯光纖和環(huán)形器Port3端口的熔接操作，選擇一段較長距離的帶涂覆層的無芯光纖先與環(huán)形器Port3端口熔接，而后再使用熱剝鉗或相應溶劑剝離掉無芯光纖的涂覆層，最后再使用如氫氟酸等溶劑對無芯光纖段進行表面腐蝕毛化處理。
[0021]④優(yōu)選的，為了讓從無芯光纖包層表面散射的光均勻?qū)С?，選用折射率低于石英的低折射率紫外固化膠水填充無芯光纖和石英管(槽)的間隙，如DR)016，并在膠體內(nèi)部混合有Al2O3粉末。不選用高折膠是為了防止散射光被很快導出，使該段功率密度過高，威脅激光器的安全穩(wěn)定。
[0022]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權(quán)利要求限定。
[0023]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項】
1.一種高功率全光纖激光器指示光裝置，其特征是:包括有尾纖輸出的指示光激光器、合束器、高功率環(huán)形器、激光器系統(tǒng)和石英管；所述高功率環(huán)形器包括有三個端口，端口分別為portl、port2和port3 ;所述指示光激光器的尾纖輸出端與portl端口連接；所述合束器的信號輸入端與port2端口相連接；所述適應管內(nèi)設(shè)置有無芯光纖；所述無芯光纖與port3端口連接；所述合束器的輸出端與激光器系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率全光纖激光器指示光裝置，其特征是:所述無芯光纖的長度大于DXr^3l /2NA，其中D為無芯光纖直徑，NA為環(huán)形器Port3光纖數(shù)值孔徑，Ii53l為石英折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率全光纖激光器指示光裝置，其特征是:所述無芯光纖的表面進行腐蝕處理；所述無芯光纖通過混合有Al2O3粉末的低折射率膠水固化在石英管內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率全光纖激光器指示光裝置，其特征是:所述高功率環(huán)形器的耐受功率大于激光器系統(tǒng)的反向信號光功率。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高功率全光纖激光器指示光裝置的技術(shù)方案，該方案包括有尾纖輸出的指示光激光器、合束器、高功率環(huán)形器、激光器系統(tǒng)和石英管；高功率環(huán)形器包括有三個端口，端口分別為port1、port2和port3；指示光激光器的尾纖輸出端與port1端口連接；合束器的信號輸入端與port2端口相連接；適應管內(nèi)設(shè)置有無芯光纖；無芯光纖與port3端口連接；合束器的輸出端與激光器系統(tǒng)連接。該方案能在全光纖鏈路中注入指示光的同時，有效處理掉光纖鏈路的反向信號光，保障指示激光器的安全，為全光纖結(jié)構(gòu)高功率激光器的工程化提供技術(shù)手段。
【IPC分類】H01S3-083, H01S3-10, H01S3-067
【公開號】CN104810711
【申請?zhí)枴緾N201510272979
【發(fā)明人】李騰龍, 馬毅, 孫殷宏
【申請人】中國工程物理研究院應用電子學研究所
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月26日