[发明专利]一种抑制传能光纤包层模式传播的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制传能光纤包层模式传播的方法，属于激光技术领域。

背景技术

传能光纤主要用于传输几十瓦以上功率的激光光束，具有使用简便、传输距离远、传输损耗小等优点，一般采用透镜压缩光束尺寸的方法将激光器的输出光束耦合导入传能光纤。为了使传能光纤输入端承受较大的功率密度和满足光纤连接器精密定位的需要，通常将传能光纤输入端一段长度的涂覆层去除。由于光源质量差、透镜球差等因素，可使得一部分光以大于光纤数值孔径的角度进入光纤并以包层模式在光纤内传播，该部分光降低了光纤传输光束的质量，增加了光斑尺寸和光束发散角，同时该部分光可进入光纤涂覆层并被涂覆层吸收，使光纤变热甚至烧毁。通过采用无球差的非球面透镜及较大的入射光束数值孔径容差设计可较大程度上避免传能光纤中包层模式的传播，存在耦合光学系统加工困难、成本高的缺点，较大的入射光束数值孔径容差设计将使激光光源耦合导入传能光纤的效率明显降低。

发明内容

本发明是这样实现的，见图1所示，传能光纤主要由输入端1、中间传输段2、输出端3构成。首先，采用物理或化学方法将输入端1的光纤涂覆层6去除一小段，使光纤包层5的外表面7暴露。然后，采用物理方法使输入端1的光纤包层5外表面粗糙化，见图3所示。最后，将处理完的传能光纤输入端装入各种类型的光纤连接器中使用。

本发明的技术效果在于，输入端1暴露的光纤包层5的外表面7经过粗糙化处理后使得包层模式传播光的损耗极大增加，从而导致以大角度入射到光纤中的激光光束在输入端1很快衰减，有效抑制了包层模式激光进入到中间传输段2，避免了包层模式激光进入光纤涂覆层6导致光纤涂覆层6由于激光吸收引起的损坏。同时，也会明显减少光纤输出端3的包层模式激光输出，提高光纤耦合输出的光束质量。

具体实施方式

如图1所示，传能光纤包括输入端1、中间传输段2、输出端3。输入端1、输出端3带有光纤连接器接口，方便光纤与激光光源、应用光学系统的连接。传能光纤的典型横截面结构如图2所示，光纤芯层4为传能光纤激光传输的介质，光纤包层5对光纤芯层4内传输的激光起到导引作用，光纤涂覆层6对传能光纤起保护作用。对输入端1内的一段传能光纤进行光纤涂覆层6去除和光纤包层5的外表面7的粗糙化处理以有效增加包层模式激光的损耗，如图3所示，为输入端1沿长度方向的光纤剖面结构。

下面结合实例说明本发明，输入端1为带有SMA905接口的激光耦合输入端；中间传输段2为带有保护套管的传能光纤，长度为1～2m；输出端3为带有SMA905接口的激光耦合输出端。采用浓硫酸加热浸泡或脉冲激光烧蚀方法对光纤输入端1内50mm长的传能光纤进行光纤涂覆层6的去除，采用800目金相砂纸对光纤包层5裸露的外表面7进行磨沙处理，然后装配SMA905光纤连接器。传能光纤的数值孔径(NA)为0.22，采用与光纤端面法线成15度的平行激光束耦合进入输入端1，在输出端3观测不到明显激光输出，说明入射激光在输入端1以包层模式传播时由于包层5的外表面7的磨沙处理而发生界面漫反射，导致包层模式激光在输入端1全部损失。