[实用新型]一种光纤包层残余光能量滤除器及光纤合束器

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，尤其涉及一种光纤包层残余光能量滤除器及光纤合束器。

背景技术

光纤是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具，通常包括纤芯、包层和涂覆层。大功率光纤装置在使用时，通常存在以下问题：

1、大功率光纤泵浦能量及信号合束器件在高功率条件下使用，必须满足承受功率大、耦合效率高、损耗小的要求。即便如此，仍有部分光无法按照预期进入输出光纤的期望区域进行传输，如信号光逃离纤芯而进入玻璃包层、泵浦光逃离玻璃包层而进入有机材质的涂覆层。前者当信号光进入光纤的玻璃包层后，在单包层光纤中，这部分信号光又会进入光纤的外涂覆层，光被外涂覆层材料吸收从而产生热量；后者当泵浦光从光纤玻璃包层泄露到外涂覆层时，同样会在外涂覆层中产生大量的热量。当光功率达到瓦特以上级别时，泵浦合束器或信号合束器的输出光纤包层和外涂覆层中的倏逝波所产生的热量将使光纤温度急剧上升到高达近百摄氏度或更高，严重影响系统的稳定性和可靠性，恶劣情况下将导致光纤的断裂和燃烧。因此限制了系统的光功率的增加，这个问题成为信号合束器和泵浦合束器的一大瓶颈。

2、大功率光纤合束器在很高的功率条件下使用，难以避免会有来自输出端的部分光功率反馈，反馈光将沿着器件返回到输入端光纤，并且在输入端光纤的包层或涂覆层上转化成热，产生大量热量使输入端温度迅速上升，影响产品性能及稳定性，甚至对整个系统产生灾难性后果，限制功率的提升。

3、在光纤激光器或放大器的应用中，往往使用在具有高反射的金属材料的焊接和切割领域，从金属材料的反射光将进入到光纤激光器或放大器中，这部分反射光大部分会进入光纤激光器或放大器的输出光纤的玻璃包层中，进入输出光纤玻璃包层的光将消逝在涂覆层中从而产生热量。

4、在双包层增益光纤大功率全光纤激光器以及大功率全光纤放大器工作过程中，双包层增益光纤中既存在被激发或放大的激光，也存在泵浦光，前者是我们所需要的，而从有源光纤尾部出来的残余泵浦光能量将对激光光谱产生影响，为此需要滤除残余泵浦光，根据同样的道理，这部分残余泵浦光会在单包层光纤或者残余泵浦光滤除器中产生大量的热，从而导致系统可靠性的降低。

现有解决泵浦残余光问题的方法有制作光纤光栅、涂高折射率材料或者拉锥处理等方法，但在功率较大的情况下，上述方法将产生较大热量，光纤附近局部发热严重，对散热系统要求高。因此，光纤中残余泵浦光的发热问题成为业内亟待解决的一个技术问题之一。

显然，光纤包层或者涂覆层中残余光产生的热量对大功率光纤装置造成了很大的影响。目前解决方法主要是在发热区域进行机械散热，但由于发热距离比较长，而且距离光纤太近，散热十分困难，效果很差，而且系统的设计也会变得很复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤包层残余光能量滤除器，旨在解决光纤包层或者涂覆层中的残余光产生热量的问题，提高光纤装置的可靠性。

本实用新型是这样实现的，一种光纤包层残余光能量滤除器，包括纤芯、包层、包覆于所述包层之外的有限长度的折射率匹配介质层以及与所述折射率匹配介质层外表面接触的导光波导，所述折射率匹配介质层的折射率大于所述包层的折射率，并小于所述导光波导的折射率。

作为本实用新型的优选技术方案：

所述包层为单包层。

所述包层为双包层，所述双包层由内包层和外包层组成，所述外包层的一段被去除而露出内包层，在内包层的露出部分的外表面依次包覆有所述折射率匹配介质层和导光波导。

在所述包层的外表面设有涂覆层，所述折射率匹配介质层包覆于所述涂覆层的外表面，且所述折射率匹配介质层的折射率大于所述涂覆层的折射率。

在所述包层的外表面设有涂覆层，所述包覆层的一段被去除而露出包层，在包层的露出部分的外表面依次包覆有所述折射率匹配介质层和导光波导。

本实用新型的另一目的在于提供一种光纤合束器，包括多条输入光纤和与所述多条输入光纤耦合的一条输出光纤，所述输入光纤和输出光纤均包括纤芯和包层，所述包层之外包覆有有限长度的折射率匹配介质层以及与所述折射率匹配介质层外表面接触的导光波导，所述折射率匹配介质层的折射率大于所述包层的折射率，并小于所述导光波导的折射率。

作为本实用新型的优选技术方案：

所述多条输入光纤外部包覆的导光波导为一体结构且具有若干供所述输入光纤穿过的通孔，所述输入光纤一对一的穿过所述通孔，并通过所述折射率匹配介质层固定于所述导光波导中。