[发明专利]一种祛除包层光的方法、光纤及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种祛除包层光的方法、光纤及其制造方法。

背景技术

光纤激光器以其效率高、光束质量好、方便使用、稳定可靠等独特优势被广泛应用于材料加工、美容与医疗、军事科技、光纤通信等众多重大领域，取得了很好的社会和经济效益，已经形成了广泛的以光纤激光为代表的激光加工产业、激光医疗产业、激光通信产业、激光印刷产业、激光打标产业等等。随着应用领域的不断扩大和实际需求的不断提高，高输出功率是光纤激光器的重要发展方向，然而常规的光纤激光器都是将泵浦光直接耦合到直径小于10μm的单模光纤纤芯中，耦合效率低、难度大，耦合进掺杂光纤中的泵浦光很少，加之本身转换效率的限制，导致光纤激光器的输出功率较低。

以双包层光纤为基础出现的包层泵浦技术，为解决泵浦光耦合难的问题，提高光纤激光器的输出功率给出了解决方案：普通单模光纤全部的石英玻璃包层渐变为围绕稀土掺杂纤芯的第二个波导，相对于纤芯为10μm左右的普通单模光纤极大的增加了泵浦光的收集面积；较大的内包层包裹着较细的纤芯，随着入射泵浦光在包层中传播穿过纤芯的过程中，即被纤芯中的掺杂离子吸收产生粒子数反转形成激光。一方面，双包层光纤与纤芯形成的波导结构，使得产生的激光由于全反射只是严格的存在于单模纤芯中，保证了其输出激光良好的模式特性。另一方面，其内包层的结构尺寸较普通光纤的纤芯大很多，通常可达几百微米，降低了泵浦光耦合进入纤芯的难度，可把更大功率的泵浦光导入纤芯，使得光纤激光器也加入了高功率激光器的行列。

因此，高功率光纤激光器和放大器普遍采用了包层泵浦技术。随着包层泵浦技术的发展，存在螺旋光而吸收效率仅在50％左右的圆形内包层结构，已经逐渐演变成了能有效阻断螺旋光，且吸收效率更高的六边形、八边形、梅花形、D型等形状，然而由于波导结构本身、稀土离子吸收能力等限制不可能完全吸收泵浦光，各种各样改进后的双包层光纤对包层泵浦光的吸收效率普遍截止在90％左右，因此总会有至少10％的泵浦光不可能被纤芯吸收，存在于包层中随着激光一起输出。此外，加之实际制备的光纤难免有各种各样的缺陷，还有由于自发辐射、熔点处泄露以及芯层泄露而存在于包层中的光，所有这些未能被吸收、散射反射的各种在包层中传输的光均为“不需要的光”，都能沿着光纤传输增加系统高功率运行的负担，并降低输出激光光束质量和光谱纯度。因此，将光纤激光器及放大器系统中光纤包层传输的“不需要的光”滤除掉，对提高系统在高功率运行时的稳定性以及激光光束质量和光谱纯度具有非常重要的意义。

关于高功率光纤激光器包层光的滤除问题，现有技术中，已经有方法被公布，其基本原便是去除原有光纤的低折射率涂覆层，然后用高折射率材料进行再涂覆，利用全反射原理将包层中的光导入高折射率的涂覆层进行滤除。然而，由于再涂覆层本身为低燃点、高热阻的聚合物材料，大量进入再涂覆层的包层光便给导热性能差、易燃烧的涂层便给散热和稳定运行带了难题，因此，现有技术中并没有较好地解决祛除光纤中包层光的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种祛除包层光的方法、光纤及其制造方法，能够祛除光纤中的包层光并解决相应的散热问题。

本发明实施例是这样实现的：

提供了一种光纤的制造方法，所述光纤中的纤芯外周包覆光纤的包层，在光纤的包层外周涂覆金属涂层；在所述金属涂层的外周连接导热层；将所述导热层连接冷却板。

所述的一种光纤的制造方法，在涂覆金属涂层之前还包括：将光纤的包层放入氢氟酸溶液中进行刻蚀，使得包层表面形成凹凸粗糙的刻蚀层。

所述的一种光纤的制造方法，刻蚀完成后，冲洗干净光纤的包层表面残留的氢氟酸溶液并烘干。

所述的一种光纤的制造方法，在涂覆金属涂层之前还包括：将光纤的包层外周的涂覆层去除，使所述光纤的包层裸露在外。

所述的一种光纤的制造方法，所述金属涂层的材料为铋、锡、铟、铝、金这五种金属材料中的一种或者任意某几种这五种材料的合金。

所述的一种光纤的制造方法，涂覆金属涂层具体包括：将待涂覆光纤的两端夹持固定，使得光纤恰好位于金属涂层浇铸槽的中央位置，并保证其平行于金属涂层浇铸槽的底面及侧壁；将准备好的金属熔融液倒入金属浇铸槽中；静待10—60分钟使得金属浇铸槽的温度降至室温，轻轻敲打槽壁去掉金属浇铸槽只留下浇铸完毕的金属涂层。

所述的一种光纤的制造方法，在所述金属涂层的外周连接导热层具体包括：将浇铸完成的光纤平行放入并固定于热沉的中央位置；在浇铸完成的光纤周围敷设导热硅胶，在导热硅胶和热沉侧壁之间的空间填充石墨导热片。