[发明专利]一种多光纤应力牵引扭转合束装置及其制造方法

说明书

本发明公开了一种多光纤应力牵引扭转合束装置及其制造方法，涉及光纤器件技术领域；其包括至少一个有源光纤放丝装置以及至少一个泵浦光纤放丝装置；还包括加热装置、旋转装置及收线装置，以使旋转装置转动带动其上泵浦光纤放丝装置旋转，并利用收线装置拉制泵浦光纤围绕有源光纤轴向扭转缠绕以使其侧面熔接；通过实施本技术方案，可有效解决现有侧向泵浦耦合技术难以实现泵浦光沿有源光纤轴向长距离侧面泵浦注入的技术问题，可有效实现泵浦光纤沿有源光纤轴向长距离熔接为一体，制得的复合功能光纤耦合效率高、结构稳定性好；且其制造工艺简单、制作效率高，复合功能光纤可实现千瓦级泵浦光注入且其热量分布均匀，可有效支持高功率激光工作。

技术领域

本发明涉及光纤器件技术领域，尤其涉及一种多光纤应力牵引扭转合束装置及其制造方法。

背景技术

高功率光纤激光器和高功率光纤放大器从问世以来，凭借其在光束质量、体积、效率和散热等方面的明显优势，现已经广泛应用于光纤通信、工业制造、激光切割、金属焊接、生物医疗和国防军事安全等民用工业和军事领域，已经成为各国研究热点之一且进展迅速。2009年，IPG公司报道单模光纤激光连续输出功率达到了10kW，近年来，国内多家单位也已经达到千瓦以上功率输出。

泵浦技术一般来说，指的是如何将泵浦光源的能量有效地耦合进入有源光纤、并被有源光纤纤芯有源掺杂介质离子吸收的方法或技术，因此泵浦技术一般也可称为耦合方法或耦合技术。目前大功率光纤激光器或光纤放大器都是采用双包层掺杂光纤，抽运光由包层进入进行高效泵浦，而要想获得高功率的激光输出，如何把抽运光高效地耦合到有源信号光纤的内包层是光纤激光器研究必须突破的关键核心技术。泵浦光的抽运耦合方式一般有两种：端面泵浦和侧向泵浦。其中端面泵浦方式转换效率高，但激光的输出功率受端面损伤阈值的限制，降低了泵浦光的耦合效率，也不利于散热控制，从而限制了泵浦光的最大入纤功率和输出激光的光束质量，难以实现数千瓦激光功率输出，由此不适合制作大功率光纤器件。而侧面泵浦方式是从有源信号光纤的侧面将抽运光耦合到光纤的内包层中，它不占用光纤的两端，抽运光在光纤中的分布更均匀，如此侧面泵浦耦打破了注入能量集中的阻碍，可以实现沿光纤长度上多点分布抽运，进而实现了更高的耦合效率。

但本申请发明人在实施本发明实施例过程中，发现现有侧向泵浦技术至少存在以下技术问题：现有侧面泵浦技术一是现有侧向泵浦是将有源光纤与泵浦光纤短距离光学接触，其实际上会限制泵浦吸收，无法实现很高的耦合效率，即难以支持更高功率的激光工作；现有技术二是对光纤束进行加热实现侧面熔接形成熔融一体的光纤束，然后另取光纤按合束区光纤分布排列进行端面对端面熔接，此处焊接难度高，且该制作方法制得的合束器在焊接点处发热严重，很难应用于高功率激光系统；现有技术三是采用泵浦光纤的端面与主光纤的内包层径向外表面相互熔接形成耦合区，泵浦光无法沿有源光纤轴向长距离侧面泵浦注入，且其端面熔接处仍旧发热严重，难以支持更高功率的激光工作；现有技术四是将多根光纤预制棒按照一定排列方式并焊接固定，然后在拉丝塔上完成拉制，形成光纤器件，拉制的光纤器件无法实现两端光纤的分开，即需要对拉制好的光纤器件两端进行剥离并重新涂覆，剥离难度非常大且容易造成光纤折断，并不利于光纤激光器或光纤放大器的高效稳定性集成，且其制造工艺繁琐复杂、工艺要求高。

发明内容

为解决上述现有侧向泵浦耦合技术难以实现泵浦光沿有源光纤轴向长距离侧面泵浦注入的技术问题，本发明的目的在于提供一种多光纤应力牵引扭转合束装置及其制造方法，其目的一在于可有效实现泵浦光纤沿有源光纤轴向长距离熔接为一体，泵浦光可沿有源光纤轴向长距离侧面泵浦注入，且注入泵浦光产生的热量均匀分布，可实现千瓦级的泵浦注入；其目的二在于其制作工艺简单，可实现泵浦光纤围绕有源光纤轴向扭转缠绕熔接合束，其复合功能光纤熔接合束区与分开区一次性完成，无需再次焊接，也无需对拉制好的光纤器件两端进行剥离并重新涂覆，其耦合效率高结构更加稳定，可有效支持高功率激光工作。

本发明采用的技术方案如下：

一种多光纤应力牵引扭转合束装置，包括