[发明专利]一种增加光纤损伤阈值的激光预处理方法

摘要

本发明公开了一种增加光纤损伤阈值的激光预处理方法，其步骤使用CO2激光器、He‑Ne激光器、二色镜、隔离器、分光镜、聚焦透镜、功率计等搭建预处理系统，其中两个激光器的输出光通过二色镜合为同轴光束，光束通过隔离器后被分光镜分为两束光，低能量光束反射后被第二功率计接收探测，高能量光束被会聚后辐照到光纤端面，被第一功率计接收探测；调节光纤端面位置，使光纤端面与入射光束的轴线垂直且聚焦光斑尺寸覆盖光纤纤芯；调节CO2激光器功率，即获得预处理传能光纤端面。本方法通过CO2激光器预处理传能光纤端面，减少其表层和亚表层的微缺陷，提高了传能光纤的损伤阈值，解决了高能激光传输系统的能量瓶颈问题。

主权项

一种增加光纤损伤阈值的激光预处理方法，该方法包括以下步骤：（1）、搭建传能光纤预处理系统使用CO2激光器（1）、He‑Ne激光器（2）、二色镜（3）、隔离器（4）、分光镜（5）、聚焦透镜（6）、第一功率计（8）、第二功率计（9）、光学支架（11）、五维调整架（12）搭建传能光纤预处理系统；光学支架（11）用于固定CO2激光器（1）、He‑Ne激光器（2）、二色镜（3）、隔离器（4）、分光镜（5）、聚焦透镜（6）、第一功率计（8）和第二功率计（9）；五维调整架（12）用于固定传能光纤（7）；系统分为横向光路与纵向光路，横向光路的器件从前向后依次为CO2激光器（1）、二色镜（3）、隔离器（4）、分光镜（5）、聚焦透镜（6）、第一功率计（8），纵向光路的器件包括He‑Ne激光器（2）和第二功率计（9）两部分；CO2激光器（1）位于横向光路的最前端；He‑Ne激光器（2）位于横向光路的垂直方向，位于二色镜（3）的上方，用于发出可见光，方便人眼观测调节光路；二色镜（3）与光束轴线（10）呈‑45°夹角，用于将CO2激光器（1）和He‑Ne激光器（2）的输出光合并为一束同轴激光；隔离器（4）由起偏器、法拉第旋转镜和检偏器组成，位于二色镜（3）之后，用于阻挡回光保护激光器；分光镜（5）位于隔离器（4）之后，与光束轴线（10）呈45°夹角，用于将光束分为能量比99:1的两束光；第二功率计（9）位于横向光路的垂直方向，位于分光镜（5）的上方，用于接收探测分光镜（5）反射的低能量光束；聚焦透镜（6）位于分光镜（5）之后，用于将高能量光束会聚为聚焦光斑；用于固定传能光纤（7）的五维调整架（12）位于聚焦透镜（6）之后；第一功率计（8）位于传能光纤（7）之后，用于接收探测通过传能光纤（7）的光束能量；（2）、获得待处理传能光纤端面第一步、使用光纤切割刀切割传能光纤（7），获得传能光纤初始端面；第二步、使用光纤研磨机对传能光纤端面（7‑1）进行粗糙度的研磨；第三步、使用CeO2抛光粉磨料对传能光纤端面（7‑1）进行抛光；第四步、使用去离子水冲洗传能光纤端面（7‑1），使用超声酒精清洗传能光纤端面（7‑1）；第五步、使用SEM显微镜检查传能光纤端面（7‑1），检查合格后将其固定于五维调整架（12）上；（3）、打开He‑Ne激光器（2），调节五维调整架（12），使传能光纤端面（7‑1）与光束轴线（10）垂直且传能光纤端面（7‑1）中心与聚焦透镜（6）聚焦后的光斑中心相重合；关闭He‑Ne激光器（2），打开CO2激光器（1），将CO2激光器（1）输出功率设为1W，利用远红外转光片判断聚焦光斑的大小、位置，调节传能光纤端面（7‑1），使传能光纤端面（7‑1）中心与聚焦光斑中心相同，且聚焦光斑尺寸覆盖传能光纤（7）的纤芯，关闭CO2激光器（1）；（4）、打开CO2激光器（1），CO2激光器（1）输出功率由0W增加至30W，然后再将CO2激光器（1）输出功率由30W降低至0W；（5）取下该传能光纤（7），进行下一个传能光纤端面（7‑1）的预处理。