一种基于套管方法的光纤合束器拉锥夹具与流程

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1.本实用新型属于光纤激光领域，尤其涉及一种基于套管方法的光纤合束器拉锥夹具。

背景技术：

2.激光具有方向性好、能量集中等优点，在通信、航天、科学研究、工业技术等领域具有广泛的应用，光纤激光器的核心器件之一则是光纤合束器，其性能对激光器的泵浦光耦合效率、输出激光光束质量、激光系统稳定性等参数有着重要影响，高合束效率高功率的光纤合束器是获得高功率光纤激光器的前提和保证。因此，高性能的光纤合束器已成为光纤激光领域研究的热点和关键问题。
3.光纤合束器的作用是将多根泵浦功率和中心信号功率合束到一根双包层光纤，按照泵浦方式分类主要分为端面泵浦和侧面泵浦两种，侧面泵浦的方式目前较为成熟的是2+1的结构，功率要进一步提高，需要采用6+1结构，而6+1侧面泵浦技术的系统结构一般比较复杂、耦合效率低、器件稳定性不好，因此不利于大功率的光纤激光输出和批量商业化，而端面泵浦则工艺相对简单、稳定，泵浦耦合效率非常高，因此高功率光纤激光器主要使用的是端面泵浦结构的光纤合束器。端面泵浦光纤合束器的主要实现可总结为五个步骤，即组束，拉锥，切割，熔接，封装。其中组束方法主要有两种，分别是扭转法和套管法。
4.使用套管法制作光纤合束器大致过程如下，将全部输入光纤的一端剥除涂覆层，露出裸纤，将裸纤部分插入内径略大于光纤束等效直径的玻璃管中，然后将套着石英管的光纤束放到拉锥机上进行加热拉锥，接下来的切割熔接步骤与上述过程类似。套管法避免了光纤束扭曲带来的不稳定性，但也存在一些天然的局限性，首先石英管的材质、尺寸、均匀性会显著影响合束器的性能，其次，套管合束器的泵纤拉锥比相对较大，泵浦高功率输出温升相对较高；另外由于做合束器用的玻璃管价格贵，导致套管法做的合束器成本也相对较高。

技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于套管方法的光纤合束器拉锥夹具，旨在解决利用现有光纤合束器拉锥夹具成本较高，光纤束扭曲带来的不稳定性的问题。
6.本实用新型采用如下技术方案：所述光纤合束器拉锥夹具包括基座，所述基座上有套管以及用于夹紧套管的夹紧块，所述夹紧块外侧还设有用于拉锥光纤束的拉锥组件，所述光纤合束器拉锥夹具还包括热源组件，所述热源组件作用于所述套管。
7.进一步的，所述基座上有导向结构，所述拉锥组件包括安装至对应导向结构的固定块，所述拉锥组件还包括气缸或者丝杆机构，所述气缸或者丝杆机构作用至对应的固定块。
8.进一步的，所述固定块与夹紧块高度一致。
9.本实用新型的有益效果是：本装置主要是将光纤束中间区域剥除涂覆层，露出裸纤，将裸纤部分插入内径略大于光纤束等效直径的套管中，之后将套管放置夹紧块上夹紧，再将光纤束两端一一固定在拉锥组件上，将热源组件抵至套管上后，使用拉锥组件拉锥所述光纤束，最后将拉锥后的光纤束在特定的位置处切断后与输出光纤熔接；在此过程中保持套管合束器光纤无扭转应力的优势，同时合束器的拉锥比控制到与扭转法一致的水平；套管可重复利用，显著降低合束器的成本；拉锥过程中热源不直接接触光纤束，避免热源表面的氧化物掉入合束器表面而污染合束器。
附图说明
10.图1是本实用新型提供一种基于套管方法的光纤合束器拉锥夹具结构示意图。
11.图2是本实用新型提供光纤束拉锥效果图。
具体实施方式
12.为了使本实用新型专利目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
13.为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
14.为了便于说明仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
15.结合图1-2所示，所述光纤合束器拉锥夹具包括基座7,所述基座上有套管1和用于夹紧套管的夹紧块2，所述夹紧块外侧还设有用于拉锥光纤束的拉锥组件4，所述光纤合束器拉锥夹具还包括热源组件5，所述热源组件作用于所述套管。
16.本装置主要是将光纤束中间区域剥除涂覆层，露出裸纤，将裸纤部分插入内径略大于光纤束等效直径的套管中，之后将套管放置夹紧块上夹紧，再将光纤束两端一一固定在拉锥组件上，将热源组件抵至套管上后，使用拉锥组件拉锥所述光纤束，最后将拉锥后的光纤束在特定的位置处切断后与输出光纤熔接。
17.在本实施例中所述套管选为耐高温陶瓷管(如氧化铝陶瓷，氧化锆陶瓷)，熔点高于2000℃，内径比光纤束等效直径大5μm左右以保证光纤束穿进去后能较好的贴合，当光纤束穿入陶瓷管并加热陶瓷管表面，内部光纤会软化并逐渐融合，且光纤不会与陶瓷管粘连，这样光纤束拉锥后取出来，陶瓷管可以重复利用。
18.本结构中，所述光纤束3包括信号光纤31和多根泵纤32，所述泵纤以信号光纤为中心进行排列。以便于在本装置的作用下将多根泵仟和信号光纤合束到一根双包层光纤。
19.作为一种优选结构，所述基座上有导向结构6，所述拉锥组件4包括安装至对应导向结构的固定块41，所述拉锥组件还包括气缸42或者丝杆机构，所述气缸或者丝杆机构作用至对应的固定块。
20.所述气缸或者丝杆机构驱动时通过所述导向机构带动固定块同步向外运动来完成对光纤束的拉锥，而所述导向机构一般为嵌入安装在基座上的滑座，滑座上设有用于固定光纤束两端的固定块，滑座侧端连接所述气缸或者丝杆机构。当滑座侧端连接的是丝杆机构时，丝杆机构包括电机，电机的输出轴为丝杆，而滑座内对应安装有丝杆套，电机的输出轴穿过所述丝杆套。驱动电机时，丝杆转动，丝杆套带动滑座沿丝杆向外运动；当滑座另
一端连接的是气缸时，驱动所述气缸，气缸的输出轴收缩带动所述滑座向外运动。以及来完成对光纤束的拉锥。所述固定块与夹紧块高度一致。当然也可以为滑槽或者其他的滑动导向机构。
21.举例说明：取长度为20cm，直径为250μm的信号光纤，将该信号光纤中间部分剥除8cm的涂层，并使用化学方法将包层250μm腐蚀至直径220μm，然后用酒精擦拭干净。另外取6根长度均为20cm，直径为250μm的泵纤，对应信号光纤对应位置剥除8cm的涂层，然后用酒精擦拭干净。
22.之后将所述信号光纤和泵纤的裸纤部分蘸少量酒精使光纤束黏在一起成正六边形排列，并且保证信号光纤位于该光纤束中间，之后将光纤束的裸纤部分完全放入内径为665μm，长度为5cm的高温陶瓷管中，陶瓷管另一端露出来1到2cm。之后将高温陶瓷管放入设置温度为85℃烤箱，烘烤1小时，将裸纤表面的酒精烤干。
23.当裸纤表面的酒精烤干后，将所述高温陶瓷管放置所述夹紧块上夹紧，再通过固定块将光纤束两端固定。启动拉锥程序，热源组件的热源火头对陶瓷管加热，所述热源火头可以是氢氧焰、石墨加热丝或者电极，将所述热源火头调试合适的加热温度、加热时间以及加热宽度，使得陶瓷管内的光纤软化并融为一体，并且此过程中所述气缸或者丝杆机构通过滑座带动所述固定块缓慢向外运动，将光纤束拉细至400μm位置，此时气缸或者丝杆机构停止运动。拉锥完成后将光纤束从光纤合束器拉锥夹具上取出,所述光纤束最终成为如图2所述。
24.使用切割刀将拉细的区域从中间切断，与剥除涂层并切平端面的长度为20cm，直径为400μm光纤进行熔接，即完成合束器半成品的制作，后续封装与常规合束器一致。
25.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于套管方法的光纤合束器拉锥夹具，其特征在于：所述光纤合束器拉锥夹具包括基座，所述基座上有套管以及用于夹紧套管的夹紧块，所述夹紧块外侧还设有用于拉锥光纤束的拉锥组件，所述光纤合束器拉锥夹具还包括热源组件，所述热源组件作用于所述套管。2.如权利要求1所述一种基于套管方法的光纤合束器拉锥夹具，其特征在于：所述基座上有导向结构，所述拉锥组件包括安装至对应导向结构的固定块，所述拉锥组件还包括气缸或者丝杆机构，所述气缸或者丝杆机构作用至对应的固定块。3.如权利要求2所述一种基于套管方法的光纤合束器拉锥夹具，其特征在于：所述固定块与夹紧块高度一致。

技术总结

本实用新型属于光纤激光领域，提供了一种基于套管方法的光纤合束器拉锥夹具，所述光纤合束器拉锥夹具包括基座，所述基座上有套管以及用于夹紧套管的夹紧块，所述夹紧块外侧还设有用于拉锥光纤束的拉锥组件，所述光纤合束器拉锥夹具还包括热源组件，所述热源组件作用于所述套管。本实用新型光纤合束器拉锥夹具完全保留了套管法的光纤应力小、结构稳定的特点，显著降低高功率泵浦输出光纤发热的问题；另外本夹具在拉锥过程在保证合束器不会与热源直接接触，避免了热源释放的一些杂质污染合束器，进一步保证了高功率的稳定性。进一步保证了高功率的稳定性。进一步保证了高功率的稳定性。