一种端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法与流程

本发明涉及泵浦光耦合，更具体地说，它涉及一种端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法。

背景技术：

1、现有光纤激光器的泵浦光耦合技术中，常见的有端面泵浦技术和侧面泵浦技术。其中，端面泵浦技术是指一束或多束泵浦光耦合到光纤端面中去；侧面泵浦技术是指泵浦光耦合到光纤的一侧，通过耦合器耦合到光纤的外包层中。

2、目前，高功率光纤激光器在工业加工等领域中发挥着重要的作用，泵浦光的耦合方式是制约高功率光纤激光器发展的瓶颈。在高功率光纤激光器中，泵浦光耦合进大模场双包层增益光纤的泵浦方式常见的有两种方式:端面泵浦方式和侧面泵浦方式。端面泵浦方式分为空间耦合和光纤熔接耦合，过高的泵浦光容易在双包层光纤的端面熔点处及增益光纤近端造成较大的发热，极易烧毁光纤及熔点。对于侧面泵浦方式，耦合点不受限制、耦合点通过功率较小，有效解决了端面泵浦的问题，较易实现高功率输出。但侧面泵浦方式相对于端面泵浦方式，工艺难度大，其性能还有待提高，无法满足超高功率光纤激光器级联泵浦的需求。有一种新型的泵浦耦合技术称之为分布式侧面泵浦耦合(也有称gt-wave)技术，泵浦光纤与激光增益光纤通过近距离物理接触产生倏逝波耦合过程，将泵浦光纤中的泵浦光耦合至相邻的增益光纤中，激发增益介质，产生激光。该耦合过程不是在极短的传输距离内完成，而是由于耦合过来的泵浦光的消耗作用而不断发生，所以不会在泵浦光纤和增益光纤的接触点产生大量的热量，整体结构发热比较均匀，利于热管理，且泵浦光和信号光的插入损耗极低。

3、现有技术中，熔融拉锥过程需要在高温火焰中对多根光纤进行精密加热和拉伸。特别是套管法或扭转法对光纤的精密对准、腐蚀深度以及拉锥时的温度、速度和长度等参数要求极高。

技术实现思路

1、本发明提供了一种端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，实现了从独立预制棒拉丝到准一体组件拉丝再到可控分离的过程。

2、第一方面，本发明提供一种端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，包括以下步骤：

3、根据待制备的分布式侧面泵浦耦合光纤的尺寸参数要求，确定制备其需要的泵浦光纤预制棒的根数n，并根据体积守恒原理计算需要的泵浦光纤预制棒和增益光纤预制棒的直径、长度尺寸；所述n2；

4、根据步骤1计算的尺寸，制备1根增益光纤预制棒和n根泵浦光纤预制棒，并对其进行抛光；

5、将抛光后的增益光纤预制棒和泵浦光纤预制棒，按照增益光纤预制棒位于中心，n根泵浦光纤预制棒均布在其四周，相互间轴线平行且相互间均存在间隙的排布方式，一端焊接在石英把棒上，另一端焊接配重石英块，制成预制棒组件；

6、将预制棒组件的石英把棒一端夹持固定，另一端伸入加热系统中，进行加热并掉头，得到n+1根(1)制得的光纤料头；所述根光纤料头为n+1根光纤丝融合而成，拉丝速度为8~25m/s，拉丝温度为1600~2000℃，将所述根光纤料头穿过限位模具上孔后进入涂覆模具中完成涂覆；

7、将n+1根光纤料头，按照步骤3的排布方式分别对应地穿过至少一个限位模具上的n+1个过孔后，牵引进入涂覆模具中，合束并涂覆；要求所述限位模具上供光纤料头通过的n+1个过孔中，位于中心的过孔的轴线位于拉丝中心线上，进行丝径测量、反馈；

8、对涂覆后的光纤进行固化，即得端口可分离的侧面泵浦耦合光纤；

9、通过收丝辊轮组对固化后的光纤进行收丝绕制处理。

10、优选的，对步骤4得到的n+1根光纤料头进行局部点接触融合形成准一体组件。

11、优选的，在进入加热系统之前，将多根裸光纤进行精密排列，多根光纤在表面张力的作用下，接触面会从点接触变为面接触。

12、优选的，步骤5中，将涂覆层剥掉，然后将多股裸光纤形成的整体置于氢氟酸溶液中进行浸泡，让接触面的玻璃反应后自行分开，再将自行分开后的多股裸光纤进行涂敷。

13、优选的，步骤5中，具体包括以下步骤：

14、s1.将多股光纤待分离区域的涂覆层去除，确保玻璃表面干净，无残胶；

15、s2.将剥离了涂覆层的多股光纤端头垂直悬挂，浸入氢氟酸溶液中，液面高于需要分离的裸纤段；

16、s3. 在光纤一端注入光源，另一端监测光功率，当包层或连接层被腐蚀到特定程度，传输模式会发生改变，光功率会出现突变，立即取出，中和清洗，干燥。

17、优选的，所述氢氟酸溶液的浓度为5%~40%，浸泡后的侵蚀速率为0.05~0.88mm/h。

18、优选的，步骤6中，所述对涂覆后的光纤进行固化是采用紫外固化炉对涂覆后的光纤进行固化。

19、优选的，步骤4中所述的加热系统为石墨炉加热系统、火焰炉加热系统或者高频炉加热系统。

20、优选的，步骤2中，所述抛光为机械抛光、火焰抛光、酸蚀抛光中的至少一种。

21、第二方面，本发明提供一种包括由上至下依次设置的夹持系统、加热系统、至少一个限位模具、涂覆模具以及紫外固化炉；

22、所述夹持系统用于夹持固定预制棒组件的石英把棒一端；

23、所述加热系统用于对预制棒组件加热并掉头；

24、所述限位模具上设置有n+1个过孔，且按照一个过孔位于中心，其余n个过孔均布在其四周，并且其余n个过孔的孔中心位于同一个圆上的排布方式排布；所述n等于预制棒组件中泵浦光纤预制棒的数量；所述限位模具上位于中心的过孔的轴线位于拉丝中心线上。

25、综上所述，本发明具有以下有益效果：

26、本发明中多股裸光纤在出拉丝炉时是微微接触的，形成一个整体便于有效测量直径，完成涂敷拉丝后，为便于将多股裸光纤独立分开，可将涂覆层剥掉，然后将多股裸光纤形成的整体置于氢氟酸中进行短时间浸泡，让接触面的玻璃反应掉就自行分开了，再将自行分开后的多股裸光纤进行涂敷。

27、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的保护范围。

1.一种端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，其特征在于，对步骤（4）得到的n+1根光纤料头进行局部点接触融合形成准一体组件。

3.根据权利要求1所述端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，其特征在于，在进入加热系统之前，将多根裸光纤进行精密排列，多根光纤在表面张力的作用下，接触面会从点接触变为面接触。

4.根据权利要求1所述端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，其特征在于，步骤（5）中，将涂覆层剥掉，然后将多股裸光纤形成的整体置于氢氟酸溶液中进行浸泡，接触面的玻璃反应后自行分开，再将自行分开后的多股裸光纤进行涂敷。

5.根据权利要求4所述端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，其特征在于，步骤（5）中，具体包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液的浓度为5%~40%，浸泡后的侵蚀速率为0.05~0.88mm/h。

7.根据权利要求1所述端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，其特征在于，步骤6中，所述对涂覆后的光纤进行固化是采用紫外固化炉对涂覆后的光纤进行固化。

8.根据权利要求1所述端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，其特征在于，步骤4中所述的加热系统为石墨炉加热系统、火焰炉加热系统或者高频炉加热系统。

9.根据权利要求1所述端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制方法，其特征在于，步骤2中，所述抛光为机械抛光、火焰抛光、酸蚀抛光中的至少一种。

10.一种端口可分离的侧面泵浦耦合光纤在线拉制制备系统，其特征在于，包括由上至下依次设置的夹持系统、加热系统、至少一个限位模具、涂覆模具以及紫外固化炉；