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光纤激光器有哪些输出功率的影响

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光纤激光器有哪些输出功率的影响

发布日期:2014-11-27 00:00 来源:http://www。gsflgq。cn 点击:

1、前  言

    光纤是圆柱形介质波导由纤芯、包层和涂敷层3有些构成,通常单模和多模光纤的纤芯直径分别为5~15μm和40~100μm,包层直径大约为125~600μm。通过处置的光纤端面,抱负状况是一个润滑平面。但实践中,光纤端面的加工通常不能到达抱负状况,例如抛光不抱负、有划痕、外表或边际破碎损害等等,都将使端面状况复杂化。关于光纤与激光器中其它元件的耦合以及光纤之间的熔接来说,需求光纤端部有必要有润滑平坦的外表,否则会增大损耗。这篇文章分类介绍了光纤损耗发生的缘由,通过试验验证了光纤端面质量对光纤激光器输出功率的影响,研究了光纤端面处置技能流程,剖析了光纤端面的切开和研磨办法,对进程提出了具体需求,为同类激光器的研发供给了参阅根据。


2、光纤损耗品种

2.1光纤本征损耗

    光纤本征损耗即光纤固有损耗,首要因为光纤机基质资料石英玻璃自身缺陷和富含金属过渡杂质和OH- ,使光在传输进程中发生散射、吸收和色散,通常可分为散射损耗,吸收损耗和色散损耗。其间散射损耗是因为资料中原子密度的涨落,在冷凝进程中形成密度不均匀以及密度涨落形成浓度不均匀而发生的。吸收损耗是因为纤芯富含金属过渡杂质和OH-吸收光,特别是在红外和紫外光谱区玻璃存在固有吸收。光纤色散依照发生的缘由可分为三类,即资料色散、波导色散和模间色散。其间单模光纤是以基模传输,故没有模间色散。在单模光纤本征要素中,对衔接损耗影响最大的是模场直径。单模光纤本征要素致使的衔接损耗大约为0。014dB,当模场直径失配20%时,将发生0。2dB的衔接损耗[1]。多模光纤的归一化频率V>2。404,有多个波导形式传输,V值越大,形式越多,除了资料色散和波导色散,还有模间色散,通常模间色散占首要方位。所谓模间色散,是指光纤不一样形式在同一频率下的相位常数β不一样,因而群速度不一样而致使的色散。

    此外,光纤几许参数如光纤芯径、包层外径、芯/包层同心度、不圆度,光学参数如相对折射率、最大理论数值孔径等,只需一项或多项失配,都将发生不一样程度的本征损耗。

2.2光纤附加损耗

    光纤的附加损耗通常由辐射损耗和运用损耗构成。其间辐射损耗是因为光纤拉制技能、光纤直径、椭圆度的动摇、套塑层温度改动的胀缩和涂层低温缩短致使光纤微弯所造成的;运用损耗是因为光纤的张力、弯曲、揉捏形成的宏弯和微弯所造成的使的损耗。

3、试验设备与成果

    掺Er3+光纤环形腔激光器试验设备如图1所示,泵浦光由波长980nmLD尾纤输出,经波分复用器(WDM)耦合进入环形光纤谐振腔,通过耦合器分光后输出激光。其间光纤光栅中间波长为1546.3nm,掺Er3+光纤长度为3m,掺杂浓度为400ppm,隔离器作业波长规模为1535~1565nm,各元件插入损耗均为0.4dB,经上述设备输出功率与输入功率的联系曲线如图2所示,最大输出功率可达16.9mW。但因为光纤激光器各个部件之间均熔接在一起,插入损耗和熔接损耗对悉数系统具有非常大的影响。在熔接质量比较好的状况下,整体光光功率可达5.3%,在光纤焊接较差的状况下,焊点漏光严峻,用变换片能够看到显着的泵浦光走漏,严峻影响整体光光功率,二者功率相差23%摆布。因而如何下降腔内熔接损耗是影响激光器输出功率的要害要素。

4、光纤端面处置

    光纤端面处置也称为端面制备,是光纤技能中的要害工序,首要包含剥覆、清洗和切开三个环节。端面质量直接影响光纤激光器的泵浦光耦合功率和激光输出功率。

4.1光纤涂覆层的剥除

    去掉光纤涂覆层是光纤端面处置的第一步。能够用剥线钳和刀片两种办法进行剥除。当选用剥线钳剥除时,左手拇指和食指捏紧光纤,所露长度为5cm摆布,余纤在无名指和小拇指之间天然打弯,以添加力度,避免打滑,剥线钳应与光纤笔直,上方向内歪斜必定视点,然后用钳口悄悄卡住光纤,右手随之用力,顺光纤轴向平推出去,悉数进程要天然流通,争夺一次成功;当选用刀片剥除时,首先用浓硫酸浸泡3~5cm长的光纤端头1~2分钟,用酒精棉擦洗洁净[2]。左手捏紧光纤,持纤要平,避免打滑,右手用刀片沿光纤向端头方向,与光纤成必定歪斜视点,依次剥除外表涂敷层聚合物资料,选用这种办法克服了选用化学溶剂法长期浸泡光纤腐蚀严峻的缺陷,而且比用剥线钳或刀片直接刮除更简单、去掉更洁净,不易损害光纤包层旁边面有些。

4.2包层外表的清洗

    调查光纤剥除有些的包层是不是悉数去掉,若有残留有必要去掉,如有极少量不易剥除的涂覆层,可用棉球沾适当酒精,边浸渍,边擦除。将脱脂棉撕成层面平坦的扇形小块,沾少量酒精(以两指相捏无溢出为宜),折成V形,夹住已剥覆的光纤,顺光纤轴向擦洗,力争一次成功,一块棉花运用2~3次后要及时替换,每次要运用棉花的不一样部位和层面,这样既可进步棉花利用率,又避免对光纤包层外表的二次污染。

4.3光纤端面切开

山东11选5    切开是光纤端面制备中最要害的步骤,精细优质的切刀是根底,严厉科学的操作规范是保证。常用切刀有笔式切开刀和台式光纤切开刀。运用笔式切开刀切开光纤时,光纤放置在手指上,另一手持刀在距离端头5mm摆布的方位处沿笔直光纤轴线方向切开光纤,然后悄悄将切除的端头取下;运用台式光纤切开刀进行操作时,首先要清洗切刀刀片、放置光纤的V型槽和定位压板,并调整切刀方位使其摆放平稳。切开时动作要平稳天然,勿重、勿急,避免断纤、斜角、毛刺和裂缝等不良端面的发生[3]。

    外表的清洗和切开的时刻应严密衔接,不行间隔过长,特别是已制备的端面切勿放在浑浊的空气中。移动时要轻拿轻放,避免与其它物件擦碰。

5、光纤端面研磨

5。1研磨技能

    影响端面研磨质量的首要要素首要有光纤的装置与定位、端面研磨和查看及测验。其间研磨及测验有些对研发优质光纤端面最为要害。直接影响光纤端面研磨作用的首要要素有:工作稳定,研磨砂纸颗粒均匀、准确运用研磨片、以及研磨参数设置(压力和时刻)[4]。

    当前运用的研磨机按其工作原理通常可分红齿轮传动,皮带传动及连竿传动三类。选用齿轮传动方法,通常马力较强,稳定性较高;选用皮带传动方法,通常马力较小,其转速在高压状况下易发生改动,此外皮带随时刻老化后简单出现问题;选用连竿式传动方法,噪音较大,稳定性较低,机身简单颤动而且压力偏低。

    在加压方面,有单点中间加压,气压及液压等方法。单点中间加压易受外界影响改动,如每盘件数有限;气压较难控制稳定性;而液压控制较准确,力度相对较大,但价格昂贵。

    在悉数研磨进程中,不论是研磨机的速度,压力,水或是研磨液,都会使研磨片的作用不一样,故在选用研磨处置时,有必要合作各项要素作全盘考虑,选用一个最合理的研磨计划。

5.2研磨工序

    端面研磨进程通过4道工序:粗磨、中磨、细磨、抛光。其间粗磨、中磨、细磨所用金刚砂纸的颗粒巨细不一样,分别为6,3,1和0。5[5]。4道工序的时刻和压力一共8个参数,配用不一样的计划,就能够得到端面质量不一样的成果。改动研磨进程中这8个参数得出最好计划研磨光纤端面图如图3所示。

6、光纤熔接

    在把光纤放入V型槽时,要保证V型槽底部无异物且光纤紧贴V型槽底部。机器自动熔接机器开端熔接时,首先将摆布两边V型槽中光纤相向推动,在推动进程中会发生一次时间短放电,其作用是清洗光纤端面灰尘,接着会把光纤持续推动,直至光纤空隙处在原先所设置的方位上,这时熔接机丈量切开视点,并把光纤端面邻近的扩大图画显现在屏幕上,假如出现图4所示的图画就要重做。纤芯/包层对准与端面制造一样直接影响熔接损耗,熔接机会在X轴Y轴方向上一起进行对准,而且把轴向、轴心差错参数显现在屏幕上,假如差错在答应规模之内就开端熔接。

相关标签:光纤光缆

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