CN102636840B - 一种光纤功率合成器及激光加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于功率合成器件领域，提供了一种光纤功率合成器及激光加工系统，所述光纤功率合成器包括多根传输光纤和至少一根合成光纤，用于穿设所述传输光纤的第一插芯，用于穿设所述合成光纤的第二插芯以及用于套接所述第一插芯与第二插芯、且使经所述传输光纤输出的光耦合进入所述合成光纤的套筒。本发明将多根传输光纤穿设于一插芯中，将至少一根合成光纤穿设于另一插芯中，由套筒套接此两插芯，使经传输光纤输出的光耦合进入合成光纤，该光纤功率合成器无需将传输光纤熔接于合成光纤，使传输光纤和合成光纤的纤芯结构保持完好，器件可靠、稳定，性能佳。

Description

一种光纤功率合成器及激光加工系统

技术领域

本发明属于功率合成器件领域，尤其涉及一种光纤功率合成器及激光加工系统。

背景技术

光纤功率合成器主要功能在于，把传输光纤内的能量尽可能多地传输至合成光纤内，并且要求尽可能少地破坏合成光纤原有的结构性质。鉴定一个功率合成器的优劣有如下几个主要指标：1、传输光纤内的能量进入合成光纤的效率即耦合效率；2、合成光纤保持原有特性的程度，包括纤芯、包层等的特性；3、器件的反向隔离度，即反向的各种光回到合成光纤以及传输光纤内的程度；4、器件承受功率的程度，应使得泄漏的光尽可能少影响器件质量；5、器件长期可靠性、稳定性。而现有光纤功率合成器会破坏合成光纤的纤芯结构，工艺复杂，不利于将传输光纤内的光传输至合成光纤内，反向隔离度差，容易带入杂质，难以承受大功率的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种光纤功率合成器，旨在解决现有光纤功率合成器需将传输光纤熔接于合成光纤，易于破坏传输光纤和合成光纤的纤芯结构，致使光纤功率合成器的性能变差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种光纤功率合成器，包括多根传输光纤和至少一根合成光纤，用于穿设所述传输光纤的第一插芯，用于穿设所述合成光纤的第二插芯以及用于套接所述第一插芯与第二插芯、且使经所述传输光纤输出的光耦合进入所述合成光纤的套筒。

本发明实施例的另一目的在于提供一种激光加工系统，所述激光加工系统包括如权利要求上述光纤功率合成器。

本发明实施例将多根传输光纤穿设于一插芯中，将至少一根合成光纤穿设于另一插芯中，由套筒套接此两插芯，使经传输光纤输出的光耦合进入合成光纤，该光纤功率合成器无需将传输光纤熔接于合成光纤，使传输光纤和合成光纤的纤芯结构保持完好，器件可靠、稳定，性能佳。

附图说明

图1是本发明实施例提供的光纤功率合成器的主视图；

图2是图1A-A剖面示意图；

图3是本发明实施例提供的光纤功率合成器的立体图；

图4是图3C放大图；

图5是本发明实施例提供的光纤功率合成器另一结构的立体图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例将多根传输光纤穿设于一插芯中，将至少一根合成光纤穿设于另一插芯中，由套筒套接此两插芯，使经传输光纤输出的光耦合进入合成光纤，该光纤功率合成器无需将传输光纤熔接于合成光纤，使传输光纤和合成光纤的纤芯结构保持完好，器件可靠、稳定，性能佳。

本发明实施例提供的光纤功率合成器包括多根传输光纤和至少一根合成光纤，用于穿设所述传输光纤的第一插芯，用于穿设所述合成光纤的第二插芯以及用于套接所述第一插芯与第二插芯、且使经所述传输光纤输出的光耦合进入所述合成光纤的套筒。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。

如图1～4所示，本发明实施例提供的光纤功率合成器包括多根传输光纤11和至少一根合成光纤21，用于穿设该传输光纤11的第一插芯1，用于穿设该合成光纤21的第二插芯2以及用于套接该第一插芯1与第二插芯2、且使经该传输光纤11输出的光耦合进入该合成光纤21的套筒10。该光纤功率合成器无需将传输光纤11熔接于合成光纤21，使传输光纤11和合成光纤21的纤芯结构保持完好，器件可靠、稳定，性能佳。

通常，传输光纤11和合成光纤21均为单模光纤、多模光纤、光子晶体光纤、保偏光纤中的一种或这些光纤的组合。例如，第一插芯1内穿设有7根传输光纤11，第二插芯2内穿设有1根合成光纤21，每根传输光纤11的包层直径为125um，合成光纤21的包层直径为400um。其中位于第一插芯1轴心处的传输光纤为单模Hi1060光纤，设于该单模Hi1060光纤周向的6根光纤为105/125um光纤，因而本光纤功率合成器可用于多种激光功率的合成。

再如，第一插芯1内穿设有19根传输光纤11，第二插芯2内穿设有7根合成光纤21，每根传输光纤11的包层直径为125um，合成光纤21的包层直径为400um。为使传输至合成光纤21的激光更加均匀，于第一插芯1与第二插芯2之间还设具有绕模光纤16的第三插芯3，这样即可制成均匀的19x7单向双向器件，如图5所示。由此可知，本发明实施例还可制成NxM单向双向器件。

此外，第一插芯1、第二插芯2和第三插芯3与套筒10均为紧配合，该套筒10的侧壁具有一宽度为500um的开口15，利于插芯装配于套筒10。本发明实施例中各插芯及套筒均可由陶瓷、玻璃、石英、金属或高分子材料等制成，便于加工以保证精度，亦有助于散热。

为使多根传输光纤11和至少一根合成光纤21更加容易地穿设于相应的插芯中，该传输光纤11或合成光纤21可以为经过拉锥、腐蚀、磨抛处理后的光纤或光纤体，多根传输光纤11或合成光纤21融拉成一个整体后穿设于相应插芯中，该相应插芯内涂布有低折射率胶，以防止激光泄漏。

上述传输光纤11的端面镀有用于减小传输光纤正向传输时菲涅尔反射损耗及提高反向隔离度的膜层，合成光纤21的端面镀有用于减小正向传输光在合成光纤表面的菲涅尔反射损耗的膜层。例如，于105/125光纤的端面镀对915nm的激光高透、对1064nm的激光高反的膜层，于单模Hi1060光纤的端面镀对1064nm的激光高透的膜层，以减小各传输光纤正向传输时的菲涅尔反射损耗，同时提高1064nm激光反向进入105/125光纤反向隔离度；于合成光纤的端面镀增透膜层，以减小正向传输光在合成光纤表面的菲涅尔反射损耗。此外，传输光纤11的输出端和合成光纤21的输入端可涂覆有胶水或低温玻璃，以利于激光输出和输入。

本发明实施例将第一插芯1和第二插芯2套接于上述套筒10时，于传输光纤11的输出端与合成光纤21的输入端之间留一空隙14。为使经传输光纤11输出的光更易耦合进入合成光纤21，于该空隙14内填充低温玻璃或低折射率胶。

当然，将第一插芯1和第二插芯2套接于上述套筒10时，传输光纤11的输出端可与合成光纤21的输入端形成面接触。同时，于传输光纤11的输出端与合成光纤21的输入端的接触处周围涂覆低折射率胶或低温玻璃。

本发明实施例将多根传输光纤穿设于一插芯中，将至少一根合成光纤穿设于另一插芯中，由套筒套接此两插芯，使经传输光纤输出的光耦合进入合成光纤，该光纤功率合成器无需将传输光纤熔接于合成光纤，使传输光纤和合成光纤的纤芯结构保持完好，器件可靠、稳定，性能佳。同时，于两插芯之间设具有绕模光纤的另一插芯，使合成的光束均匀。此外，于传输光纤的端面镀有用于减小激光正向传输时的菲涅尔反射损耗及提高反向隔离度的膜层，合成光纤的端面镀有用于减小菲涅尔反射损耗的增透膜层，利于激光传输及合成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光纤功率合成器，其特征在于，所述光纤功率合成器包括多根传输光纤和至少一根合成光纤，所述传输光纤的端面镀有用于减小菲涅尔反射损耗及提高反向隔离度的膜层，所述合成光纤的端面镀有用于减小菲涅尔反射损耗的增透膜层，还包括用于穿设多根所述传输光纤的第一插芯，用于穿设所述合成光纤的第二插芯以及用于套接所述第一插芯与第二插芯、且使经所述传输光纤输出的光耦合进入所述合成光纤的套筒；所述套筒的侧壁具有一利于所述第一插芯和第二插芯装配的开口,所述开口沿所述套筒的轴线方向贯通所述套筒。

2.如权利要求1所述的光纤功率合成器，其特征在于，所述传输光纤或合成光纤为经过拉锥、腐蚀、磨抛处理后的光纤或光纤体，多根传输光纤或合成光纤融拉成一个整体后穿设于相应插芯中。

3.如权利要求2所述的光纤功率合成器，其特征在于，所述传输光纤的输出端与合成光纤的输入端面接触。

4.如权利要求3所述的光纤功率合成器，其特征在于，所述传输光纤的输出端与合成光纤的输入端的接触处涂覆有低折射率胶或低温玻璃。

5.如权利要求2所述的光纤功率合成器，其特征在于，所述传输光纤的输出端与合成光纤的输入端之间留一空隙。

6.如权利要求5所述的光纤功率合成器，其特征在于，所述空隙填充有低折射率胶或低温玻璃。

7.如权利要求1或2所述的光纤功率合成器，其特征在于，所述传输光纤为7根，所述合成光纤为1根，所述传输光纤的包层直径为125um，所述合成光纤的包层直径为400um。

8.如权利要求1或2所述的光纤功率合成器，其特征在于，所述传输光纤为19根，所述合成光纤为7根，所述第一插芯与第二插芯之间还设有第三插芯，所述第三插芯内穿设有绕模光纤。

9.一种激光加工系统，其特征在于，所述激光加工系统包括如权利要求1～8中任一项所述的光纤功率合成器。