CN102798931A - 光纤束制作方法、光纤束和光纤束靶耦合装置 - Google Patents
光纤束制作方法、光纤束和光纤束靶耦合装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102798931A CN102798931A CN2011101360922A CN201110136092A CN102798931A CN 102798931 A CN102798931 A CN 102798931A CN 2011101360922 A CN2011101360922 A CN 2011101360922A CN 201110136092 A CN201110136092 A CN 201110136092A CN 102798931 A CN102798931 A CN 102798931A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fibre
- optical fiber
- core
- fiber
- fibre bundle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
本发明涉及光学与激光光电子技术领域，特别涉及一种光纤束制作方法、光纤束和光纤束靶耦合装置，该光纤束包括：多纤芯部分和单纤芯部分，所述单纤芯部分包括若干单纤芯光纤，所述多纤芯部分包括一个多纤芯光纤，所述若干单纤芯光纤的纤芯数量与所述多纤芯光纤的纤芯数量相同且对应。本发明提供的光纤束靶耦合装置通过本发明光纤束，解决了靶耦合时存在的占空比小、光纤组束后能量密度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光学与激光光电子技术领域，特别涉及一种光纤束制作方法、光纤束和光纤束靶耦合装置。
背景技术
惯性聚变能源是指利用惯性约束聚变所获得的具有商业应用价值的新型能源。实现惯性约束聚变的关键问题之一是高脉冲能量驱动器，激光器是目前惯性约束聚变研究中最重要的驱动器之一。光纤激光器能够实现全光纤系统，克服了传统的固体激光器对器件位置和对准精度的要求，具有良好的鲁棒性，能够抵抗环境干扰。近年来，高能光纤激光器与放大器的出现，为高能激光器作为惯性约束聚变的驱动器提供了可能性。2007年，Mourou等人针对激光惯性聚变应用，提出了光纤放大网络方案，其核心思想是通过分束网络将大量相同的光纤放大单元组合使用。惯性约束聚变所需要的激光能量高达MJ量级，而单个光纤激光器的输出单脉冲能量仅为百mJ量级，为获得MJ量级的能量，需要107～108的光纤放大器通过束靶耦合进入靶室。受限于靶室的表面面积(靶室直径10m左右)和靶丸直径(2mm左右)，如此多的光纤在靶室表面如何排布是个难题。为了解决束靶耦合的问题，要求对多路光纤放大器先进行组束，提高亮度，减小对耦合透镜数量的要求。激光组束方法主要分为相干组束和非相干组束。其中相干组束能够实现多路激光相干叠加，在提高输出总功率同时保持光束质量。但是由于各路激光的相干性良好，相干组束后由于干涉形成光波波面的调制甚至毛刺。在很多应用领域，对波面的均匀性和一致性要求很高，不适合应用相干组束。非相干组束有利于波面的匀化，但是由于各路激光之间存在间隙，虽然组束后总能量增加，但能量密度的提高不如相干组束。为了提高组束后的能量密度，必须减小各路激光的占空比。采用微透镜陈列技术、光谱组束技术能够有效提高能量密度，但是不适用于全光纤结构。较常用的全光纤组束方法是采用熔融拉锥将多路光纤合为一路输出。这个方法的问题是由于光纤的内包层尺寸远远大于纤芯尺寸，而激光在纤芯中传播，因此熔融组束后激光的占空比非常小，不利于增加能量密度。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何解决靶耦合时存在的占空比小、光纤组束后能量密度低的问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种光纤束制作方法，包括以下步骤：
S1：将多路光纤放大器输出光纤的包层减小直径；
S2：将经步骤S1处理后的输出光纤紧密排布；
S3：将紧密排布的输出光纤通过熔融进行组束。
其中，步骤S1中，将多路光纤放大器输出光纤的包层减小直径的方法为化学腐蚀、热剥蚀和机械剥蚀中的一种。
其中，步骤S1中，将多路光纤放大器输出光纤的包层完全去除。
其中，在步骤S3之后还包括：
S4：将组束后的输出光纤外部重新涂覆包层。
本发明还公开了另一种光纤束制作方法，包括以下步骤：
A1：将若干单纤芯光纤进行紧密排布；
A2：将紧密排布的若干单芯光纤进行熔融拉制；
A3：将多路光纤放大器输出光纤与所述若干单纤芯光纤一一连接。
本发明还公开了一种采用所述光纤束制作方法的光纤束，包括：多纤芯部分和单纤芯部分，所述单纤芯部分包括若干单纤芯光纤，所述多纤芯部分包括一个多纤芯光纤，所述若干单纤芯光纤的纤芯数量与所述多纤芯光纤的纤芯数量相同且对应。
其中，包括：光纤束、相位板、靶室和靶丸，所述靶室上设有耦合透镜，所述靶丸设置于所述靶室中且位于所述耦合透镜的聚光点，所述光纤束的多纤芯部分与所述耦合透镜相对，所述光纤束和所述耦合透镜之间设有相位板。
(三)有益效果
本发明提供的光纤束靶耦合装置通过本发明光纤束，解决了靶耦合时存在的占空比小、光纤组束后能量密度低的问题。
附图说明
图1是按照本发明一种实施方式的光纤束的结构示意图；
图2是本发明一种实施方式的光纤束靶耦合装置的示意图；
图3是按照本发明另一种实施方式的光纤束的结构示意图；
图4是图1或图3所示光纤束的多纤芯部分的截面图；
图5是现有技术的光纤束的截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本发明的光纤可以为单包层光纤、双包层光纤或多包层光纤，下面以双包层光纤为例说明本发明，其中光纤外包层(涂覆层)未画出。以三根光纤组束为例进行说明，实际操作中组束光纤数量只受限于工艺水平。首先，采用化学腐蚀、热剥蚀、机械剥蚀等方法将多路光纤放大器输出光纤的外包层及内包层1去除，露出光纤纤芯2。将裸纤芯2紧密排布后，通过熔融进行组束，组束后重新涂覆内包层3，作为纤芯的保护和满足光波导必要的边界条件，以形成如图1所示的光纤束，包括：多纤芯部分和单纤芯部分，所述单纤芯部分包括若干单纤芯光纤，所述多纤芯部分包括一个多纤芯光纤，所述若干单纤芯光纤的纤芯数量与所述多纤芯光纤的纤芯数量相同且对应。本发明还公开了一种基于所述光纤束的光纤束靶耦合装置，如图2所示，包括：光纤束4、相位板16、靶室7和靶丸8，所述靶室7上设有耦合透镜6，所述靶丸8设置于所述靶室7中且位于所述耦合透镜9的聚光点，所述光纤束4的多纤芯部分与所述耦合透镜6相对，所述光纤束4和所述耦合透镜6之间设有相位板16，所述光纤束靶耦合装置工作原理为：多路光纤放大器发出激光，通过光纤束后，由于多个纤芯之间的倏逝波作用，使得各纤芯中传播的激光发生自组织同相，经过光纤束后输出的各路激光实现锁相。将锁相后的激光光束5通过相位板16对光束进行整形，提高光束质量，减小光束质量因子M2。将整形后的激光光束经过耦合透镜6聚焦到靶室7中心的靶丸8上，实现靶丸8的压缩和点火，从而实现惯性约束聚变。所述光纤束的多纤芯部分的横截面如图4所示，光纤纤芯的排布形状可以为方形、六边形或其他形状。与图5所示的传统束靶耦合方法获得的组束光纤相比，由于去除了组束前光纤的内包层，纤芯排布更为紧密，占空比更大，组束后单位面积的能量更高。
实施例2
本发明的光纤可以为单包层光纤、双包层光纤或多包层光纤，下面以双包层光纤为例说明本发明，其中光纤外包层(涂覆层)未画出。以三根光纤组束为例进行说明，实际操作中组束光纤数量只受限于工艺水平。在光纤拉制过程中，首先，将若干单纤芯光纤的预制棒进行紧密排布，再将紧密排布的若干单芯光纤预制棒进行熔融拉制，最后，将多路光纤放大器输出光纤与所述若干单纤芯光纤一一连接，通过控制拉制机的动作，制作如图3所示的光纤束，所述光纤束由两部分组成：一部分为多纤芯双包层光纤，11为多纤芯光纤的内包层，10为纤芯；另一部分为单纤芯双包层光纤，9为光纤内包层，10为纤芯。这两部分之间有一个过渡区域：受限于多纤芯光纤包层11的尺寸，多纤芯光纤尾部的单纤芯光纤内包层9直径比较小，后逐渐增加达到单纤芯光纤所需要的尺寸。将单芯光纤作为各路光纤放大器的增益光纤或传输光纤，各路输出的激光能量经过多芯光纤后自动合束，形成高亮度的高能激光输出。本发明还公开了一种基于所述光纤束的光纤束靶耦合装置，如图2所示，包括：光纤束4、相位板16、靶室7和靶丸8，所述靶室7上设有耦合透镜6，所述靶丸8设置于所述靶室7中且位于所述耦合透镜9的聚光点，所述光纤束4的多纤芯部分与所述耦合透镜6相对，所述光纤束4和所述耦合透镜6之间设有相位板16，所述光纤束靶耦合装置工作原理为：多路光纤放大器发出激光，通过光纤束4后，由于多个纤芯之间的倏逝波作用，使得各纤芯中传播的激光发生自组织同相，经过光纤束后输出的各路激光实现锁相。将锁相后的激光光束5通过相位板16对光束进行整形，提高光束质量，减小光束质量因子M2。将整形后的激光光束经过耦合透镜6聚焦到靶室7中心的靶丸8上，实现靶丸8的压缩和点火，从而实现惯性约束聚变。所述光纤束的多纤芯双包层光纤的横截面如图4所示，光纤纤芯的排布形状可以为方形、六边形或其他形状。与图5所示的传统束靶耦合方法获得的组束光纤相比，由于去除了组束前光纤的内包层，纤芯排布更为紧密，占空比更大，组束后单位面积的能量更高。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (7)
1.一种光纤束制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将多路光纤放大器输出光纤的包层减小直径；
S2：将经步骤S1处理后的输出光纤紧密排布；
S3：将紧密排布的输出光纤通过熔融进行组束。
2.如权利要求1所述的光纤束制作方法，其特征在于，步骤S1中，将多路光纤放大器输出光纤的包层减小直径的方法为化学腐蚀、热剥蚀和机械剥蚀中的一种。
3.如权利要求1所述的光纤束制作方法，其特征在于，步骤S1中，将多路光纤放大器输出光纤的包层完全去除。
4.如权利要求3所述的光纤束制作方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括：
S4：将组束后的输出光纤外部重新涂覆包层。
5.一种光纤束制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1：将若干单纤芯光纤的预制棒进行紧密排布；
A2：将紧密排布的若干单芯光纤预制棒进行熔融拉制；
A3：将多路光纤放大器输出光纤与所述若干单纤芯光纤一一连接。
6.一种采用权利要求1～5中任一项所述光纤束制作方法的光纤束，其特征在于，包括：多纤芯部分和单纤芯部分，所述单纤芯部分包括若干单纤芯光纤，所述多纤芯部分包括一个多纤芯光纤，所述若干单纤芯光纤的纤芯数量与所述多纤芯光纤的纤芯数量相同且对应。
7.一种基于权利要求6所述光纤束的光纤束靶耦合装置，其特征在于，包括：光纤束、相位板、靶室和靶丸，所述靶室上设有耦合透镜，所述靶丸设置于所述靶室中且位于所述耦合透镜的聚光点，所述光纤束的多纤芯部分与所述耦合透镜相对，所述光纤束和所述耦合透镜之间设有相位板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101360922A CN102798931A (zh) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | 光纤束制作方法、光纤束和光纤束靶耦合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011101360922A CN102798931A (zh) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | 光纤束制作方法、光纤束和光纤束靶耦合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102798931A true CN102798931A (zh) | 2012-11-28 |
Family
ID=47198081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011101360922A Pending CN102798931A (zh) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | 光纤束制作方法、光纤束和光纤束靶耦合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102798931A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103487885A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-01 | 山东海富光子科技股份有限公司 | 一种新型光纤激光合束器及其制备方法 |
| US11377384B2 (en) | 2017-01-19 | 2022-07-05 | University Of Bath | Method of making an imaging fibre apparatus and optical fibre apparatus with different core |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101196594A (zh) * | 2007-11-27 | 2008-06-11 | 莱特尔科技（深圳）有限公司 | 一种多光纤熔拉方法 |
| CN101794955A (zh) * | 2010-02-10 | 2010-08-04 | 华中科技大学 | 一种全光纤激光合成器件及其制备方法 |
-
2011
- 2011-05-24 CN CN2011101360922A patent/CN102798931A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101196594A (zh) * | 2007-11-27 | 2008-06-11 | 莱特尔科技（深圳）有限公司 | 一种多光纤熔拉方法 |
| CN101794955A (zh) * | 2010-02-10 | 2010-08-04 | 华中科技大学 | 一种全光纤激光合成器件及其制备方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103487885A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-01 | 山东海富光子科技股份有限公司 | 一种新型光纤激光合束器及其制备方法 |
| US11377384B2 (en) | 2017-01-19 | 2022-07-05 | University Of Bath | Method of making an imaging fibre apparatus and optical fibre apparatus with different core |
| US11577986B2 (en) | 2017-01-19 | 2023-02-14 | University Of Bath | Method of making an imaging fibre apparatus and optial fibre apparatus with different core |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100427979C (zh) | 激光功率集成器及其实现方法 | |
| CN103412369A (zh) | 一种光纤合束器及其制备方法 | |
| WO2022088307A1 (zh) | 一种输出光束形状可调的高功率全光纤激光合束器 | |
| CN102436065B (zh) | 利用液芯光纤同时产生和放大空心光束的方法及装置 | |
| JP2015513124A (ja) | 非円形状の光ビームに信号ビームを結合するための光ファイバーカプラー | |
| CN105487173A (zh) | 一种模场匹配器及光纤激光器 | |
| CN111830633A (zh) | 一种同轴双波导光纤扇入连接器 | |
| CN111552025A (zh) | 一种具有下凹三包层过渡光纤的多芯光纤Fan-in/out器件 | |
| CN102650717A (zh) | 基于双包层光纤的多模/单模光纤连接器 | |
| CN201656240U (zh) | 光纤泵浦合束器 | |
| CN100480829C (zh) | 一种双包层光纤侧面泵浦耦合体光栅及其实现方法 | |
| WO2020259642A1 (zh) | 一种三包层有源光纤、光放大结构和光纤激光器 | |
| CN205427234U (zh) | 一种模场匹配器及光纤激光器 | |
| CN100555010C (zh) | 包含光敏性单芯的多芯光纤及制备方法 | |
| CN104330848A (zh) | 一种高模场占空比光纤功率合束器 | |
| CN108459371B (zh) | 一种掺镱保偏光纤 | |
| CN106030933A (zh) | 激光的均匀泵浦结构及该结构的设计方法 | |
| CN102798931A (zh) | 光纤束制作方法、光纤束和光纤束靶耦合装置 | |
| Skiraishi et al. | Spotsize contraction in standard single-mode fibers by use of a GI-fiber tip with a high focusing parameter | |
| CN102636840B (zh) | 一种光纤功率合成器及激光加工系统 | |
| CN1987534A (zh) | 一种自组织相干光纤波导及其制造方法 | |
| CN104577652A (zh) | 阵列光纤激光器、放大器及多芯式光纤的制作方法 | |
| CN203025420U (zh) | 光纤合束器 | |
| CN203480073U (zh) | 一种光纤合束器 | |
| CN1251366C (zh) | 大模式面积双包层光纤单模激光器及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20121128 |