CN103487900B - 一种用于大功率激光传输的光纤跳线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于大功率激光传输的光纤跳线，包括准直透镜、插芯、插芯套筒、螺帽、光纤，其特征在于：插芯一端固定在插芯套筒上，且插芯该端的中心设有直径和光纤直径相同的孔；插芯套筒将插芯和螺帽连在一起，光纤穿过插芯套筒固定在插芯的孔内；准直透镜固定在插芯的另一端处，且准直透镜的焦点在光纤端面的中心处。本发明主要应用于大功率光的传输系统。和传统光纤跳线相比，具有重复性好、可靠性高、环境影响低、寿命长等优点。

Description

一种用于大功率激光传输的光纤跳线
技术领域
本发明涉及一种新型的用于大功率激光传输的光纤跳线，该光纤跳线是带准直透镜的SMA接头光纤跳线，具有重复性好、可靠性高、加工要求低等优点。
背景技术
光纤跳线最初应用在光通信中，是光纤通讯系统中不可缺少的重复通用无源器件，用于实现光纤与设备、光纤与光纤、光纤与仪表之间快速可靠的通讯连接。是无源器件中发展最快、用量最多、应用最广的一种器件。由于其具有可插拔和易于更换的优点而得到广泛的应用。带SMA接头的光纤跳线采用螺纹紧固，光纤坏掉后可以替换。
随着高功率激光器的发展，SMA接头光纤跳线由于更换方便、可插拔，渐渐开始应用在大功率光能量传输上。但是，传统SMA接头光纤跳线在光通信中主要传输小功率的光信号，应用于大功率光能量传输后，传统光纤跳线会出现很多问题。首先，由于光纤的芯径只有几百微米左右，用于大功率光能量传输的跳线光纤芯径即使有很小的偏移，部分没有进入光纤的光的能量就足以烧坏光纤。传统的光纤跳线的插芯、插芯套筒、螺帽等器件的同轴度要达到很高的精度才能满足可替换的要求，加工难度较大，需要采用超高精密铸模或机械加工工艺制作，成本较高。其次，传统的光纤跳线用于光纤通信中，传输的都是小功率的光，一般采用胶水固定光纤，光纤和插芯端面平齐，用于大功率传输后，由于胶水散热性较差，光纤头处中漏出的部分光能量无法散发出去而造成烧坏光纤，用于大功率传输可靠性较低，寿命短。另一方面，高功率的激光器发出的几十甚至几百瓦的光完全集中在几百微米左右的光纤上，能量高度集中，在光纤端面有微小的尘土或脏污都会烧坏光纤。如图1为传统的光纤跳线示意图，光纤的位置在插芯的正中心，且光纤端面暴露在空气中。
发明内容
本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题，而提供一种用于大功率激光传输的光纤跳线，本发明的光纤跳线可允许光纤偏移的距离是传统跳线的5-10倍。降低了同轴度要求，大大降低加工难度，节约了成本，提高了重复性。而且光纤头悬空，漏出的光直接通过空气传输出去，提高了温度承受能力。插芯采用具有良好导热性的材料如无氧铜，提高了可靠性和光纤使用寿命。另外，光纤密封在插芯里，外露在环境中的准直透镜相对尺寸较大，激光能量比较分散，提高了光纤跳线的可靠性和使用寿命。和传统SMA接头光纤跳线相比，本发明的用于大功率激光传输的光纤跳线更适合应用于大功率光的传输中。
本发明是通过下述技术方案实现的。
一种用于大功率激光传输的光纤跳线，包括准直透镜、插芯、插芯套筒、螺帽、光纤，其特征在于：插芯一端固定在插芯套筒上，且插芯该端的中心设有直径和光纤直径相同的孔，用于固定光纤；插芯套筒将插芯和螺帽连在一起，光纤穿过插芯套筒固定在插芯的孔内；准直透镜固定在插芯的另一端处，且准直透镜的焦点在光纤端面的中心处。光纤用来接收准直透镜聚焦后的光，并进行传输。
所述的准直透镜为一面是平面，另一面是非球面的透镜。
所述的光纤头伸入插芯2-5mm；且光纤是用折射率和光纤匹配的高温胶水或玻璃焊料固定在插芯中。
所述的螺帽内表面有螺纹，将整个光纤跳线紧密固定在有外螺纹配合件的光学器件上。
插芯套筒除了将插芯和螺帽连在一起，还起到定位的作用，确保每次SMA接头光纤跳线固定的位置是相同的。
本发明的光纤跳线自带和光纤耦合好的准直透镜；传统的光纤跳线使用时和跳线配合的光学器件上要添加准直透镜，并和跳线耦合。
本发明的光纤跳线，同一根跳线多次插拔时或更换另一根用于大功率激光传输的光纤跳线时，在光轴方向上的位置的变化不会影响光的耦合；传统的光纤跳线在光轴方向上的位置的变化对耦合效率有较大影响。
本发明的光纤跳线，同一根跳线多次插拔时或更换另一根用于大功率激光传输的光纤跳线时，在垂直于光轴方向上的可允许光纤偏移的距离是传统跳线的5-10倍。这样，对光纤跳线插芯的加工要求大大降低，降低了成本。
传统光纤跳线光纤使用胶水固定，胶水散热性较差，光纤头处中漏出的部分光能量无法快速散发出去。本发明的光纤跳线的光纤是用折射率和光纤匹配的高温胶水或玻璃焊料固定在插芯中，且光纤头伸入插芯2-5mm，漏出的光能量可以迅速传输出去，提高了可靠性。
传统的光纤跳线在使用时在光纤端面上能量很集中，光纤端面上的微小灰尘就会导致整个光纤跳线的烧坏。本发明光纤跳线的光纤密封在管芯中，在准直透镜上的光相对比较分散，微小灰尘的影响较小。因此，本发明的光纤跳线对存放环境要求较低并且可使用的环境更加广泛。
本发明对比已有技术具有以下有益效果：本发明主要应用于大功率光的传输系统。和传统光纤跳线相比，具有重复性好、可靠性高、环境影响低、寿命长等优点。
附图说明
图1为传统SMA接头光纤跳线的剖面示意图；
图2为本发明的光纤跳线剖面示意图；图中：1-准直透镜，2-插芯，3-螺帽，4-插芯套筒，5-光纤。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。
如图2所示，本发明包括准直透镜1、插芯2、插芯套筒4、螺帽3、光纤5，插芯2一端固定在插芯套筒4上，且插芯2该端的中心设有直径和光纤直径相同的孔，用于固定光纤5；插芯套筒4将插芯2和螺帽3连在一起，光纤5穿过插芯套筒4固定在插芯2的孔内；准直透镜1固定在插芯2的另一端处，且准直透镜1的焦点在光纤5端面的中心处。光纤5用来接收准直透镜1聚焦后的光，并进行传输。所述的准直透镜为一面是平面，另一面是非球面的透镜。所述的光纤5头伸入插芯2-5mm；且光纤5是用折射率和光纤匹配的高温胶水或玻璃焊料固定在插芯2中。所述的螺帽3内表面有螺纹，将整个光纤跳线紧密固定在有外螺纹配合件的光学器件上。
插芯套筒4除了将插芯2和螺帽3连在一起，还起到定位的作用，确保每次SMA接头光纤跳线固定的位置是相同的。
本发明的这种带准直透镜的光纤跳线组装时，先将准直透镜1用胶固定在插芯2上，再将光纤5插入插芯2中与准直透镜1进行耦合，光纤耦合好后在插芯后面的孔注入高温胶水或玻璃焊料将光纤5固定。然后将插芯2的一端固定在插芯套筒4里，使用卡簧将螺帽3和插芯套筒4连接起来。

Claims (1)

1.一种用于大功率激光传输的光纤跳线，包括准直透镜、插芯、插芯套筒、螺帽、光纤，其特征在于：插芯一端固定在插芯套筒上，且插芯该端的中心设有直径和光纤直径相同的孔；插芯套筒将插芯和螺帽连在一起，光纤穿过插芯套筒固定在插芯的孔内；准直透镜固定在插芯的另一端处，且准直透镜的焦点在光纤端面的中心处；
所述的准直透镜为一面是平面，另一面是非球面的透镜；
所述的光纤头伸入插芯2-5mm；且光纤是用折射率和光纤匹配的高温胶水或玻璃焊料固定在插芯中。
2.根据权利要求1所述的用于大功率激光传输的光纤跳线，其特征在于：所述的螺帽内表面有螺纹，将整个光纤跳线紧密固定在有外螺纹配合件的光学器件上。
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