CN106054395A - 一种基于激光刻蚀的光纤合束器及制备方法 - Google Patents

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闫大鹏
祝启欣
李立波
黄中亚
施健宏
李成
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Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies Co Ltd
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    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding

Abstract

本发明涉及一种基于激光刻蚀的光纤合束器及制备方法，光纤合束器包括若干输入光纤、输出光纤，光纤合束器的制备方法为将一根输入光纤末端放置在二氧化碳激光器加工平台上，使二氧化碳激光器输出激光焦点控制在需要加工的输入光纤表面，旋转输入光纤并均匀刻蚀，通过相机查看加工输入光纤的包层直径，达到要求后停止刻蚀；按上述步骤将每根输入光纤分别刻蚀好，将刻蚀好的所有输入光纤排列成光纤束，将光纤束根据对应的比例进行拉锥，在光纤束拉锥区径向切平并与输出光纤通过端面连接。本发明所具有的有益效果为：可以精确控制刻蚀精度，可进行安全生产。

Description

一种基于激光刻蚀的光纤合束器及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤合束器及制备方法，尤其是一种基于激光刻蚀的光纤合束器，属于光纤、光通讯及激光技术领域。
背景技术
在过去的十几年里，光纤激光器在性能和指标方面得到长足发展，同时激光器应用市场也不断得到拓展，尤其在工业加工领域，光纤激光器凭借高功率、高能量、高光束质量以及易维护等特点，正在逐步取代传统的固体激光器以及二氧化碳激光器成为第三代最先进的工业加工激光器。伴随着工业加工的需求，市场需要更高功率、更高能量的光纤激光器。
高功率光纤激光器一般采用主振荡功率放大技术，然而收到增益光纤、泵浦光源等因素的影响，单模块光纤激光器较难实现很大功率的输出，为了制作高功率光纤激光器，光纤合束器成为可以将多个光纤激光器模块的整合，实现高功率激光的输出。
目前，国内制造大功率合束器有两种方法:1、如参考文献1(专利CN103048788)所述，在粗光纤上开设多个用于放置细光纤的锥形空腔，然后将细光纤的一端腐蚀成锥形并插入锥形空腔；2、如参考文献2(专利CN103984059)所述的，使用氢氟酸腐蚀光纤，通过拉锥的方式制作光纤束，将光纤束与输出光纤通过端面连接。
从目前大多数制造光纤合束器的工艺中可以看出，为了使输出光纤达到合适的直径，一般将输出光纤浸泡在腐蚀液体中。该腐蚀液体一般为氢氟酸，易挥发，且对人体有剧毒。因此，无法精确控制腐蚀程度，同时，存在生产安全隐患。
发明内容：
本发明的目的是提供一种制作工艺稳定、生产安全的基于激光刻蚀的光纤合束器及制备方法。
本发明可以通过以下技术方案加以实现.
一种基于激光刻蚀的光纤合束器，包括若干输入光纤、输出光纤，其特征在于：若干输入光纤末端分别通过激光刻蚀包层至对应的包层直径，并结合成光纤束，将光纤束根据对应的比例进行拉锥，在光纤束拉锥区径向切平并与输出光纤通过端面连接，并封装。
所述激光刻蚀为二氧化碳激光器刻蚀。
所述输入光纤末端通过激光刻蚀后的包层直径大于纤芯直径。
所述输入光纤为单包层光纤或双包层光纤。
一种基于激光刻蚀的光纤合束器的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)、将一根输入光纤末端放置在二氧化碳激光器加工平台上，使二氧化碳激光器输出激光焦点控制在需要加工的输入光纤表面，旋转输入光纤并均匀刻蚀，通过相机查看加工输入光纤的包层直径，达到要求后停止刻蚀；
(2)所有合束的输入光纤按步骤(1)分别刻蚀好，将刻蚀好的所有输入光纤排列成光纤束，将光纤束根据对应的比例进行拉锥，在光纤束拉锥区径向切平并与输出光纤通过端面连接，并封装。
本发明所具有的有益效果为：可以精确控制刻蚀精度，可进行安全生产。
附图说明：
图1为本发明的激光刻蚀光纤平台示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明的3x1光纤合束器的横截面示意图。
图4为本发明的7x1光纤合束器的横截面示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
图1为激光刻蚀光纤平台示意图，待加工输入光纤1‐3被夹持在旋转机构1‐4上，CO2激光器1‐1为主要加工设备，其特点在于该设备出射激光1‐2的焦点位于输入光纤1‐3表面，已达到最好的加工效果。旋转输入光纤1‐3，激光不断剥离输入光纤表面的石英材料，使用相机1‐5监控输入光纤直径，实时反馈加工情况，当输入光纤的包层直径被刻蚀到指定直径后便停止加工。
为制作如图2所示的一种基于激光刻蚀的光纤合束器，输入光纤2－1的纤芯直径为20um，包层直径为400um；输出光纤2－2的纤芯直径为50um，包层直径为400um。使用图1所示的激光刻蚀光纤平台加工输入光纤，输入光纤经过激光刻蚀后，其包层直径3‐2为30um，纤芯直径3‐1为20um。按照图3所示的方式排列为光纤束，将3根光纤束拉锥至直径为75um，在锥区径向切平，与纤芯直径为50um的输出光纤熔接。最后经过封装，即可完成3x1光纤合束器的制作。
按照上述方式，同样可以制作如图4所示的7x1光纤合束器，或者19x1等各种类型的光纤合束器。
本发明设计灵活，输入光纤未引入任何形变，同时可以保证制作合束器性能的稳定，也可以保证在生产过程的安全。

Claims (5)

1.一种基于激光刻蚀的光纤合束器，包括若干输入光纤、输出光纤，其特征在于：若干输入光纤末端分别通过激光刻蚀包层至对应的包层直径，并结合成光纤束，将光纤束根据对应的比例进行拉锥，在光纤束拉锥区径向切平并与输出光纤通过端面连接，并封装。
2.如权利要求1所述的一种基于激光刻蚀的光纤合束器，其特征在于：所述激光刻蚀为二氧化碳激光器刻蚀。
3.如权利要求2所述的一种基于激光刻蚀的光纤合束器，其特征在于：所述输入光纤末端通过激光刻蚀后的包层直径大于纤芯直径。
4.如权利要求2所述的一种基于激光刻蚀的光纤合束器，其特征在于：所述输入光纤为单包层光纤或双包层光纤。
5.如权利要求2－4之一所述的一种基于激光刻蚀的光纤合束器的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)、将一根输入光纤末端放置在二氧化碳激光器加工平台上，使二氧化碳激光器输出激光焦点控制在需要加工的输入光纤表面，旋转输入光纤并均匀刻蚀，通过相机查看加工输入光纤的包层直径，达到要求后停止刻蚀；
(2)所有合束的输入光纤按步骤(1)分别刻蚀好，将刻蚀好的所有输入光纤排列成光纤束，将光纤束根据对应的比例进行拉锥，在光纤束拉锥区径向切平并与输出光纤通过端面连接，并封装。
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