CN107003474A - 具有光束整形部件光纤组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光纤组件，其包括光纤和固定到光纤末端的光束整形部件。光纤支持具有限定第一形状的空间分布的引导模式。光束整形部件限定光路并且具有包括大于内部折射率值的外部折射率值的横向折射率分布。光束整形部件将沿着光路传播的光束的空间分布在第一形状和与第一形状不同的第二形状之间变换。光学组件可以例如将高斯光束变换成平顶或环形形状。

Description

具有光束整形部件光纤组件

技术领域

本发明涉及光纤领域，更具体地，涉及一种具有从光纤末端突出的光束整形部件的光纤组件。

背景技术

光纤被用来引导光以用于大量应用。在标准单模光纤中，引导的光以一种可用的模式传播，在该模式中，光在空间上分布，使得其强度限定在横向于光纤的纵轴方向上的高斯分布，即强烈类似于高斯形状的横向光分布。多模光纤的基本模式也限定高斯形状。

对于一些应用，可能期望从光纤输出的光具有不同的空间分布。例如，对于加工应用，通常优选的是，光束具有带有尖锐过渡的明确限定的分布，例如“平顶”分布，其在光束的边缘处具有尽可能尖锐的过渡，并且在这些边缘之间具有恒定的光强度。平顶分布也可用于将光耦合到集成光波导中。在其他可能的形状中，例如在光学显微镜、塑料加工和激光捕获应用中，光束分布限定围绕暗或低强度中心的更高强度的环的“环形”形状也是令人感兴趣的。

本领域已知各种技术将由典型光纤引导的高斯光束转换为平顶光束或不同于标准高斯分布的其它形状。

几种这样的技术涉及使用设置在光纤输出下游的体元件，例如透镜、滤光器、衍射元件等。各种构造的非球面透镜通常用于该目的。然而，自由空间解决方案存在若干缺陷。它们通常体积大，它们可能严重依赖于部件的对准，具有低的制造公差，并且通常具有低的效率。

MAYEH et al.(“Laser Beam Shaping and Mode Conversion in OpticalFibers”,Photonic Sensors(2011)Vol.1No.2:187–198)教导了一种光束转换方案，其中通过反蚀刻修改单模光纤的端部以形成凹锥尖。蚀刻的圆锥体可以限制在纤维的芯部或者延伸到包层中。该方法可以提供来自单模光纤中传播的高斯光束的一定的平顶形状的输出。

涉及携带光束的光纤的变换的其他光束整形方法包括在光纤中提供LPG(长周期光栅)(参见例如US2009/00907807(GU等))或尖锐的锥形(Tian et al.“Laser beamshaping using a single-mode fiber abrupt taper”,Optics Letters vol.34,No.3:229(February 1,2009))。然而，这两种方法都可能遭受重大损失，并且LPG还具有固有的波长依赖性，这可能对几种应用是不利的。

ZHUet al.(“Coherent beam transformations using multimode waveguides”,Optics Express 7506,Vol.18,No.7,29March 2010)教导使用固定在光纤端部的短片圆柱形多模波导将高斯光束转换为不同形状的光束，例如顶帽、环形、锥形和贝塞尔光束。该技术基于在波导的添加片中的多模干扰(MMI)原理。然而，这种方法可能受到多模波导长度上严格的制造公差的制约。

仍然需要一种有效、简单和低成本的光束整形方案，用于将通常由光纤承载的高斯形状的光束的空间分布转换成平顶或其它期望的形状。

发明内容

根据一个方面，提供了一种光纤组件，该光纤组件包括光纤，该光纤支持具有限定第一形状的空间分布的引导模式。光学组件还包括光束整形部件，该光束整形部件具有固定并光学联接到光纤的末端的第一端部和与第一端部相对的第二端部。光束整形部件限定了第一和第二端部之间的光路，并且具有包括大于内部折射率值的外部折射率值的横向折射率分布。光束整形部件将在第一端部和第二端部中的一个处注入并且沿着光路传播的光束的空间分布在第一端部处的第一形状与在第二端部处的与第一形状不同的第二形状之间变换。

光纤可以是单模或多模。在一些实施例中，光束整形部件可以熔合到光纤的末端。

有利地，在一些变型中，光束整形部件可以将来自光纤的光束从高斯形状变换为非高斯形状，例如“平顶”或“环形”形状。

在一些实施方式中，光束整形部件可以具有以内部折射率值为特征的内部区域和以外部折射率值为特征的外部区域。例如，在光纤为二氧化硅基光纤的情况下，光束整形部件的外部区域可以由二氧化硅玻璃制成，并且内部区域由掺杂有至少一种降低折射率的掺杂剂的二氧化硅玻璃制成。降低折射率的掺杂剂可以例如包括Bore、Fluor或其组合。在一些变型中，内部区域可以同心地包括芯部、第一环和第二环。

参考附图阅读优选实施例将更好地理解其它特征和优点。

附图说明

图1A是光纤的侧剖视图；图1B是包括光纤和光束整形部件的光学组件的侧剖视图。

图2A是根据一个实施例的光束整形部件的端视图；图2B是图2A的光束整形部件的横向折射率分布的曲线图。

图3A示出了如图2A所示的光束整形部件中的光束的模拟传播和变换；图3B是从模拟光束整形部件设计的不同长度获得的输出非高斯形状的曲线图。

图4A示出了通过改变光束整形部件的内部区域的直径而获得的不同形状；图4B示出了对于幅度和宽度归一化的相同形状；图4C示出了获得的光束形状的侧边缘的计算的归一化斜率。图4D示出了光束整形部件的不同折射率差的归一化光束分布。

图5A是根据另一实施例的光束整形部件的端视图；图5B是图5A的光束整形部件的横向折射率分布的曲线图。

图6示出了如图5A所示的光束整形部件中的光束的模拟传播和变换。

图7是比较从图5B和2B的各折射率分布获得的输出非高斯形状的曲线图。

图8A示出了从具有两个不同长度的光束整形部件的光学组件获得的实验输出光束分布；图8B示出了使用1.1mm长度的光束整形部件的准直光束分布。

图9A示出了根据另一实施例的光束整形部件的折射率；图9B示出了离开如图9A所示的光束整形部件的模拟光束分布。

图10是根据另一实施例的光束整形部件的折射率。

图11A示出了具有纵向锥形部分的光束整形部件中的光束的模拟传播；图11B示出了三个不同锥度比的相应的输出光束空间分布；使用图11C示出了图11B的分布的归一化斜率。

具体实施方式

根据本发明的实施例，提供了具有固定到光纤末端的光束整形部件的光学组件。

图1A(现有技术)示出了光纤22和通过这样的光纤输出的光束的典型分布21。典型的光纤包括波导芯部26和包层28，并且还可以包括多个包层和/或保护套或涂层(未示出)。

光纤22可以支持一个或多个引导模式。如本领域技术人员将容易理解的，表述“模式”是指光通过空间分布的方式。由光纤携带或支持的模式通常是横向模式，即，与光束相关联的电场沿着横向于光束传播方向的方向振荡。因此，光纤中的每个引导模式具有由沿着横向于光纤纵向轴线的平面的光强分布表征的空间分布。如本领域技术人员将进一步理解的，表述“引导模式”是指在光纤结构中有效引导的模式。因此，光可以通常在光纤芯部中长距离传播，具有低损耗并保持其模式分布。在光纤或其他类型的波导中，通常通过提供高于外部折射率值的内部折射率值来支持引导模式，其类似于在几何光学中具有全内部折射。

本领域已知的光纤可以是单模式的，即，波导芯部26仅支持一种引导模式。通常，由这种光纤输出的光束的空间分布具有高斯形状，如图1A所示。其他类型的光纤可以是多模的，因此，波导芯部26和/或包层28支持多个引导模式，包括通常具有限定高斯形状的空间分布的基本模式。在本说明书中，单模光纤的单一引导模式和多模光纤的基本模式将被称为由光纤支持的“基本模式”。此外，这里使用的表述“高斯形状”或“高斯分布”旨在覆盖足以被感知到的类似于高斯曲线的类似高斯的光分布样式。本领域技术人员将容易地理解，典型的光纤被认为具有高斯基本模式，即使其中的光分布不完全再现高斯曲线。

根据一些实施方式，可能需要将由光纤输出的光束的空间分布从对应于光纤的引导模式的形状(通常为高斯形状)变换为更适合于光束预定的应用的另一形状。如上所述，具有尖锐过渡的明确分布(例如平顶分布)的光束可用于一些应用，例如机械加工或将光耦合到集成光波导中。在其他可能的形状中，例如在光学显微镜、塑料加工和激光捕获应用中，光束分布限定围绕暗或低强度中心的更高强度的环的“环形”形状也是令人感兴趣的。这样的分布和应用仅作为示例给出，不应被认为是对本发明的范围的限制。

在其他实施方式中，具有与光纤的引导模式的空间分布不同的空间分布的光束可能需要被变换为更接近由光纤支持的引导模式的形状，以便于插入光纤中。这种实施方式的示例是将来自半导体二极管的光耦合到光纤中。可以使用光束变换装置来适应二极管的模式分布，以获得更好的光纤耦合效率。

参考图1B，示意性地示出了根据一个实施例的光学组件20。光学组件20包括光纤22和光束整形部件24。光纤22具有波导芯部26和包层28。在一些实施例中，光纤可以包括多个包层和/或保护套或涂层(未示出)。在一些实施例中，光纤可以是标准锗掺杂光纤，例如用于电信等。在其他实施方式中，光纤可以通过例如保偏光纤、中空芯部光纤或微结构纤维等专用光纤实现。光纤可以由合适的材料制成，例如二氧化硅玻璃、氟化物或硫族化物，并且可以具有任何数量的掺杂剂，例如锗、铝、硼、氟。此外，光纤可以附加地或替代地含有一种或多种活性掺杂剂，例如镱、铒、铥或任何其它产生或放大光的稀土或其它元素。

光纤22具有限定第一形状的空间分布21的引导模式。在一些实施例中，光纤可以是单模，在这种情况下，引导模式的空间分布21的第一形状可以是高斯的。在其它实施方式中，光纤22可以是多模的。根据一个变型，具有第一形状的多模光纤的引导模式可以是基本模式，并且第一形状可以例如是高斯形状。在其它变型中，具有第一形状的引导模式可以是高阶模式或包层模式。

仍参考图1B，并且如上所述，光学组件20包括光束整形部件24。光束整形部件24具有第一端部30和与第一端部30相对的第二端部32。第一端部30固定到光纤22的末端23，并与其光学联接，以便从光纤22接收引导模式。光束整形部件24可以以各种方式固定到光纤22的末端23。在一些实施方式中，根据已知的熔接技术，光束整形部件24的第一端部30与光纤22的末端23熔合。在其它变型中，可以使用环氧树脂、胶、溶胶凝胶或机械固定装置将光束整形部件24固定到光纤。如将容易理解的，用于将光束整形部件固定到光纤的方法应当确保这两个部件之间的合适的光学联接，即，允许光以低损耗或与光学组件预定的应用的要求兼容的损耗水平从一个传播到另一个。

在一些实施方式中，光束整形部件24具有圆柱形形状并且与光纤22同轴。在这样的实施例中，第一端部30和第二端部32由圆柱形形状的相对的圆形面限定。在各种实施例中，光束整形部件24的直径可以大于、等于或小于光纤22的直径。在其他实施例中，在不脱离本发明的范围的情况下，光束整形部件可以具有不同于圆柱形的形状。

光束整形部件24限定在第一和第二端部30、32之间的光路34，沿着该光路34具有横向折射率分布。如本领域众所周知的，表述“折射率”是指确定光如何通过其传播的材料的固有特性。表述“横向分布”被理解为在本示例中横向于光传播方向(即横向于光路34)的平面中的折射率的变化。

光纤通常具有横向折射率分布，其有助于光沿着波导芯部的引导，其涉及芯部具有大于周围包层的折射率，使得行进光在两者之间的界面处被反射。在本文所述的光学组件20的一个方面，光束整形部件24的折射率分布包括大于内部折射率值的外部折射率值。沿着光路34行进的光不在由较低折射率值限定的区域内引导；因此光束由于衍射而逐渐发散，这导致当光束传播时光束直径越来越大。如下面将进一步解释的，这样的折射率分布允许光束整形部件将注入到第一和第二端部的一个处的并且沿着光路传播的光束的空间分布21在第一端部处的第一形状和第二端部处的不同于第一形状的第二形状之间变换。

参见图2A和2B，示出了根据一个实施例的光束整形部件24的剖视图，以及相应的横向折射率分布36。在该实施例中，光束整形部件24包括内部区域38和外部区域40。光束整形部件24的横向折射率分布36的特征在于内部区域38中具有恒定的内部折射率值42，外部区域中具有恒定的外部折射率值44。如上所述，外部折射率值44大于内部折射率值42。在一些实施方式中，例如在光纤是二氧化硅基光纤的情况下，光束整形部件24的外部区域40由二氧化硅玻璃制成。外部区域40的玻璃材料可以例如是纯二氧化硅，或者可以掺杂一种或多种掺杂剂如锗或铝，或活性掺杂剂如镱、铒、铥或任何其它稀土。掺杂可以影响玻璃材料的折射率值，这在本领域是众所周知的。光束整形部件24的内部区域38优选地由与外部区域40相同的二氧化硅玻璃制成，另外掺杂至少一种降低折射率的掺杂剂。降低折射率的掺杂剂可以是例如Bore、Fluor或两者。掺杂水平越高，所得到的折射率越低，这又将不同地影响光束变换。然而，应当理解，在一些实施例中，内部折射率值和外部折射率值之间的等于或大于1×10^-5的差可能足以获得在光束整形部件中传播的光束的空间分布的期望形状。例如，如图2B所示，外部区域40内的外部折射率值是波长为1μm左右的纯硅的折射率n2＝1.4504，而通过掺杂有降低折射率的掺杂剂获得的内部折射率值是n1＝1.4503。

有利地，已经发现，根据本文所述的一些实施例的光束整形部件可以将在第一端部处具有高斯形状的引导模式转换为在第二端部处的非高斯形状，例如接近平顶或圆环的形状。可以选择光束整形部件的第一和第二端部之间的长度以提供期望的平顶形状或环形形状。为了说明这一点，图3A示出了高斯光束通过具有如图2B所示的折射率分布的光束整形部件的光束传播模拟的结果。在该模拟示例中，从芯部直径为20μm和在1064nm的波长下操作的数值孔径(NA)为0.10的光纤22接收高斯光束。数值孔径是代表光可以进入或退出的接受锥的无尺寸参数，并且取决于内部和外部区域的折射率。光束整形部件具有直径为23μm的内部区域38，并且具有0.02的负NA，“负”是指内部区域38的折射率低于外部区域40的折射率的事实。所得到的曲线图示出了沿着光束整形部件24的长度从左向右的光束的空间分布的演变。因此，为波束整形部件24选择给定长度可以为行进光的输出空间分布提供相应的形状。图3B示出了通过选择1000μm、1235μm或1500μm的输入和输出之间的长度可以获得的三个空间分布。可以看出，所获得的形状是非高斯的，并且接近具有比高斯形状的侧边缘更尖锐的侧边缘的平顶形状。在1235μm的长度处获得的平顶形状在侧边缘之间具有基本上恒定的值，而在1500μm处获得的形状呈现在侧边缘之间的中心凹下。从图3A所示的模拟可以看出，较长的传播长度将导致看起来像环形的形状。

除了光束整形部件的长度之外，内部和外部区域的直径也可以是影响在组件的输出处获得的非高斯形状的因素。在图3A的示例中，与光纤的125μm相比，光束整形部件的外部区域的直径设定为400μm，这有利地确保沿着光路传播的光在其变换所需的传播长度期间不受光束整形部件的外表面与周围介质(通常为空气、丙烯酸酯或聚合物)之间的外部界面影响。然而，在其他实施方式中，光束整形部件可以具有较小的直径，并且即使传播光受到外部界面的影响，也可能有效地发生光束变换。

参见图4A至4D，示出了内部区域的不同直径的模拟结果。对于与内部和外部区域的上述折射率相同的值，模拟具有三个不同直径的内部区域的光束整形部件，即，比光纤的波导芯部的直径小(10μm)、相同(20μm)和大(30μm)。对于每种情况获得的光学形状如图4A所示，幅度归一化。值得注意的是，对应于最佳可用“平顶”形状的光束整形部件的长度确实表现出相对于光纤的芯部的直径、对光束整形部件的内部区域的直径的依赖性。图4B示出了以幅度归一化还相对于形状的半最大的宽度归一化的相同的光束形状。图4C示出了每个曲线的20％和80％之间的边缘并且除以光束的半宽度的计算的归一化斜率。可以看出，内部区域的直径小于光纤芯部的直径的情况导致平顶形状的边缘比其他两个测试情况更不尖锐。虽然等直径和较大直径的形状看起来类似于平顶，但是斜率计算表明，内部区域的直径与光纤的波导芯部的直径相同的情况提供了更尖锐的侧边缘。

在光束整形部件的输出处潜在地影响光束的横向分布的形状的另一因素是其内部和外部区域之间的折射率差(dn)，有时以数值孔径(NA)表示。图4D示出了作为光束整形部件的dn的函数的输出光束的空间分布。可以看出，空间分布的形状的陡度可以随光束整形部件的NA而变化，同时也影响中心振荡。

参考图5A和5B，示出了根据另一实施例的光束整形部件24的设计。与图2A的实施例一样，光束整形部件24包括内部区域38和外部区域40。然而，内部区域38同心地包括芯部46、第一环48和第二环50。优选地，外部区域40和第一环48分别具有比芯部46和第二环50更高的折射率。在一个变型中，光束整形部件的外部区域40和第一环48可以由二氧化硅玻璃制成，而光束整形部件的内部区域的芯部46和第二环56由掺杂有至少一种降低折射率的掺杂剂的二氧化硅玻璃制成。如上所述，降低折射率的掺杂剂可以是例如Bore、Fluor或两者。在该示例中，第二环56比芯部46更重地掺杂，使得第二环56中的折射率低得多；芯部46中的折射率分布相对于第一环48中纯二氧化硅的折射率仅略微下降。在一个变型中，芯部46和第一环48可以由相同的材料制成，因此限定了具有恒定折射率值的大芯部结构，而不显着影响光束变换。

图6示出了图5B的折射率分布的传播模拟的结果。如可以观察到的，第一环48和第二环50之间的折射率差导致在第一环48中传播的光束的引导。然而，仍然可以说，在该实施例中，光束整形部件包括大于内部折射率值(在第二环50中)的外部折射率值(在外部区域40中)。从由LP01和LP02模式的第一环48引导的两个模式的叠加周期性地获得平顶。图7以点划线示出了图6中模拟的光束整形部件获得的空间分布的示例，对应于图5B的折射率分布。可以看出，即使与用于比较示出的通过图2B的折射率分布获得的平顶形状相比，获得的整体形状提供了具有非常尖锐的侧边缘的平顶。

在图6所示的实施例中，假设光纤是支持通过光束整形部件进行变换的附加模式的多模光纤。光束整形部件的横向折射率分布提供了在第一端部注入并朝向光束整形部件的第二端部传播时这些附加模式中的每一个的空间分布的变换。每个附加模式从第一端部处的初始形状变换到第二端部处的与第一形状不同的最终形状。在该实施例中，在光束整形部件中发射的附加模式将激发沿光束整形部件的传播长度引导的几种模式。与注入的光束分布相比，这几种模式在给定长度上干涉并形成修改的光束分布。有利的是，这种配置对光束整形部件的长度的灵敏度与诸如Zhu(“Coherent beam transformations usingmultimode waveguides”,Optics Express 7506,Vol.18,No.7,29March 2010)所示的多模装置相比较小。由光束整形元件引导的模式的数量可以小于二十，并且可以小至二，例如在图6的具体情况下。

图8A和8B示出了使用根据一个实施例的具有光纤和光束整形部件的光学组件的实验演示获得的结果。光纤具有20μm直径的芯部，数值孔径NA为0.12，二氧化硅包层的直径为125μm并且支持高斯LP01模式。如上所述，光束整形部件接合到光纤的输出端。光束整形部件具有由氟掺杂二氧化硅制成的内部区域，其直径为23μm，负NA为-0.023。光束整形部件还具有直径为125μm的由二氧化硅制成的外部区域。图8A示出了在两个不同长度的光束整形部件的输出处的光束的空间分布。可以观察到，0.3mm的短光束整形比较太小而不影响光束，分布保持高斯。然而，使用长度为1.1mm的光束整形部件提供变换为平顶状光束分布的期望的光束。在光束空间分布中可以看到小的凹下，但是这样的特征对于多种应用是不利的。

在图8A所示的结果中，离开光纤后1mm至35mm测量光束的空间分布。光束分布用光束轮廓仪测量。图8B示出了从长度为1.1mm的光束整形元件获得的分布，但是在使用焦距为11mm的衍射极限非球面透镜准直光束之后。光纤尖端被放置在透镜焦点附近。使用其焦距的准直透镜等效于执行光束分布的傅立叶变换，因为菲涅尔近似适用于该光束传播。图8B示出了图8A的光束整形部件为1.1mm的光束分布的计算的傅立叶变换。实验光束分布与图8B并列。在实验和模拟之间获得相关性，示出了模式中的旁瓣。然后使用250mm焦距的透镜重新聚焦准直光束。在聚焦透镜后面，图8A的平顶光束分布再次通过几十毫米的传播获得。图8A因此表示离开光束整形部件的或者使用靠近其焦点使用的准直和聚焦透镜重新成像的平顶状光束分布。理论上，平顶光束在250mm的透镜的焦点处重新成像。但在实践中，平顶光束在透镜后面330毫米左右被重新成像，可能是由于不完美的准直。使用具有不同焦距的光学元件的不同类型的透镜或透镜状系统将获得类似的结果。通过在其焦距外使用透镜，可以将图8A的平顶光束变换为其它形状。例如，通过在250mm的焦距的聚焦透镜之后测量400mm的光束分布来观察三角形。

图9A示出了根据另一实施例的光束整形部件的折射率分布。在该实施方式中，折射率分布具有负梯度折射率形状。图9B示出了图9A的折射率分布的光束变换结果的示例。使用来自20μm芯部直径和0.10NA光纤的LP01高斯光束分布，具有2.5mm长度并具有图9A的折射率分布的光束整形部件附着到光纤的末端。所使用的折射率具有0.04的负峰值NA和20μm的半峰宽半值。图9B的输出光束空间分布示出了在通过光束整形部件传播2.5mm之后，输入高斯光束被变换为环形光束。对于长度为1mm的光束整形部件，获得了类似的输出空间分布，这似乎表明在该实施方式中光束输出空间分布对光纤长度不是很敏感。事实上，模拟表明，大量的光束变换发生在500μm的传播之后。对于该模拟，光束整形部件的直径设定为400μm。

图10示出了根据另一实施例的模拟光束整形部件的折射率分布。该折射率分布再次呈现大于内部折射率值的外部折射率值，其中两者之间具有尖锐的转变，并且内部区域的折射率朝向中心逐渐增加。

根据其他实施方式，光束整形部件可以沿着光路逐渐变细，也就是说，其外径可以沿着传播方向逐渐增加。这样的实施例可以用于进一步优化光束变换。参考图11A，对于与图3A所示的配置类似的配置，示出了模拟结果，但是假设光束整形部件具有加宽的锥形形状，而不是外部区域具有恒定的直径。图11B分别示出了具有锥形比为1,2和3的光束整形部件的输出光束的空间分布。如本领域技术人员将容易理解的，锥形比为3意味着光束整形部件的外径在其输出端部是在其输入端部处的三倍大。光束整形部件的折射率分布在直径上与锥形的直径变化成比例地缩放。通过计算图11B中的空间分布的归一化转变斜率，可以观察到使用锥形影响平顶光束分布的陡度，如图11C的曲线图示出了作为输出内部区域芯部直径的函数的侧边缘斜率。应当注意，虽然对于这里所示的模拟，锥形的分布线性地变化，但是在其他变型中(Marcuse,“Mode conversion in Optical Fibers withMonotonically Increasing Core Radius”,Journal of LIghtwave Technology,Vol.LT-5,No.1,1987)可以使用不同的锥形形状，例如升余弦或改变的指数形状。输出直径小于输入的反向情况也可以完成。

应注意的是，虽然通过示例的方式呈现了将光束变换为平顶状或圆环状光束分布的示例，但是对于其他实施方式，可以使用光束整形部件中的不同折射率分布来实现对其它空间分布的转换。

当然，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对上述实施例进行多种修改。

Claims (20)

1.一种光纤组件，包括：

-光纤，其支持具有限定第一形状的空间分布的引导模式；

-光束整形部件，其具有固定并光学联接到所述光纤的末端的第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述光束整形部件限定了所述第一端部和所述第二端部之间的光路，并且具有包括大于内部折射率值的外部折射率值的横向折射率分布，所述光束整形部件将光束的空间分布在所述第一端部处的第一形状和在所述第二端部处的与第一形状不同的第二形状之间变换，所述光束在所述第一端部和所述第二端部中的一个处注入并且沿着所述光路传播。

2.根据权利要求1所述的光纤组件，其中，所述光纤是单模光纤。

3.根据权利要求1所述的光纤组件，其中，所述光纤是多模光纤，所述引导模式对应于所述多模光纤的基本模式。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光纤组件，其中，所述光束整形部件的输入与所述光纤的末端熔合。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的光纤组件，其中，所述光束整形部件具有圆柱形形状，其直径大于所述光纤的直径。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的光纤组件，其中，所述内部折射率值和所述外部折射率值之间的差等于或大于1×10^-5。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的光纤组件，其中，所述第一形状是高斯形状并且所述第二形状是非高斯形状。

8.根据权利要求7所述的光纤组件，其中，所述非高斯形状是平顶形状，其具有比高斯形状的侧边缘更尖锐的侧边缘。

9.根据权利要求8所述的光纤组件，其中，所述平顶形状限定所述侧边缘之间的中心凹下。

10.根据权利要求8或9所述的光纤组件，其中，所述光束整形部件的在所述第一端部和第二端部之间的长度选择为提供所述平顶形状。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的光纤组件，其中，所述光束整形部件包括以所述内部折射率值为特征的内部区域和以所述外部折射率值为特征的外部区域。

12.根据权利要求11所述的光纤组件，其中：

-光纤是二氧化硅基光纤；

-所述光束整形部件的外部区域由二氧化硅玻璃制成；并且

-所述光束整形部件的内部区域由掺杂有至少一种降低折射率的掺杂剂的二氧化硅玻璃制成。

13.根据权利要求12所述的光纤组件，其中，所述至少一个降低折射率的掺杂剂包括Bore、Fluor或其组合。

14.根据权利要求11至13中的任一项所述的光纤组件，其中，所述内部区域的直径等于或大于所述光纤的波导芯部的直径。

15.根据权利要求1至10中的任一项所述的光纤组件，其中，所述光束整形部件包括：

-内部区域，所述内部区域同心地包括芯部、第一环和第二环；以及

-包围所述内部区域的外部区域；

其中，所述外部区域和第一环分别具有比所述芯部和第二环更高的折射率。

16.根据权利要求15所述的光纤组件，其中：

-光纤是二氧化硅基光纤；

-所述光束整形部件的外部区域和第一环由二氧化硅玻璃制成；并且

-所述光束整形部件的内部区域的芯部和第二环由掺杂有至少一种降低折射率的掺杂剂的二氧化硅玻璃制成。

17.根据权利要求16所述的光纤组件，其中，所述至少一个降低折射率的掺杂剂包括Bore、Fluor或其组合。

18.根据权利要求16或17所述的光纤组件，其中，所述第二环比所述内部区域的芯部更重地掺杂有所述至少一种降低折射率的掺杂剂。

19.根据权利要求3所述的光纤组件，其中，所述多模光纤支持用于通过所述光束整形部件进行变换的附加模式，当该附加模式在第一端部注入并朝向所述光束整形部件的第二端部传播时，所述光束整形部件的横向折射率分布提供了所述附加模式中的每一个的空间分布从第一端部处的初始形状变换到第二端部处的与第一形状不同的最终形状的变换。

20.根据权利要求1至19中的任一项所述的光纤组件，其中，所述光束整形部件具有锥形形状。