CN108761646A - 一种光纤尾纤 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光纤技术领域的一种光纤尾纤；光纤尾纤包括熔石英端帽，光纤，熔石英玻璃管和玻璃毛细管；光纤包括裸光纤段和传能光纤段；所述熔石英端帽、光纤、熔石英玻璃管、玻璃毛细管同轴固定；所述熔石英端帽的一端与裸光纤段的一端连接，所述传能光纤段的一端穿过玻璃毛细管之后与裸光纤段的一端连接，所述熔石英玻璃管套在光纤的外面，所述熔石英玻璃管的两端分别套在熔石英端帽和玻璃毛细管的外面。通过上述方式，本发明的光纤尾纤可以支持连续1000W，峰值功率1MW/CM2的激光耦合，可广泛应用于需要光纤耦合输入/输出的半导体激光器，特定波长的固体激光器的入射端或者出射端，且物料简单，造价较低。
Description
技术领域
本发明涉及光纤技术领域，特别涉及一种光纤尾纤。
背景技术
对比常规的空间输出的光斑激光器，高功率光纤耦合输出的激光器由于激光沿着光纤柔性传输，可方便地将内部的激光传导到工件表面上，而常规的直接空间输出的光斑激光器，需要通过多路扩束，准直，反射，缩束，聚焦等光学元件，才能最终传导到工件表面，同时对传输光路中的每个元件定位要求非常高，不方便安装调试；
对于常规的能量传输光纤尾纤，输入/输出激光光束直接从空气进入光纤，高能激光直接作用到裸光纤端面；同时为了固定光纤，且避免工作时光纤温度过高，一般用胶水将光纤嵌套在陶瓷插芯、纯铜或者蓝宝石玻璃套管中；
在实现本发明过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：常规光纤的芯径0.05-0.5mm不等，由于激光直接从空气作用到石英光纤端面，光纤表面激光功率密度非常高，到达MW./CM2，此时如果光纤表面有任何的瑕疵或者长期工作时空气中的微小灰尘颗粒落到光纤表面，麻点都会形成局部热点，导致石英光纤表面非常容易烧毁，从而导致尾纤不能支持过高的功率。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种光纤端面不易烧毁的用于高功率光纤耦合输入/输出的光纤尾纤。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种光纤尾纤，包括：熔石英端帽和光纤；所述熔石英端帽与所述光纤的一端熔接，其中，所述熔石英端帽的纵截面的面积大于所述光纤纵截面的面积。
可选的，所述光纤包括裸光纤段和传能光纤段，所述裸光纤段的一端与所述传能光纤段的一端连接，所述裸光纤段的另一端与所述熔石英端帽熔接。
可选的，还包括：熔石英玻璃管；所述熔石英玻璃管套在所述裸光纤段的外面。
可选的，还包括：玻璃毛细管；所述传能光纤段的一端穿过所述玻璃毛细管之后与所述裸光纤段的一端连接。
可选的，所述熔石英玻璃管的两端分别套设在所述熔石英端帽和所述玻璃毛细管的外面，并且所述熔石英端帽和所述玻璃毛细管均与所述熔石英玻璃管密封焊接固定。
可选的，所述玻璃毛细管和所述熔石英玻璃管均为筒形，所述熔石英端帽为圆柱形。
可选的，所述熔石英端帽、所述裸光纤段、所述熔石英玻璃管、所述玻璃毛细管和所述传能光纤段同轴设置。
可选的，所述传能光纤段与所述裸光纤连接的一端和所述玻璃毛细管之间通过胶水固定。
可选的，所述裸光纤段包括保护层和纤芯；所述保护层包括内包层和外包层，所述内包层包裹所述纤芯，所述外包层包裹所述内包层，所述外包层设置若干凹槽。
可选的，所述熔石英端帽远离所述光纤的一表面设置有增透膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供了一种简单实用，高可靠性，可支持非常高功率耦合输入/输出的高能光纤能量跳线结构；通过在光纤端面熔接大于光纤的直径的熔石英端帽的方式，避免激光直接聚焦在光纤端面造成光纤端面能量密度过高的问题；通过连接一个熔石英端帽的方式，避免光纤端面直接裸露在空气中容易造成其他物理伤害形成局部热点的问题；由于玻璃与玻璃的接触面抗功率更低，通过连接一个以石英玻璃为材料的熔石英端帽的方式，避免激光从空气直接进入光纤端面造成光纤端面容易烧毁的问题；通过以上方式，本实施例提供了一种高功率光纤耦合的激光尾纤结构，其可以支持连续1000W，峰值功率1MW/CM的激光耦合，可广泛应用于需要光纤耦合输入/输出的半导体激光器，特定波长的固体激光器的入射端或者出射端，且物料简单，造价较低。
附图说明
图1是本发明光纤尾纤实施例的立体示意图；
图2是本发明光纤尾纤实施例的剖视图示意图；
图3是本发明光纤尾纤实施例中光纤的剖视图示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
请参见图1和图2，光纤尾纤1包括熔石英端帽10、光纤20、熔石英玻璃管30和玻璃毛细管40。
所述熔石英端帽10、所述光纤20、所述熔石英玻璃管30、所述玻璃毛细管40同轴固定设置。光纤20包括裸光纤段201和传能光纤段202，所述熔石英端帽的一端与所述裸光纤段201的一端连接，所述传能光纤段202的一端穿过所述玻璃毛细管40之后与所述裸光纤段201的一端连接。所述熔石英玻璃管30套在所述裸光纤段201的外面，所述熔石英玻璃管30的两端分别套在熔石英端帽10和玻璃毛细管40的外面，所述裸光纤段201设置有一腐蚀毛化区域2011，所述腐蚀毛化区域2011设置若干凹槽(未标示)。
上述熔石英端帽10，其一端为光纤端面101，其另一端为与光纤20的裸光纤段201的一端连接的第一连接端12，熔石英端帽10的纵截面的面积大于所述裸光纤段201纵截面的面积。所述熔石英端帽10远离光纤端面101的一端的侧表面预设面积的区域套设在熔石英玻璃管30的一端里面，连接区域为第二连接端13。在一些实施例中，所述熔石英端帽为一圆柱形玻璃体，所述光纤端面101设置有增透膜，用于增强光纤耦合效率；所述第一连接端12以熔接的方式连接熔石英端帽10和裸光纤段201的一端，所述第二连接端13通过激光或电弧放电环形密封焊接。在其他一些实施例中，所述熔石英端帽的形状可根据入射激光角度的需要而设定，所述熔石英端帽10的纵截面的面积与所述裸光纤段201纵截面的面积的比例可根据需要而设定，不需要拘泥于本实施例的限定。
上述光纤20，所述光纤20包括裸光纤段201和传能光纤段202，所述裸光纤段201的一端与熔石英端帽10连接，连接端为第一连接端12，所述裸光纤段201的另一端与所述传能光纤段202的一端连接，连接处为第三连接端210。所述传能光纤段202的一端穿过所述玻璃毛细管40之后与所述裸光纤段201的一端连接，所述传能光纤段202套设在所述玻璃毛细管40的里面，连接区域为第四连接端24，所述光纤20套设在熔石英玻璃管30的里面。
请参见图2和图3，在一些实施例中，所述裸光纤段201的一端与所述熔石英端帽10熔接；所述裸光纤段201为所述光纤20剥除预设长度的保护层2012后得到，所述传能光纤段202为所述光纤20未剥除保护层2012的区域；所述裸光纤段201包括保护层2012和纤芯2013，所述保护层2012包括内包层2012a和外包层2012b，所述内包层2012a包裹住所述纤芯2013，所述外包层2012b包裹住所述内包层2012a。所述裸光纤段201上设置有腐蚀毛化区域2011，所述腐蚀毛化区域2011设置有若干凹槽，所述腐蚀毛化区域2011设置的若干凹槽为所述裸光纤段201剥除外包层2012b后，使用氢氟酸溶液做腐蚀毛化处理后，在包层上形成的凹凸不平的微观小坑，激光进入光纤经过所述腐蚀毛化区域2011后，无效光包层光被滤除，达到了传导冷却的效果。所述传能光纤段202靠近第三连接端210的一端与所述玻璃毛细管40采用低粘度的UV胶水进行粘结。在其他一些实施例中，所述裸光纤段201的长度，所述腐蚀毛化区域的2011的长度，所述腐蚀毛化区域2011做腐蚀毛化处理所需的化学试剂，第四连接端24进行粘结的胶水类型，以上具体设置都可需要根据需要而设定，不需要拘泥于本实施例的限定。
上述熔石英玻璃管30，所述熔石英玻璃管30的一端套设在熔石英端帽10的外面，连接区域为第二连接端13，所述熔石英玻璃管30的另一端套设在玻璃毛细管40的外面，连接区域为第五连接端34，所述熔石英玻璃管30套设在光纤20的外面。在本实施例中，第二连接端13和第五连接端34皆通过激光或电弧放电环形密封焊接进行固定，保证内部光纤20防尘防水，确保长效可靠，相比于传统通过金属和胶水密封粘结(分子层面的结合)，实现了原子层面的结合，密封效果大大提升。所述熔石英玻璃管30为筒形，保护内部的光纤20；所述熔石英玻璃管30透明耐高温，具有低膨胀系数，对激光的透过率非常高，上述无效包层光经过熔石英玻璃管折射到空气中，即可以把玻璃的无用杂散光(无效包层光)进一步传导到空气中。在其他一些实施例中，第一连接端12和第五连接端34可通过其他用于玻璃密封的连接方式进行固定，不需要拘泥于本实施例的限定。
上述玻璃毛细管40，所述玻璃毛细管40套设在光纤20的裸光纤段201和传能光纤段202连接处210的外面，所述玻璃毛细管40与所述传能光纤202的连接区域为第四连接端24，所述玻璃毛细管40套设在熔石英玻璃管30远离熔石英端帽10的一端的里面，连接区域为第五连接端34。在本实施例中，第四连接端24通过UV胶水固定，第五连接端34通过环形密封焊接固定，增强光纤的抗拉扯能力，避免在安装使用时熔接点(第一连接端12)轻易断开，所述玻璃毛细管40为筒形。
通过本实施例的结果设计，本发明的光纤尾纤1可以用于高功率激光的耦合输入/输出的尾纤封装，也适用于光纤跳线结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供了一种简单实用，高可靠性，可支持非常高功率耦合输入/输出的高能光纤能量跳线结构；通过在光纤端面熔接大于光纤的直径的熔石英端帽的方式，避免激光直接聚焦在光纤端面造成光纤端面能量密度过高的问题；通过连接一个熔石英端帽的方式，避免光纤端面直接裸露在空气中容易造成其他物理伤害形成局部热点的问题；由于玻璃与玻璃的接触面抗功率更低，通过连接一个以石英玻璃为材料的熔石英端帽的方式，避免激光从空气直接进入光纤端面造成光纤端面容易烧毁的问题；通过以上方式，本实施例提供了一种高功率光纤耦合的激光尾纤结构，其可以支持连续1000W，峰值功率1MW/CM的激光耦合，可广泛应用于需要光纤耦合输入/输出的半导体激光器，特定波长的固体激光器的入射端或者出射端，且物料简单，造价较低。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中区域技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种光纤尾纤，其特征在于，包括：熔石英端帽和光纤；
所述熔石英端帽与所述光纤的一端熔接，其中，所述熔石英端帽的纵截面的面积大于所述光纤纵截面的面积。
2.根据权利要求1所述的光纤尾纤，其特征在于，
所述光纤包括裸光纤段和传能光纤段，所述裸光纤段的一端与所述传能光纤段的一端连接，所述裸光纤段的另一端与所述熔石英端帽熔接。
3.根据权利要求2所述的光纤尾纤，其特征在于，还包括：熔石英玻璃管和玻璃毛细管；
所述熔石英玻璃管套在所述裸光纤段的外面；
所述传能光纤段的一端穿过所述玻璃毛细管之后与所述裸光纤段的一端连接。
4.根据权利要求3所述的光纤尾纤，其特征在于，
所述熔石英玻璃管的两端分别套设在所述熔石英端帽和所述玻璃毛细管的外面，并且所述熔石英端帽和所述玻璃毛细管均与所述熔石英玻璃管密封焊接固定。
5.根据权利要求4所述的光纤尾纤，其特征在于，
所述玻璃毛细管和所述熔石英玻璃管均为筒形，所述熔石英端帽为圆柱形。
6.根据权利要求4所述的光纤尾纤，其特征在于，
所述熔石英端帽、所述裸光纤段、所述熔石英玻璃管、所述玻璃毛细管和所述传能光纤段同轴设置。
7.根据权利要求4所述的光纤尾纤，其特征在于，
所述传能光纤段与所述裸光纤连接的一端和所述玻璃毛细管之间通过胶水固定。
8.根据权利要求2所述的光纤尾纤，其特征在于，所述裸光纤段包括保护层和纤芯；
所述保护层包括内包层和外包层，所述内包层包裹所述纤芯，所述外包层包裹所述内包层，所述外包层设置若干凹槽。
9.根据权利要求1所述的光纤尾纤，其特征在于，所述熔石英端帽远离所述光纤的一表面设置有增透膜。
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