CN109683240A - 一种光纤合束器及其制备方法 - Google Patents

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王飞
沈德元
沈崇丰
姚伟超
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    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends
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Abstract

一种光纤合束器及其制备方法，通过将拉锥的石英管分开成两段，用作输入光纤束拉锥及切割过程中的成束及方便夹持的套具，只对输入光纤束的裸光纤部分进行拉锥，拉锥后在锥区径向切平并与输出光纤通过端面熔接，并封装。采用本发明的方法固定输入光纤，使输入光纤彼此平行贴合，避免了因扭转打结带来的损耗；石英管只起到束缚光纤束的作用，不参与光束传输过程，无需使用价格昂贵的低折射率石英管，降低了成本，经济性好；输入光纤束直接以空气作外包层，高NA激光的传输不受石英管折射率限制，扩大了适用范围。

Description

一种光纤合束器及其制备方法
技术领域
本发明涉及光纤激光器技术领域，具体涉及一种光纤合束器及其制备方法。
背景技术
全光纤激光器因其具有光束质量好、效率高、结构紧凑和散热性好等优点被广泛应用于光通信、激光加工、激光医疗、军事等领域。光纤合束器是全光纤激光器的重要组成部分之一。市面上常见的光纤合束器制作方法主要包括扭转法和套管法，扭转法通过将多根光纤扭结成束，再熔融拉锥制作光纤束，该方法制作的光纤束，各根光纤处于旋转扭曲状态，锥区处存在应力，容易出现断纤，且光纤扭曲容易引起高阶模式激发，也带来了额外的耦合损耗。套管法是将多根光纤穿入尺寸合适的石英管中，通过熔融拉锥使石英管塌陷将各根光纤束缚成束，该方法将石英管与光纤束一起拉锥，拉锥后石英管熔融贴合在光纤束外围成为外包层，很多情况下需要选择特定折射率的石英管。根据目前的工艺水平，石英管的折射率范围有限，限制了其在合束器领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔锥区无套管、不扭转的光纤合束器及其制造方法，以克服扭转带来的损耗，同时使光的传输不受石英套管影响，增大了适用范围。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：
一种光纤合束器的制备方法，包括步骤：
S1：准备若干根输入光纤，将每根光纤剥离一段涂覆层，使其成为裸光纤，将裸光纤段擦拭干净，裸光纤段的长度为3～5cm；
S2：将干净的石英管进行拉锥，石英管内径大于或等于输入光纤合束后的涂覆层外直径，锥腰区域的内径等于输入裸光纤束外径，锥区长度1～2cm；
S3：将输入光纤束插入拉锥后的石英管内，然后用光纤切割刀在石英管锥腰处划痕并拉断，使之成为两段，将右侧石英管向右移动1～4cm，露出中间的裸光纤束，用热缩管将右侧石英管与裸光纤束固定；
S4：将固定好的输入光纤束置于熔接机的V型槽夹具中，对输入光纤束的裸光纤段进行拉锥，拉锥结束后，用光纤切割刀在光纤束锥腰处进行切割，切割结束后，抛弃右侧带有热缩管的部分，留下左侧带有石英管的拉锥光纤束待用；
S5：将带有石英管的拉锥光纤束与输出光纤进行熔接，封装，得光纤合束器。
作为优选的技术方案，所述石英管为纯石英管或掺杂石英管。
作为优选的技术方案，所述石英管拉锥后的锥腰内径等于输入裸光纤束的外径。
作为优选的技术方案，所述输入光纤为单包层光纤或双包层光纤。
由上述制备方法所制备的光纤合束器。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的光纤合束器熔锥区无套管、不扭转，输入光纤彼此平行贴合，无需扭转，避免了因扭转打结带来的损耗；石英管只起到束缚光纤束的作用，用作输入光纤束拉锥及切割过程中的成束及方便夹持的套具，只对输入光纤的裸光纤束进行拉锥，石英管不参与光束传输过程，无需使用价格昂贵的低折射率石英管，降低了成本，提高了经济性；输入光纤束直接以空气作外包层，高NA激光的传输不受石英管折射率限制，扩大了适用范围。
附图说明
图1为拉锥的石英管示意图。
图2为石英管对输入光纤束的固定关系示意图；
以上图1-2中，1-未拉锥区；2-拉锥过渡区；3-锥腰区；4-左侧石英管；5-右侧石英管；6-热缩管；7-裸光纤段；8-输入光纤。
具体实施方式：
实施例：
以制备7×1泵浦光纤合束器为例，输入光纤选用七根200/220/400μm的光纤，输出光纤选用25/400μm的光纤，制作方法及步骤如下：
第一步，准备七根200/220/400μm的输入光纤，将每根输入光纤剥离一小段涂覆层，使其成为裸光纤，裸光纤段长度约为4cm，用无水乙醇将裸光纤段擦拭干净。
第二步，准备一根石英管并清洗干净，石英管内外径分别为1250/1800μm(七根输入光纤合束后的涂覆层部分外径约为1200μm)，将石英管进行拉锥，如图1所示，拉锥后的石英管包含左右对称的未拉锥区域1、拉锥过渡区2和锥腰区域3，锥腰区域3的横截面内径约为665μm，锥腰区域3的长度约为1cm。
第三步，如图2所示，将七根输入光纤8一起插入拉锥后的石英管内，然后用光纤切割刀在石英管锥腰处划痕并拉断，使之成为两段，将右侧石英管5向右移动，与左侧石英管4分离开约2cm距离，用热缩管6将右侧石英管5与裸光纤段7固定。将固定好的输入光纤束置于熔接机的V型槽夹具中，对光纤束的裸光纤段7进行拉锥，拉锥结束后，用光纤切割刀在光纤束锥腰处进行切割，切割结束后，抛弃右半段带有热缩管的部分，留下左半段带有石英管的拉锥光纤束待用。
第四步，将带有石英管的拉锥光纤束与输出光纤进行熔接，并封装，即完成了7×1泵浦光纤合束器的制作。
按照上述方式，也可以制作其他N×1型光纤合束器，或者(N+1)×1型光纤合束器。

Claims (5)

1.一种光纤合束器的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1：准备若干根输入光纤，将每根光纤剥离一段涂覆层，使其成为裸光纤，将裸光纤段擦拭干净，裸光纤段的长度为3～5cm；
S2：将干净的石英管进行拉锥，石英管内径大于或等于输入光纤合束后的涂覆层外直径，锥腰区域的内径大于输入裸光纤束外径，锥区长度1～2cm；
S3：将输入光纤束插入拉锥后的石英管内，然后用光纤切割刀在石英管锥腰处划痕并拉断，使之成为两段，将右侧石英管向右移动1～4cm，露出中间的裸光纤束，用热缩管将右侧石英管与裸光纤束固定；
S4：将固定好的输入光纤束置于熔接机的V型槽夹具中，对输入光纤束的裸光纤段进行拉锥，拉锥结束后，用光纤切割刀在光纤束锥腰处进行切割，切割结束后，抛弃右侧带有热缩管的部分，留下左侧带有石英管的拉锥光纤束待用；
S5：将带有石英管的拉锥光纤束与输出光纤进行熔接，封装，得光纤合束器。
2.根据权利要求1所述的一种光纤合束器的制备方法，其特征在于，所述石英管为纯石英管或掺杂石英管。
3.根据权利要求1所述的一种光纤合束器的制备方法，其特征在于，所述石英管拉锥后的锥腰内径等于输入裸光纤束的外径。
4.根据权利要求1所述的一种光纤合束器的制备方法，其特征在于，所述输入光纤为单包层光纤或双包层光纤。
5.由上述任一权利要求所述的制备方法所制备的光纤合束器。
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