CN110954989A - 一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法 - Google Patents
一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110954989A CN110954989A CN201911206336.2A CN201911206336A CN110954989A CN 110954989 A CN110954989 A CN 110954989A CN 201911206336 A CN201911206336 A CN 201911206336A CN 110954989 A CN110954989 A CN 110954989A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- quartz
- output
- end cap
- high power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 122
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 86
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
- G02B6/06—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres the relative position of the fibres being the same at both ends, e.g. for transporting images
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
- H01S3/2383—Parallel arrangements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
本发明涉及一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法，目的是解决现有技术中存在的光纤激光输出阵列不能实现上百路的扩展，且无法承载高输出功率的问题。本发明的一种可承载高功率的光纤输出阵列，包括石英端帽和嵌入石英端帽内的多根光纤；本发明将液态熔石英容器内经过氢氧焰高温熔化，并将一致性排布的光纤阵列插入液态熔石英，后经低温固化，使光纤与熔石英一体化，并对熔石英表面进行抛光。本发明一方面能够在有限空间内增加光纤激光器光谱组束路数，另一方面可以提高输出阵列承受的激光输出功率水平。
Description
技术领域
本发明涉及光纤激光器，具体涉及一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法。
背景技术
近年来，随着光纤激光技术的不断发展，高功率、高光束质量的光纤激光器在工业制造、军事国防等领域的作用日益凸显，但是受热效应、非线性效应等因素的制约，单光纤激光输出功率存在极限。目前，获得高功率、高光束质量光纤激光光源的有效技术途径主要是光谱组束技术，其实质是利用色散元件将多个波长的激光合成为一束输出。文献表明为保证光谱组束的光束质量，每路激光线宽须小于35GHz，但由于受激布里渊散射、自相位调制、模式不稳定等问题的影响，满足该线宽的窄线宽光纤激光输出功率在3kW左右，因此可以通过增加组束路数以降低光谱组束系统对单路功率的要求，从而实现高功率光纤激光合成。
目前国内光谱组束路数为十路左右，其光纤输出采用反射镜耦合、裸纤输出阵列或者单个熔接端帽后再排列；而对于需要承载高功率的极多路数(数十路甚至上百路)光纤激光阵列，第一，裸纤端面承载功率密度过高会导致阵列烧毁；第二，单个光纤熔接端帽后再排列导致间距过大，对光栅尺寸要求较高；第三，上百路光谱组束尺寸过大，导致反射镜无法耦合进入光栅；因此，目前的光谱组束输出无法实现上百路的扩展，且无法承载高功率。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的光纤激光输出阵列不能实现上百路的扩展，且无法承载高输出功率的问题，而提供了一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法。
本发明所采用的技术方案为：
本发明的一种可承载高功率的光纤输出阵列，包括石英端帽和多根光纤；其特殊之处在于，所述多根光纤的输出端嵌入石英端帽内，且嵌入石英端帽内的部分等间距线性排列，裸漏于石英端帽外且远离石英端帽1～3mm以外的部分表面包有涂覆层；
所述多根光纤的输出端端面位于同一平面内；
所述多根光纤的输出端与石英端帽的输出端之间存有间隙且距离一致。
进一步地，所述石英端帽的输出端端面为平面；所述多根光纤的输出端端面与石英端帽的输出端端面平行。
进一步地，所述石英端帽的输出端端面为弧面；所述多根光纤的输出端端面距离所述弧面的顶部距离一致。
本法发明的一种可承载高功率的光纤输出阵列的制备方法，区别于现有的光纤阵列，本发明实现的光纤输出阵列能够满足高功率光纤激光器光谱组束需求。其特殊之处在于：具体按照以下步骤实施：
步骤1、根据光谱组束衍射光栅要求，选取参数匹配的多根光纤，根据光纤直径选择适配的光纤阵列夹具，同时准备液态熔石英容器；
步骤2、将光纤输出端的涂覆层剥除并用酒精清洗干净，然后将多根光纤等间距排列于光纤阵列夹具内紧密夹持；
步骤3、将紧密夹持的光纤输出端通过精密调整架固定，再使用研磨设备研磨所有光纤输出端的端面，确保端面清洁且位于同一平面，然后将该端面清洗干净；
步骤4、选择熔石英，将其融化为液态后倒入液态熔石英容器中，再通过精密调整架将光纤清洗干净的一端插入液态熔石英，液态熔石英经低温固化，形成内部嵌有光纤的石英端帽；
步骤5、根据光谱组束要求对石英端帽的输出端端面进行研磨抛光，使其形成弧面或平面；
当形成弧面时，满足多根光纤的输出端端面至弧面顶部距离一致；
当形成平面时，满足该平面与光纤的输出端端面平行。
进一步地，所述步骤1中所准备的液态熔石英容器包括本体；
所述本体上开设有腰形槽，腰形槽的长度大于所有选取光纤的直径之和，腰形槽的宽度大于每根光纤的直径。此处所述的大于是指满足将线性排列的光纤矩阵包覆于腰形槽内即可，而非无限大。
进一步地，所述步骤2是通过丙酮将光纤输出端的涂覆层剥除。
进一步地，所述步骤3中是通过超声波清洗机清洗光纤输出端的端面。
进一步地，步骤4中是利用氢氧焰将熔石英融化为液态。
本发明的有益效果是：
本发明通过氢氧焰把熔石英进行融化并倒入液态熔石英容器中，再将排列好的光纤插入液态熔石英内，然后低温固化熔石英形成石英端帽，使得石英端帽与光纤阵列一体化，因此，第一，将每根光纤直接嵌入熔石英，熔石英可降低输出端面的功率密度，因此会保护光纤阵列不至烧毁；第二，将光纤阵列排列好之后再嵌入熔石英，相比传统的单个光纤熔接端帽后再排列，显然大幅度减小了单个光纤的间距，进而减小了整个光纤阵列的尺寸；第三，整个光纤阵列的尺寸减小之后，即可直接通过光栅合束；由此可实现上百路光谱组束的扩展，也可承载高功率。除此之外，熔石英和光纤阵列一体化之后，还可降低因外界震动或环境变化带来光束质量裂化；并且熔石英通过抛光可实现端面透镜效应。
附图说明
图1是本实施例中可承载高功率的光纤输出阵列使用的光纤结构示意图；
图2是本实施例中将多根光纤通过光纤阵列夹具夹持的结构示意图；
图3是本实施例中所使用的液态熔石英容器结构示意图；
图4是本实施例中对熔石英进行加热并将光纤输出端插入熔石英时的状态示意图；
图5是本实施例中熔石英固化后形成石英端帽，且将其端面研磨成弧面的结构示意图。
图中，1-石英端帽，2-光纤，3-光纤阵列夹具，4-液态熔石英容器，41-本体，42-腰形槽，5-精密调整架,6-氢氧焰。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
结合图1、图5所示，本发明的一种可承载高功率的光纤输出阵列，包括石英端帽1和多根光纤2；多根光纤2的输出端嵌入石英端帽1内，且嵌入石英端帽1内的部分等间距线性排列，裸漏于石英端帽1外且远离石英端帽1～3mm以外的部分表面包有涂覆层；多根光纤2的输出端端面位于同一平面内。
其中，石英端帽1的输出端端面为弧面或平面；当石英端帽1的输出端端面为弧面时，多根光纤2的输出端端面至弧面顶部距离一致；当石英端帽1的输出端端面为平面时，多根光纤2的输出端端面与石英端帽1的输出端端面平行。
这种阵列的优势是能够满足有限空间内数十路甚至上百路的光纤排列，有助于提升光纤激光器光谱组束的输出功率。
本发明一种可承载高功率的光纤输出阵列的制备方法，如图1至图5所示，具体按照以下步骤实施：
步骤1、根据光谱组束衍射光栅要求，选择参数匹配传输的光纤2，根据光纤2直径精密设置光纤阵列夹具3，同时准备特制形状的液态熔石英容器4，该熔石英容器4包括本体41；本体41上开设有腰形槽42，腰形槽42的长度大于所有选取光纤2的直径之和，腰形槽42的宽度大于每根光纤2的直径。
步骤2、采用丙酮对光纤2涂覆层进行剥除，并用酒精清洗干净，最后通过光纤阵列夹具3进行紧密夹持，确保光纤2之间的空隙间隔一致。
步骤3、紧密夹持的光纤阵列通过精密调整架5固定，光纤阵列端面通过研磨设备进行一致性加工研磨，确保光纤端面清洁及角度一致，并把研磨好的光纤阵列端面经超声波清洗机清洗干净。
步骤4、选择高纯度的熔石英，通过氢氧焰6将熔石英融化为液态后倒入熔石英容器4中，并通过精密调整架5把光纤阵列输出端插入液态熔石英，后经过低温固化使光纤阵列与熔石英形成一体化,。
步骤5、最后可根据组束要求对熔石英端面进行研磨抛光，使其形成弧面或平面；
当形成弧面时，满足多根光纤的输出端端面至弧面顶部距离一致，实现特定焦距的透镜效应；
当形成平面时，满足该平面与光纤的输出端端面平行。
通过上面五个步骤实现高承载功率光纤激光器光谱组束光纤输出阵列研制，在研制过程中需要注意光纤参数与光栅衍射角度的匹配关系，石英端帽端面研磨角度的一致，并与光纤阵列插入液态熔石英时角度必须垂直，保证每束激光到熔石英端面的距离一致，否则会导致光谱组束时端面聚焦时入射角度出现偏差。
本发明将液态熔石英容器内经过氢氧焰高温熔化，并将一致性排布的光纤阵列插入液态熔石英，后经低温固化，使光纤与熔石英一体化，并对熔石英表面进行抛光。本发明一方面能够在有限空间内增加光纤激光器光谱组束路数，另一方面可以提高输出阵列承受的激光输出功率水平。
Claims (8)
1.一种可承载高功率的光纤输出阵列，包括石英端帽(1)和多根光纤(2)；其特征在于，所述多根光纤(2)的输出端嵌入石英端帽(1)内，且嵌入石英端帽(1)内的部分等间距线性排列，裸漏于石英端帽(1)外且远离石英端帽(1)1～3mm以外的部分表面包有涂覆层；
所述多根光纤(2)的输出端端面位于同一平面内；
所述多根光纤(2)的输出端与石英端帽(1)的输出端之间存有间隙且距离一致。
2.根据权利要求1所述的一种可承载高功率的光纤输出阵列，其特征在于，所述石英端帽(1)的输出端端面为平面。
3.根据权利要求1所述的一种可承载高功率的光纤输出阵列，其特征在于，所述石英端帽(1)的输出端端面为弧面。
4.一种可承载高功率的光纤输出阵列的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、根据光谱组束衍射光栅要求，选取参数匹配的多根光纤(2)，根据光纤(2)直径选择适配的光纤阵列夹具(3)，同时准备液态熔石英容器(4)；
步骤2、将光纤(2)输出端的涂覆层剥除并用酒精清洗干净，然后将多根光纤(2)等间距排列于光纤阵列夹具(3)内紧密夹持；
步骤3、将紧密夹持的光纤(2)输出端通过精密调整架(5)固定，再使用研磨设备研磨所有光纤(2)输出端的端面，确保端面清洁且位于同一平面，然后将该端面清洗干净；
步骤4、选择熔石英，将其融化为液态后倒入液态熔石英容器(4)中，再通过精密调整架(5)将光纤(2)清洗干净的一端插入液态熔石英，液态熔石英经低温固化，形成内部嵌有光纤(2)的石英端帽(1)；
步骤5、根据光谱组束要求对石英端帽(1)的输出端端面进行研磨抛光，使其形成弧面或平面；
当形成弧面时，满足多根光纤(2)的输出端端面至弧面顶部距离一致；
当形成平面时，满足该平面与光纤(2)的输出端端面平行。
5.根据权利要求4所述的一种可承载高功率的光纤输出阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤1中所准备的液态熔石英容器(4)包括本体(41)；
所述本体(41)上开设有腰形槽(42)，腰形槽(42)的长度大于所有选取光纤(2)的直径之和，腰形槽(42)的宽度大于每根光纤(2)的直径。
6.根据权利要求5所述的一种可承载高功率的光纤输出阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤2是通过丙酮将光纤(2)输出端的涂覆层剥除。
7.根据权利要求6所述的一种可承载高功率的光纤输出阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤3中是通过超声波清洗机清洗光纤(2)输出端的端面。
8.根据权利要求7所述的一种可承载高功率的光纤输出阵列的制备方法，其特征在于，步骤4中是利用氢氧焰(5)将熔石英融化为液态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911206336.2A CN110954989A (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911206336.2A CN110954989A (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110954989A true CN110954989A (zh) | 2020-04-03 |
Family
ID=69979195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911206336.2A Pending CN110954989A (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110954989A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5061035A (en) * | 1990-09-27 | 1991-10-29 | Hughes Aircraft Company | Hermetically sealed optical fiber arrays and method for forming same |
| CN101587209A (zh) * | 2008-05-23 | 2009-11-25 | 北京中视中科光电技术有限公司 | 光纤头及其制作方法 |
| CN102630306A (zh) * | 2009-11-24 | 2012-08-08 | 康宁光缆系统有限责任公司 | 制备光纤与将光纤安置到盲孔中的方法以及相关总成和制造总成的方法 |
| CN104267464A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-01-07 | 浙江南方通信集团股份有限公司 | 一种光纤阵列及其制作方法 |
| KR101674111B1 (ko) * | 2015-05-04 | 2016-11-09 | 한화시스템 주식회사 | 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법 |
| CN106998031A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-08-01 | 中国兵器装备研究院 | 一种高功率石英端帽的制造方法 |
| CN110196499A (zh) * | 2018-02-26 | 2019-09-03 | 西安中科汇纤光电科技有限公司 | 一种用于光谱合成的激光输出头及制造方法 |
-
2019
- 2019-11-29 CN CN201911206336.2A patent/CN110954989A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5061035A (en) * | 1990-09-27 | 1991-10-29 | Hughes Aircraft Company | Hermetically sealed optical fiber arrays and method for forming same |
| CN101587209A (zh) * | 2008-05-23 | 2009-11-25 | 北京中视中科光电技术有限公司 | 光纤头及其制作方法 |
| CN102630306A (zh) * | 2009-11-24 | 2012-08-08 | 康宁光缆系统有限责任公司 | 制备光纤与将光纤安置到盲孔中的方法以及相关总成和制造总成的方法 |
| CN104267464A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-01-07 | 浙江南方通信集团股份有限公司 | 一种光纤阵列及其制作方法 |
| KR101674111B1 (ko) * | 2015-05-04 | 2016-11-09 | 한화시스템 주식회사 | 광섬유 어레이 및 이의 제조 방법 |
| CN106998031A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-08-01 | 中国兵器装备研究院 | 一种高功率石英端帽的制造方法 |
| CN110196499A (zh) * | 2018-02-26 | 2019-09-03 | 西安中科汇纤光电科技有限公司 | 一种用于光谱合成的激光输出头及制造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0171844B1 (ko) | 볼렌즈를 이용한 광결합계 장치 및 광결합계 제작방법 | |
| JP5967722B2 (ja) | フェルール組立方法 | |
| AU2016356703B2 (en) | Methods for processing ferrules and/or optical fibers | |
| US7306376B2 (en) | Monolithic mode stripping fiber ferrule/collimator and method of making same | |
| US7016573B2 (en) | Optical fiber pump multiplexer | |
| US9151905B2 (en) | Preterminated fiber optic connector sub-assemblies, and related fiber optic connectors, cable assemblies, and methods | |
| JP2003515758A (ja) | 相当大きな断面積の光学素子に溶着接続された光ファイバを使用するコリメータの製造 | |
| CN104570224A (zh) | 一种高功率光纤光学准直耦合系统及其制作方法 | |
| CN103487901A (zh) | 一种光纤激光合束器 | |
| CN101216575B (zh) | 保偏光纤尾纤组件 | |
| US20240198454A1 (en) | Optical fiber connector for additive manufacturing systems | |
| CN113341502A (zh) | 一种基于三维波导的多芯光纤耦合器和制备方法 | |
| CN102436032B (zh) | 光纤端部加工方法及光纤端部加工装置 | |
| CN110954989A (zh) | 一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法 | |
| CN112114401A (zh) | 一种小型化波分解复用光接收组件及其装配方法 | |
| CN102590945B (zh) | 光纤端部加工方法及光纤端部加工装置 | |
| CN102122028B (zh) | 基于啁啾闪耀光纤光栅的波分复用器件及其加工方法 | |
| CN111123533A (zh) | 一种用于光谱合束的激光输出头及其制备方法 | |
| CN216979357U (zh) | 一种对光纤阵列产生的输入光斑进行压缩整形的光波导 | |
| CN215769116U (zh) | 带模式转化的光纤阵列 | |
| Ikoma et al. | WDM filter modules consisting of minimum elements | |
| CN115639647A (zh) | 一种mt插芯的制造方法及其设备、mt插芯 | |
| KR100591265B1 (ko) | 코어확대 렌즈형 광섬유 리본 제조장치 및 그 제조방법 | |
| JPH06130244A (ja) | 多チャネル光デバイス及びその製造方法 | |
| Neumann et al. | Components for Single-Mode Fibers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200403 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |