CN113866891B - 光纤耦合端 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种光纤耦合端，包括：光纤纤芯、光纤包层、模式剥离层及光纤涂敷层，光纤纤芯具有光纤端面，入射光束以预设的入射角射入光纤端面，光纤包层位于光纤纤芯的径向外侧，沿入射光束的传播方向，光纤包层包括入射段包层和传播段包层，传播段包层的外径大于入射段包层的外径，入射段包层的外径大于光纤纤芯的外径；模式剥离层包裹于入射段包层的至少部分段体及传播段包层的靠近入射段包层的部分段体；光纤涂敷层包裹于传播段包层的未包裹模式剥离层的其余部分段体。根据本发明的光纤耦合端，简化了在光纤耦合端中实现包层光剥除所需的结构，且使包层模式更容易溢出光纤。

Description

光纤耦合端
技术领域
本发明涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种光纤耦合端。
背景技术
当激光耦合进入光纤时，若聚焦光斑大于光纤纤芯直径或入射角度超过光纤的数值孔径角，会有部分光进入光纤的包层传输。若这些包层中传输的光在输入端泄露，泄露的光会转化成热量，从而损伤光纤耦合端；这些光若被光纤涂覆层吸收，产生的热量也最终会损伤光纤。因此，研制具有模式剥除作用的光纤耦合端，对于提高激光器的输出功率和亮度具有十分重要的意义。
在现有技术中的具有光纤端帽和模式剥离层的光纤耦合装置中，光纤的一端与光纤端帽连接，光纤外包层具有模式剥离层，模式剥离层材料采用紫外固化胶，使用铜合金材料制作插头固定光纤。该装置的模式剥离层能剥除部分包层光，但是很难在有限的长度内剥除贴近光纤纤芯传输的那部分包层光。
在另一现有技术中的高功率空间滤光器中，通过空间滤波的方式减少进入耦合光纤包层中的光，光纤相对于其固定套管缩进去一小段距离，固定套管端面镀有高反射膜，通过调整光纤到套管端面及聚焦透镜的距离，使得不满足光纤数值孔径的光直接被套管端面反射。但是，这种方法工艺复杂，需要严格控制结构件的加工精度，以及光纤相对于套管的缩进长度，定位不准的话会降低耦合效率或引入过多的包层光。
发明内容
本发明提供一种光纤耦合端，以实现在光纤耦合端中具备模式剥离的作用，在达到较好的包层光剥除效果的同时简化工艺结构。
本发明实施例提供的一种光纤耦合端，包括：
光纤纤芯，具有光纤端面，入射光束以预设的入射角射入所述光纤端面，
光纤包层，位于所述光纤纤芯的径向外侧，沿所述入射光束的传播方向，所述光纤包层包括入射段包层和传播段包层，所述传播段包层的外径大于所述入射段包层的外径，所述入射段包层的外径大于所述光纤纤芯的外径；
模式剥离层，包裹于所述入射段包层的至少部分段体及所述传播段包层的靠近所述入射段包层的部分段体；
光纤涂敷层，包裹于所述传播段包层的未包裹所述模式剥离层的其余部分段体。
根据本发明实施例提供的光纤耦合端，简化了在光纤耦合端中实现包层光剥除所需的结构，并且通过缩小入射段的包层外径，增加了光纤包层与模式剥离层的耦合系数，包层模式更容易溢出光纤，尤其是贴近纤芯中传输的包层模式，也能够在较短的光纤长度内溢出光纤。包层光的溢出有利于降低包层光对光纤耦合端的影响，减少热效应，提高光纤耦合端对入射激光的功率承受能力，提高光纤耦合端输出光的光束质量。
根据本发明的一些实施例，当所述入射角大于所述光纤纤芯的预设接受角度，或者所述入射光束的光斑直径大于所述光纤纤芯的外径时，部分所述入射光束进入所述入射段包层形成包层光，所述包层光经由所述模式剥离层从所述光纤中溢出。
在本发明的一些实施例中，所述光纤包层的靠近所述光纤端面的部分段体经化学腐蚀或机械加工形成所述入射段包层。
根据本发明的一些实施例，模式剥离层还包裹所述光纤涂敷层靠近所述光纤端面的至少部分段体。
在本发明的一些实施例中，所述光纤耦合端还包括：固定结构件，所述固定结构件位于所述模式剥离层的径向外侧。
根据本发明的一些实施例，所述固定结构件为金属、陶瓷或蓝宝石材料。
在本发明的一些实施例中，所述模式剥离层的折射率大于所述光纤包层的折射率。
根据本发明的一些实施例，所述模式剥离层为紫外固化胶水。
在本发明的一些实施例中，所述光纤纤芯和光纤包层凸出于所述模式剥离层。
根据本发明的一些实施例，所述光纤端面镀有增透膜。
附图说明
图1为根据本发明实施例1的光纤耦合端的结构示意图；
图2为根据本发明实施例2的光纤耦合端的结构示意图。
附图标记：
光纤耦合端100，
光纤纤芯1，光纤端面11，
光纤包层2，入射段包层21，传播段包层22，
模式剥离层3，
光纤涂敷层4，
固定结构件5，
入射光束6，包层光7。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
在相关技术中，研制具有模式剥除作用的光纤耦合端，对于提高激光器的输出功率和亮度具有十分重要的意义。目前的技术中，存在对于包层光的剥除率不理想，或者是对于加工精度要求高，工艺和结构较为复杂的技术问题。
本发明提供的光纤耦合端100旨在至少部分解决上述技术问题，本发明的具体实施例如下：
实施例1：
如图1所示，本发明实施例提供的一种光纤耦合端100，包括：光纤纤芯1、光纤包层2、模式剥离层3和光纤涂敷层4。
其中，光纤纤芯1具有光纤端面11，入射光束6以预设的入射角射入光纤端面11，光纤包层2位于光纤纤芯1的径向外侧，沿入射光束6的传播方向，光纤包层2包括入射段包层21和传播段包层22，传播段包层22的外径大于入射段包层21的外径，入射段包层21的外径大于光纤纤芯1的外径，模式剥离层3包裹于入射段包层21的至少部分段体及传播段包层22的靠近入射段包层21的部分段体，光纤涂敷层4，包裹于传播段包层22的未包裹模式剥离层3的其余部分段体。
根据本发明实施例的光纤耦合端100，简化了在光纤耦合端100中实现包层光7剥除所需的结构，并且通过缩小入射段包层21的包层外径，增加了光纤包层2与模式剥离层3的耦合系数，包层模式更容易溢出光纤，尤其是贴近光纤纤芯1中传输的包层模式，也能够在较短的光纤长度内溢出光纤。包层光7的溢出有利于降低包层光7对光纤耦合端100的影响，减少热效应，提高光纤耦合端100对入射激光的功率承受能力，提高光纤耦合端100输出光的光束质量。
根据本发明的一些实施例，当入射角大于光纤纤芯1的预设接受角度，或者入射光束6的光斑直径大于光纤纤芯1的外径时，部分入射光束6进入入射段包层21形成包层光7，包层光7经由模式剥离层3从光纤中溢出。
在本发明的一些实施例中，光纤包层2的靠近光纤端面11的部分段体经化学腐蚀或机械加工形成入射段包层21。具体而言，利用化学溶液腐蚀的方法来形成入射段包层21，可以降低对光纤包层2的生产成本，且可以根据实际的需要，在一定范围内利用化学溶液的腐蚀强度或者腐蚀时间来获得不同规格的入射段包层21，因此可以更加灵活的获得不同规格的光纤耦合端100。
根据本发明的一些实施例，模式剥离层3还包裹光纤涂敷层4靠近光纤端面11的至少部分段体。通过延伸模式剥离层3的包裹长度，可以有效地固定和保护光纤。
在本发明的一些实施例中，模式剥离层3的折射率大于光纤包层2的折射率。通过将模式剥离层3的折射率设置为大于光纤包层2的折射率，从而引导包层光7折射入模式剥离层3。
根据本发明的一些实施例，模式剥离层3为紫外固化胶水。其中，本发明实施例所使用的紫外固化胶水的折射率高于包层2的折射率，引导包层光7折射到模式剥离层3，并且紫外固化胶水的光传导有助于包层光7从模式剥离层3耗散出去，以及提高光纤耦合端100的结构强度。
在本发明的一些实施例中，光纤纤芯1和光纤包层2凸出于模式剥离层3。具体而言，通过使光纤纤芯1和光纤包层2凸出于所述模式剥离层3，减少了进入模式剥离层3的入射光束6，进而避免在光纤端面11的模式剥离层3发生熔毁。
根据本发明的一些实施例，光纤端面11镀有增透膜。
实施例2：
本实施例与实施例1的方案基本一致。与实施例1不同的是，本实施例中，光纤耦合端100还包括：固定结构件5，固定结构件5位于模式剥离层3的径向外侧。通过固定结构件5可以进一步加强光纤耦合端100的结构强度。
根据本发明的一些实施例，固定结构件5为金属、陶瓷或蓝宝石等材料，以此，借助固定结构件5材料较高的导热率，可以将光纤耦合端100在工作时产生的热快速散发，进一步提高光纤耦合端100的工作稳定性
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行详细说明如后。
技术方案1：
光纤包层2的传播段包层22直径为Φ3，用化学溶液腐蚀光纤包层2的入射端，使得入射段包层21直径变为Φ2，光纤纤芯1直径为Φ1，且Φ3>Φ2>Φ1。其中，光纤涂敷层4包裹于所述传播段包层22的未包裹模式剥离层3的其余部分段体。入射光束6以一定的入射角入射到光纤端面11(光纤端面11镀有增透膜)，当入射角大于光纤能够接受的最大角度，或者射射光束的光斑直径大于Φ1时，会有部分光进入光纤包层2，在模式剥离层3的作用下，包层光7溢出光纤。模式剥离层3的折射率大于光纤包层2材料的折射率。
技术方案2：
光纤包层2的传播段包层22直径为Φ3，用化学溶液腐蚀光纤包层2的入射端，使得入射段包层21直径变为Φ2，光纤纤芯1直径为Φ1，且Φ3>Φ2>Φ1。其中，光纤涂敷层4包裹于所述传播段包层22的未包裹所述模式剥离层3的其余部分段体。入射光束6以一定的入射角入射到光纤端面11(光纤端面11镀有增透膜)，当入射角大于光纤能够接受的最大角度，或者射射光束的光斑直径大于Φ1时，会有部分光进入光纤包层2，在模式剥离层3的作用下，包层光7溢出光纤。模式剥离层3为紫外固化胶水。模式剥离层3还具有固定光纤的作用，将光纤固定于结构件中，结构件为金属材料，有利于光纤热量耗散。
根据本发明实施例提供的光纤耦合端100，简化了在光纤耦合端100中实现包层光7剥除所需的结构，并且通过缩小入射段包层21的外径，增加了光纤包层2与模式剥离层3的耦合系数，包层模式更容易溢出光纤，尤其是贴近纤芯中传输的包层模式，也能够在较短的光纤长度内溢出光纤。包层光7的溢出有利于降低包层光7对光纤耦合端100的影响，减少热效应，提高光纤耦合端100对入射激光的功率承受能力，提高光纤耦合端100输出光的光束质量。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种光纤耦合端，其特征在于，包括：
光纤纤芯，具有光纤端面，入射光束以预设的入射角射入所述光纤端面，
光纤包层，位于所述光纤纤芯的径向外侧，沿所述入射光束的传播方向，所述光纤包层包括入射段包层和传播段包层，所述传播段包层的外径大于所述入射段包层的外径，所述入射段包层的外径大于所述光纤纤芯的外径；
模式剥离层，包裹于所述入射段包层的至少部分段体及所述传播段包层的靠近所述入射段包层的部分段体；
光纤涂敷层，包裹于所述传播段包层的未包裹所述模式剥离层的其余部分段体。
2.根据权利要求1所述的光纤耦合端，其特征在于，当所述入射角大于所述光纤纤芯的预设接受角度，或者所述入射光束的光斑直径大于所述光纤纤芯的外径时，部分所述入射光束进入所述入射段包层形成包层光，所述包层光经由所述模式剥离层从所述光纤中溢出。
3.根据权利要求1所述的光纤耦合端，其特征在于，所述光纤包层的靠近所述光纤端面的部分段体经化学腐蚀或机械加工形成所述入射段包层。
4.根据权利要求1所述的光纤耦合端，其特征在于，模式剥离层还包裹所述光纤涂敷层靠近所述光纤端面的至少部分段体。
5.根据权利要求4所述的光纤耦合端，其特征在于，所述光纤耦合端还包括：固定结构件，所述固定结构件位于所述模式剥离层的径向外侧。
6.根据权利要求5所述的光纤耦合端，其特征在于，所述固定结构件为金属、陶瓷或蓝宝石材料。
7.根据权利要求1所述的光纤耦合端，其特征在于，所述模式剥离层的折射率大于所述光纤包层的折射率。
8.根据权利要求1所述的光纤耦合端，其特征在于，所述模式剥离层为紫外固化胶水。
9.根据权利要求1所述的光纤耦合端，其特征在于，所述光纤纤芯和光纤包层凸出于所述模式剥离层。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的光纤耦合端，其特征在于，所述光纤端面镀有增透膜。
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