CN1690743A - 光纤的端面结构、光纤激光器和激光处理设备 - Google Patents

Abstract

光纤的端面结构包括被熔接到纤光纤的发射端面的无芯纤和布置在至少无芯纤周围的涂覆材料，该涂覆材料的折射率高于无芯纤的折射率。

Description

光纤的端面结构、光纤激光器和激光处理设备

技术领域

本发明涉及一种发射激光光的光纤的端面结构，涉及一种包括这样的端面结构的光纤激光器，以及涉及一种包括这样的光纤激光器的激光处理设备。

要求2004年4月15日提交的日本专利申请No.2004-120006的优先权，其在此被引入作为参考。

背景技术

近年来，激光已被采用在各种领域，包括材料处理设备，医学治疗装置，以及测量仪器。尤其是在材料处理设备领域，激光光已被广泛地使用，这是因为由于激光光展现极好的聚焦特性，具有很小束斑和高功率密度的激光光使高精度加工成为可能；因为对工件几乎没有损坏的非接触处理是可能的；且因为对吸收激光光的硬材料的处理是可能的。具体而言，激光光被用于焊接，切割，激光打标，高精度处理等。

使用二氧化碳气体作为激光介质的CO₂激光，使用Nd:YAG晶体作为激光介质的固态激光，通过使用非线性光学晶体来转换固态激光的激光光的波长而获得的激光等，根据特定的应用在常规上已被用作用于处理的激光。

另一方面，采用其中掺有如Er，Nd，Yb，Ho，Tm等的至少一种稀土元素(或离子)的石英玻璃被用作基质玻璃(host glass)的光纤(以下被称为“稀土掺杂光纤”)或者由氟化物玻璃制造的光纤作为激光介质的光纤激光器是吸引注意的。光纤激光器具有以下优点：它具有高的激光光产生效率；因为被用作激光介质的光纤具有大的表面面积并且可被冷却，可以减小激光设备的尺寸；且相同的材料可被用于激光介质和激光光传播介质。因此，光纤激光器正被用于材料处理设备，医学治疗装置等。

在这样的领域中，虽然具有千瓦等级的平均输出的高输出功率的激光器被使用在某些应用中，具有100W或者以下的相对低的平均输出功率的光纤激光器被使用在激光打标等领域。

图1为典型的脉冲纤激光设备的示意图。该光纤激光器通常包括泵浦部分和腔部分。泵浦部分包括泵浦光源1和聚光透镜3。从泵浦光源1输出的泵浦光2被聚光透镜3聚焦在入射端面5上，且入射在稀土掺杂光纤6上，该光纤是激光介质。腔部分包括稀土掺杂光纤6，腔镜4，输出耦合器11，准直透镜8以及Q开关10。选择性地反射激光光而不反射泵浦光2的电介质多层膜被提供在腔镜4上。另一个反射一些激光光并发送其它激光光的电介质多层膜被提供在输出耦合器11上。稀土掺杂光纤6被调节其长度以获得所需输出特性，且稀土掺杂光纤6的两端被光学抛光。入射在稀土掺杂光纤6上的泵浦光2被已掺杂到稀土掺杂光纤6的芯中的稀土元素或多种稀土元素的离子吸收，且吸收泵浦光2的稀土元素或多种稀土元素的离子发射具有特定波长的光。从稀土元素或多种稀土元素的离子发射的光通过稀土掺杂光纤6传播同时被放大，并从发射端面7被发射。来自发射端面7的发射光9由准直透镜8准直，且通过Q开关10而成形为所需脉冲形状。发射光9的一些被输出耦合器11反射。所反射的发射光9被回馈到稀土掺杂光纤6，被腔镜4反射，且从发射端面7被发射。在这个循环中，被反射的发射光9在腔内往返。在一个来回的路径中，如果输出光的放大大于输出光9的损失，则激光光12从输出耦合器11被输出。此外，如果Q开关10没有被采用，这样的光被输出为连续激光。

由于稀土掺杂光纤的芯的直径通常在几个到几十个微米的范围，通过光纤芯传播的光的功率密度相当高。例如，在输出功率为1kW且芯的直径为10μm的情况下，从芯输出的光的功率密度可高达大约1.3GW/cm²。以这样的高功率密度，由粘附的粉尘或者污染物引起的老化(burn-in)可破坏光纤的端面，这可导致关键损坏。这样，发射端面7可在图1所示的纤激光器中被损坏，这是抑制高输出光纤激光器的实现的主导因素之一。

一种用于防止这种对端面的损坏的技术是公知的。在这种技术中，功率密度被减小，即斑直径在发射端面7处被扩大(例如，日本未审查的专利申请，第一出版No.2002-40271)。

图2是详细示出这种端面结构的截面图。在该图中，光纤13用粘合剂紧固在套筒15中，且包括芯14的光纤的端面被光学抛光。光纤13被紧固在其中的套筒15被半插入细管16，且细管16剩余的空部分被光学填料17填充，例如紫外光(UV)固化树脂。在这种结构中，从光纤13发射的光通过光学填料17传播，同时其斑直径被扩大，且当光到达光学填料17的端面时，斑直径被增加以至大于芯的直径。例如，如果在光学填料17的端面处的斑直径是芯直径的两倍大，光学填料17的端面处的功率密度被减小到光纤13端面处的功率密度的四分之一。因此，即使当高输出功率激光器被采用时，亦可防止老化，而不管激光的类型，即脉冲光或者连续光。

此外，在脉冲激光的情况下，需要输出脉冲的高峰值功率，且为了增加峰值功率，稀土掺杂光纤的端面经历对激光光的抗反射处理是基本的。例如，在如图1所示的激光设备中，当泵浦光入射在稀土掺杂光纤上时，被掺杂到稀土掺杂光纤的芯中的稀土离子被泵浦，由此引起粒子数反转。如果稀土掺杂光纤的发射端面未被提供有抗反射处理，从稀土离子发射的自发性发射光被发射端面反射，且这样的反射光在通过芯传播时被放大。在一些情况下，导致粒子数反转的减小的激光振荡可发生。相反，即使在抗反射处理被提供在发射端面的情况下，亦发生自发性发射光的产生和放大，然而这不会导致激光振荡。因此高的粒子数反转可被维持。当Q开关的损失被突然减小时，从输出耦合器反射的光在稀土掺杂光纤中传播且激光振荡剧烈地发生。这样，具有高峰值功率的脉冲可被获得。抗反射处理典型地通过在光纤端面上提供不反射激光光的电介质多层膜来应用。

但是，在图2所示的光纤的常规端面结构中，为了防止在光纤端面处的反射，具有与该光纤相同折射率的光学填料应该被使用。因此，由于对填料的材料没有许多选择，昂贵的填料被使用，这导致增加的生产成本。

此外，当紫外固化树脂被使用时，如果图2所示的光学填料17的长度L是长的，则由于紫外光没有到达远离表面的区域并且存在空气泡，固化树脂没有被完全固化。难以形成光学上完全的连续结。此外，所述树脂展现对光学功率的差的耐受性，且树脂可被灼烧。

此外，在抗反射处理中提供电介质多层膜需要真空处理，这是耗时且昂贵的。

发明内容

本发明考虑到上面提及的背景而被构思，且其目的是提供一种防止对输出高功率激光光的光纤端面的损坏的低成本端面结构和光纤连接，一种具有这种端面结构的光纤激光器，以及一种包括这种光纤激光器的激光处理设备。

为了达到上面提及的目的，本发明的第一方面提供一种光纤的端面结构，包括熔接到光纤发射端面的无芯纤；以及布置在无芯纤周围的涂覆材料，该涂覆材料的折射率高于无芯纤的折射率。

在根据本发明的光纤的端面结构中，无芯纤的长度可被选择成使从光纤发射并在无芯纤内传播的光从无芯纤被发射而没有光到达无芯纤与涂覆材料之间的边界。

在根据本发明的光纤的端面结构中，光纤和无芯纤可以由相同材料制成。

在根据本发明的光纤的端面结构中，光纤和无芯纤可以是石英基光纤和氟化物基光纤之一。

在根据本发明的光纤的端面结构中，涂覆材料可以是紫外固化树脂和热固化树脂之一。

在根据本发明的光纤的端面结构中，涂覆材料可以在发射光的波长处具有50％或者以上的光学衰减系数。

在根据本发明的光纤的端面结构中，光纤可以是稀土掺杂光纤。

在根据本发明的光纤的端面结构中，稀土掺杂光纤可以具有双包层结构。

在根据本发明的光纤的端面结构中，被掺杂到稀土掺杂光纤中的元素可以是从由Er，Yb，Ho，Tm和Nd组成的组里选择的至少一种元素。光纤中存在的这些离子的示例性离子电荷数可以是“3+”；即离子可以是Er³⁺，Yb³⁺，Ho³⁺，Tm³⁺和Nd³⁺。

本发明提供一种光纤激光器，其包括上述本发明的光纤的端面结构。

根据本发明的光纤激光器可输出脉冲光。

此外，本发明提供包括本发明的上述光纤激光器的激光处理设备。

根据依照本发明的光纤的端面结构，耐光学功率并具有高峰值功率而不需要光纤端面上的专门抗反射处理的脉冲可以通过以下获得：简单地借助任何常规上公知的过程将光纤的发射端面熔接到无芯纤，且在光纤周围和任选地，相邻于光纤的无芯纤的一部分的周围布置具有高折射率的涂覆材料。光纤的示例性实施例是发射激光光的稀土掺杂光纤。

附图说明

图1是示出典型光纤激光器的示意图；

图2是光纤的常规端面结构的实例的横截面视图；

图3是横截面视图，示出根据本发明的光纤的端面结构的实施例；

图4是横截面视图，示出根据本发明的光纤的端面结构的扩展(spreading)光轴；

图5是横截面视图，示出来自根据本发明的光纤的端面结构的光的传播路径；

图6是曲线图，其比较无芯纤被熔接的实例和没有无芯纤被熔接的比较例的激光输出特性的结果；

图7是曲线图，其示出在改变被熔接部分的长度时无芯纤或者多模纤被熔接的实例的激光输出特性的结果；以及

图8是示出根据本发明的示例光纤激光器的示意图，。

具体实施方式

以下将参考附图描述本发明的实施例。

图3到5是横截面视图，示出了根据本发明的光纤的端面结构的实施例。图3是光纤的端面结构的横截面视图。图4是光纤的端面和来自该端面的光的路径的横截面视图。图5是横截面视图，示出了被无芯纤25的端面反射的光的路径。在这些图中，参考数字21表示稀土掺杂光纤，参考数字22表示稀土掺杂光纤的芯，参考数字23表示稀土掺杂光纤的包层，参考数字24表示涂覆材料，参考数字25表示无芯纤，参考数字26表示稀土掺杂光纤的端面，参考数字27表示无芯纤的发射端面，参考数字28表示激光光，并且参考数字29表示被反射的光。

在光纤的端面结构中，无芯纤25被熔接到稀土掺杂光纤21的发射端面26。具有比无芯纤25的折射率高的折射率的涂覆材料24被提供在至少无芯纤25的周围。被熔接到稀土掺杂光纤的端面26的无芯纤25的长度L被设置到适当的值以使从稀土掺杂光纤21发射的激光光28在传播于无芯纤25内时从不到达无芯纤25与涂覆材料24之间的边界，如图4所示。此外，稀土掺杂光纤21和无芯纤25由相同材料制成。掺杂到稀土掺杂光纤的元素(离子)可以是至少一种从由Er，Yb，Ho，Tm和Nd组成的组里选择的元素。这些离子的示例性离子电荷数可以是“3+”；即离子可以是Er³⁺，Yb³⁺，Ho³⁺，Tm³⁺和Nd³⁺。

稀土掺杂光纤21的基质玻璃可以是氟化物玻璃，且稀土掺杂光纤21包括芯22和被布置在芯22的外周边的包层23。激光光28从稀土掺杂光纤的端面26被输出。稀土掺杂光纤的端面26被熔接到无芯纤25，所述无芯纤由与稀土掺杂光纤21相同的材料制成，且无芯纤25的发射端面27被光学抛光。由于稀土掺杂光纤21被熔接到由与稀土掺杂光纤21相同的材料制成的无芯纤25，对功率的耐受性没有被折衷且空气泡没有被产生。涂覆材料24被提供在无芯纤25的外周边和相邻于拼接部分的稀土掺杂光纤21的外周边两者处。

从稀土掺杂光纤的端面26发射的激光光28在无芯纤25内传播，如图4所示，同时以NA/n(其中NA代表稀土掺杂光纤21的芯22的数值孔径，而“n”代表无芯纤25的折射率)的角度相对于光轴而扩展，并到达无芯纤的发射端面27。

虽然已到达无芯纤发射端面27的激光光的大部分被从发射端面27发射，一些被反射为反射光29，如图5所示，且在无芯纤25内传播，同时进一步扩展以到达无芯纤25与涂覆材料24之间的边界。

如果涂覆材料24的折射率大于无芯纤25的折射率，已到达该边界的光出射到涂覆材料24。换句话说，大多数反射光29通过该边界出射到涂覆材料，而小部分的光入射回到稀土掺杂光纤21的芯22，并在芯22内传播。返回到芯22的光在被放大时传播，这可导致稀土掺杂光纤21的粒子数反转的降低。被回馈到稀土掺杂光纤的端面26的反射光29的斑直径在从端面26发射之前是芯直径的a²/r²倍，其中“a”是稀土掺杂光纤21的芯直径而“r”是无芯纤发射端面27的斑直径。因此，返回到芯22的光量依赖于无芯纤25的长度L而变化，这是因为“r”被表达为L·tan(NA/n)。通过适当地选择无芯纤25的长度L，粒子数反转的不利作用可被消除，且不需要对发射端面的专门抗反射处理。

应指出，如果涂覆材料24的折射率小于无芯纤25的折射率，则反射发生在无芯纤25和涂覆材料24的边界，且较少的光从涂覆材料出射。因此，返回到芯的光的比率大于a²/r²，这可进一步不利地影响粒子数反转。这在没有涂覆材料24被提供(例如无芯纤25被暴露且被空气包围)或者典型的具有芯和包层的光纤代替无芯纤25而被使用的情况下保持为真。

此外，即使当涂覆材料24的折射率大于无芯纤25的折射率时，如果布置在涂覆材料24周围的材料的折射率小于涂覆材料24的折射率，则反射发生在该材料和涂覆材料24之间的边界。这种情况下，返回到芯22的光的比率被增加，如在涂覆材料24的折射率小于无芯纤25的折射率的上述情况下。为了避免这种情况，涂覆材料24优选地具有足够的厚度以衰减大部分反射光29。涂覆材料24可在发射光的波长处具有50％或者以上的光学衰减系数。

此外，涂覆材料24可被粗略地抛光以使到达涂覆材料24的光被充分散射。

在上述光纤端面结构中，具有高峰值功率而不需要耐光学功率的专门抗反射处理的脉冲可以通过以下获得：简单地将稀土掺杂光纤21的一个端面熔接到无芯纤25，且在稀土掺杂光纤21和相邻于稀土掺杂光纤21的无芯纤25的一部分的周围布置具有高折射率的涂覆材料24。

本发明还提供一种具有上述光纤端面结构的光纤激光器。例如，通过提供本发明的上述光纤端面结构到如图1所示的典型光纤激光器的发射端面，可以构造根据本发明的光纤激光器。

根据本发明的光纤激光器可以是任何激光器，包括连续激光器。但是，因为较好的处理性能等原因，本发明的光纤激光器优选地输出脉冲光。

将参考图8来说明根据本发明的光纤激光器。图8是根据本发明的示例性光纤激光器30的示意图。光纤激光器30可包括泵浦光源(LD)模块31，聚光透镜32，后镜(rear mirror)33，铒掺杂光纤(EDF)34，无芯纤35，准直透镜36，声光(AO)装置37以及输出镜38。

从泵浦LD模块31输出的光被聚光透镜32聚焦在EDF 34的泵浦光入射端面。作为EDF，具有双包层结构的EDF可被使用，且这样的具有双包层结构的光纤包括第一包层和第二包层。相对于第二包层，第一包层起到芯的作用，而相对于芯，起到包层的作用。当具有单包层结构的典型EDF被使用时，泵浦光需要入射在芯上。然而小直径的芯仅准许小量的泵浦光被耦合到芯，导致基本的损失量。相反，具有双包层结构的EDF允许较多的泵浦光被耦合，这是因为泵浦光可耦合到具有相对大的直径的第一包层，以及芯。因此，泵浦光被聚光透镜32聚焦在EDF 34的泵浦光入射端面上的第一包层上。当泵浦光在通过第一包层传播的同时横向于芯而入射在第一包层上时，泵浦光被例如已掺杂到芯中的Er离子吸收。吸收泵浦光的Er离子自发地发射光(即自发性发射)，该光具有与泵浦光的波长不同的波长，且通过芯传播的一部分自发性发射的光在传播过程中被放大，且作为放大的自发性发射(ASE)被发射。

两个腔镜被提供在EDF 34的两端。一个是提供在激光的发射侧的输出镜38，且虽然输出镜38反射一部分具有特定波长的自发性发射，但反射比不是100％且被调节以获得所需输出。另一个是后镜33，其具有相同的反射波长但是具有近100％的反射比，且不影响在泵浦波长处的光。

AO装置37被控制成使其透射周期性地循环在大透射损失状态和小透射损失状态之间。当AO装置的透射损失在大透射损失状态和小透射损失状态之间改变时，从EDF 34发射的ASE被腔中的后镜33和输出镜38来回反射，且在每次通过EDF 34时被放大，由此引起振荡。一部分激光光通过输出镜38，由此产生脉冲激光束。

EDF的激光输出端面经历与图3所示一样的处理。

此外，本发明提供包括本发明的上述光纤激光器的激光处理设备。该激光处理设备包括本发明的上述光纤激光器，并且根据要求，任选地包括用在常规激光处理设备中的任何其他机构，如驱动机构，聚焦机构，控制设备等。

实例

本发明的端面结构被制造。铒掺杂光纤被用作稀土掺杂光纤。该铒掺杂光纤具有双包层结构，具有第一和第二包层，其中芯的直径是40μm，第一包层的直径是400μm，且第二包层的直径是530μm。此外，第二包层是聚合体包层，且在熔接-拼接部分处的第二包层通过将其浸泡在有机溶剂中被剥离。具有280μm直径的无芯纤被使用。铒掺杂光纤的芯和无芯纤的折射率是1.53。

此外，具有1.56折射率的紫外固化树脂被用作涂覆材料。虽然紫外固化树脂被用在这个实例中，涂覆材料没有被局限于紫外固化树脂，且其他树脂可被使用，如热固化树脂。980-nm的激光二极管被用作泵浦光源且声光(OA)调制器被用作Q开关，且激光器被操作以使具有600Hz和20％占空的脉冲被获得。

在无芯纤被熔接(以图6所示的“有无芯纤熔接”标记指示)时和在没有无芯纤被熔接(以图6所示的“没有无芯纤”标记指示)时，激光的激光光输出特性被比较。结果被示出在图6中。为了比较对光学功率的耐受性，在没有无芯纤被熔接的情况下，铒掺杂光纤的发射端面通过提供电介质多层膜而经历抗反射处理。

如图6所示，当没有无芯纤被熔接时由于铒掺杂光纤的端面被损坏，输出在大约60W的峰值功率处饱和。相反，当无芯纤被熔接时，激光输出被增加到使入射在稀土掺杂光纤上的泵浦光功率被增加的程度。此外，铒掺杂光纤的端面在峰值功率超过100W时没有被损坏。

此外，本发明的端面结构通过熔接无芯纤(实例)或者多模纤(比较例)来制造。然后，相对于熔接部分长度(拼接的无芯或者多模纤的长度L)的输出特性被确定。结果被示在图7中。由与铒掺杂光纤的材料相同的材料制成，具有300μm的芯直径且具有380μm的包层直径的多模纤被使用。在图7的图例中，标记“有无芯纤熔接”指示实例的结果(当无芯纤被熔接时)，而标记“有多模纤熔接”指示比较例的结果(当多模纤被熔接时)。熔接部分的零长度意味着没有纤被熔接。

在多模纤的情况下(图7中由“有多模纤熔接”指示)，当从发射端面反射的光在铒掺杂光纤的端面处的斑直径小于多模纤的芯直径时，峰值功率随熔接部分长度的增加而增加，这是因为较少的反射光返回到芯。当从发射端面反射的光在铒掺杂光纤的端面处的斑直径超过多模纤的芯直径时，从发射端面反射的光被芯与包层之间的界面反射，且较多的反射光返回到芯。因此，峰值功率随熔接部分长度的增加而降低。此外，当熔接部分的长度进一步增加而相应地在发射端面处的斑直径变得大于多模纤的芯直径时，从发射端面输出和被输出耦合器反射到铒掺杂光纤的芯的激光光的拼接效率被降低，这导致峰值功率的降低。

在比较例的多模纤的情况下(图7的“有多模纤熔接”)，在430μm的熔接部分的长度处，来自发射端面的反射光在铒掺杂光纤的端面处的斑直径变成等于多模纤的芯直径。因此，当熔接部分的长度为430μm或者以下时，峰值功率随熔接部分长度的增加而增加。当熔接部分的长度为430μm或者以上时，峰值功率随熔接部分长度的增加而降低，这与实验结果相当一致。

相反，在无芯纤的情况下(图7中的“有无芯纤熔接”)，来自发射端面的反射光在铒掺杂光纤的端面处的斑直径变得大于无芯纤的芯直径。因此，没有反射光在无芯纤与紫外固化树脂之间的界面被反射，即使是当反射光到达界面时，这是因为紫外固化树脂的折射率大于无芯纤的折射率。因此，随着熔接纤的长度增加，较少的从发射端面反射的光返回到铒掺杂光纤的芯。

此外，因为在多模纤的情况下，在发射端面处的斑直径变得大于无芯纤的直径，从发射端面输出和被输出耦合器反射到铒掺杂光纤的芯的激光光的拼接效率降低，这导致峰值功率的降低。

在这个实例使用无芯纤的情况下，在800μm的熔接部分长度处，来自发射端面的反射光的斑直径变成等于多模纤的芯直径。因此，当熔接部分的长度是800μm或者以下时，峰值功率随着熔接部分长度的增加而增加。当熔接部分的长度是800μm或者以上时，峰值功率随着熔接部分长度的增加而降低，这与实验结果相当一致。

如先前所述，根据本发明的结构，具有高峰值功率而不需要耐光学功率的专门抗反射处理的脉冲可通过将稀土掺杂光纤的一个端面熔接到无芯纤而获得。

虽然本发明的优选实施例已在上面被描述和示出，应该理解这些是本发明的实例且不应被认为是限制。可在本发明的精神或者范围内进行添加、省略、替换和其他修改。因此，本发明不应被认为由以上描述限制，而仅被所附权利要求的范围所限制。

Claims (23)

1.一种光纤的端面结构，包括：

无芯纤，其被熔接到光纤的发射端面；以及

涂覆材料，其至少布置在无芯纤周围，其中该涂覆材料的折射率高于无芯纤的折射率。

2.根据权利要求1的光纤的端面结构，其中无芯纤的长度被选择成使从光纤发射并在无芯纤内传播的光从无芯纤被发射而没有光到达无芯纤与涂覆材料之间的边界。

3.根据权利要求2的光纤的端面结构，其中光纤和无芯纤由相同材料制成。

4.根据权利要求3的光纤的端面结构，其中光纤和无芯纤每个都从石英基光纤和氟化物基光纤组成的组中选择。

5.根据权利要求2的光纤的端面结构，其中涂覆材料是从紫外固化树脂和热固化树脂组成的组中选择的树脂。

6.根据权利要求5的光纤的端面结构，其中涂覆材料在发射光的波长处具有50％或者以上的光学衰减系数。

7.根据权利要求1的光纤的端面结构，其中光纤是稀土掺杂光纤。

8.根据权利要求7的光纤的端面结构，其中稀土掺杂光纤具有双包层结构，其具有第一和第二包层。

9.根据权利要求7的光纤的端面结构，其中掺杂到稀土掺杂光纤中的至少一种元素是从由Er，Yb，Ho，Tm和Nd组成的组中选择的元素。

10.一种光纤激光器，其包括根据权利要求9的光纤的端面结构。

11.根据权利要求10的光纤激光器，其中所述光纤激光器输出脉冲光。

12.一种激光处理设备，其包括根据权利要求10的光纤激光器。

13.根据权利要求4的光纤的端面结构，其中掺杂到稀土掺杂光纤中的元素的至少一种离子是从Er³⁺，Yb³⁺，Ho³⁺，Tm³⁺和Nd³⁺组成的组中选择的离子。

14.根据权利要求9的光纤的端面结构，其中掺杂到稀土掺杂光纤中的元素是Er。

15.根据权利要求1的光纤的端面结构，其中无芯纤基本上不包含空气泡。

16.根据权利要求2的光纤的端面结构，其中入射到光纤芯并且被回馈到光纤端面的反射光的斑直径在从端面发射之前是芯直径的a²/r²倍，其中a是光纤的芯直径，而r是发射端面的斑直径。

17.根据权利要求1的光纤的端面结构，其中涂覆材料被粗略地抛光。

18.根据权利要求8的光纤的端面结构，其中第二包层是聚合物包层。

19.根据权利要求14的光纤的端面结构，其中Er掺杂光纤的芯的折射率是1.53。

20.根据权利要求1的光纤的端面结构，其中当光纤的熔接部分的长度处于大约0.5mm和0.8mm之间时获得光纤的峰值功率。

21.根据权利要求1的光纤的端面结构，其中涂覆材料布置在无芯纤和光纤周围。

22.一种光纤连接，其包括光纤的端面结构，其中无芯纤被熔接到光纤的发射端面以实现大约60W或以上的峰值功率，而无需将抗反射处理应用于光纤的端面。

23.根据权利要求10的光纤激光器，其中光纤激光器包括泵浦光源、聚光透镜、后镜、稀土掺杂光纤、无芯纤、准直透镜、声光装置、和输出镜，其中泵浦光由稀土离子吸收在稀土掺杂光纤中，所述离子自发地发射具有与泵浦光不同的波长的光。

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