CN202305878U - 一种光纤侧泵功率合成器与激光加工系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于功率合成器件领域，提供了一种光纤侧泵功率合成器与激光加工系统，所述光纤侧泵功率合成器包括合成光纤和接入所述合成光纤的传输光纤，所述合成光纤和传输光纤均具有去除表层的结合部，所述传输光纤的结合部的直径较所述合成光纤的结合部的直径小，所述传输光纤的结合部对折后熔接于所述合成光纤的结合部。这样无需改变合成光纤的纤芯结构，工艺简单，制作快捷，不易带入杂质，使传输光纤内的光更多地传输至合成光纤内，反向隔离度高，且可承受较大功率。如此使得本光纤侧泵功率合成器适用于各种激光加工系统。
Description
技术领域
本实用新型属于功率合成器件领域，尤其涉及一种光纤侧泵功率合成器与激光加工系统。
背景技术
光纤侧泵功率合成器主要功能在于，把传输光纤内的能量尽可能多地传输至合成光纤内，并且要求尽可能少地破坏合成光纤原有的结构性质。鉴定一个功率合成器的优劣有如下几个主要因素：1、传输光纤内的能量进入合成光纤的效率即耦合效率；2、合成光纤保持原有特性的程度，包括纤芯、包层等的特性；3、器件的反向隔离度，即反向的各种光回到合成光纤以及传输光纤内的程度；4、器件承受功率的程度，应使得泄漏的光尽可能少影响器件质量；5、器件长期可靠性、稳定性。而现有光纤侧泵功率合成器会破坏合成光纤的纤芯结构，工艺复杂，不利于将传输光纤内的光传输至合成光纤内，反向隔离度差，容易带入杂质，难以承受大功率的问题。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种光纤侧泵功率合成器，旨在解决现有光纤侧泵功率合成器容易破坏合成光纤的纤芯结构，工艺复杂，容易带入杂质，不利于将传输光纤内的光传输至合成光纤内，反向隔离度差，难以承受大功率的问题。
本实用新型实施例是这样实现的，一种光纤侧泵功率合成器，包括合成光纤和接入所述合成光纤的传输光纤，所述传输光纤与合成光纤的熔接区涂覆有低折射率胶。
本实用新型实施例的另一目的在于提供一种激光加工系统，所述激光加工系统包括上述光纤侧泵功率合成器。
本实用新型实施例使传输光纤的结合部变得较合成光纤的结合部细，而后将传输光纤的结合部对折后熔接于合成光纤的结合部，这样无需改变合成光纤的纤芯结构，工艺简单，制作快捷，不易带入杂质，使传输光纤内的光更多地传输至合成光纤内，反向隔离度高，且可承受较大功率。如此使得本光纤侧泵功率合成器适用于各种激光加工系统。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的传输光纤的结构示意图；
图2是图1所示的传输光纤的结合部对折后的结构示意图；
图3是传输光纤的结合部熔接于合成光纤的示意图；
图4是在传输光纤与合成光纤的熔接区涂覆有低折射率胶的示意图；
图5是多根传输光纤熔接于同一合成光纤的结构示意图；
图6是图5A-A剖面示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例使传输光纤的结合部变得较合成光纤的结合部细，而后将传输光纤的结合部对折后熔接于合成光纤的结合部，这样无需改变合成光纤的纤芯结构，工艺简单，制作快捷，不易带入杂质，使传输光纤内的光更多地传输至合成光纤内，反向隔离度高，且可承受较大功率。
本实用新型实施例提供的光纤侧泵功率合成器包括合成光纤和接入所述合成光纤的传输光纤，所述合成光纤和传输光纤均具有去除表层的结合部，所述 传输光纤的结合部的直径较所述合成光纤的结合部的直径小，所述传输光纤的结合部对折后熔接于所述合成光纤的结合部。
本实用新型实施例提供的激光加工系统包括上述光纤侧泵功率合成器。
以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细描述。
如图1所示，传输光纤11为单模光纤、多模光纤、多包层光纤、光子晶体光纤等各种能够传输能量的光纤。先去除传输光纤11的结合部110的表层(如树脂涂层)，然后对该传输光纤11的结合部110进行处理，使传输光纤11的结合部110变细。
具体地，由火焰烧结、电弧放电、激光加热等对传输光纤11的结合部110直接或间接加热，使得传输光纤11的结合部110熔融，将其拉细；或者采用腐蚀、光学冷加工或光学热加工使得传输光纤11的结合部110变细。处理的区域可为对称或不对称。
通常，传输光纤11的结合部110经熔融拉锥机处理后形成光纤锥区。对于单模光纤，光纤锥区的直径逐渐减小，如果光纤锥区的直径变化过快，则会产生高阶模式激励，如果光纤锥区的直径变化缓慢，则不会产生损耗。
本实用新型实施例由Stewart-Love判据判断光纤锥区直径变化的快慢，如公式 
其中ρ为光纤锥区任一位置的半径，Zb为两个最低阶模之间的拍长，Δβ为光纤锥区任两位置的传播常数差。当光纤锥区的直径变化速率小于Stewart-Love判据时，称为绝热锥区，不会发生能量损失；当光纤锥区的直径变化速率大于Stewart-Love判据时，称为非绝热锥区，因激励出高阶模，而产生损耗。
同样地，对于多模光纤，当光纤锥区的直径变化速率大于Stewart-Love判据时，或者当拉锥后的光纤在锥区发生弯曲或者扭绞，包层将无法束缚纤芯内全部的光，导致部分的光于锥区向外泄漏。因此，优选使光纤锥区的直径变化速率小于Stewart-Love判据。
本实用新型实施例中合成光纤10亦可为单模光纤、多模光纤、多包层光纤、光子晶体光纤等各种能够传输能量的光纤。制作时，先移除合成光纤10的表层(如树脂涂层)形成结合部100；接着将上述传输光纤11的结合部110对折，如图2所示；然后使传输光纤11的结合部110平贴或打绞于合成光纤10的结合部100形成一个熔接区12；最后由火焰16烧结、电弧放电、激光加热等对熔接区12直接或间接加热，如图3所示；从而使传输光纤11的结合部110对折后平滑熔接于合成光纤10的结合部100，这样传输光纤11内的光将传输至合成光纤10内。如此将一根传输光纤11熔接于合成光纤10，即于合成光纤10上设置了两个输入端，光纤侧泵功率合成器制作将更加快捷。
根据公式Aini 2 sin2θi＝A0n0 2 sin2 θ0，其中A为光纤断面面积，n为折射率，θ为端面最大发散角，由于sinθ＝NA，Ai/A0＝di 2/d0 2，所以 
其中，di为上述光纤锥区输入端的直径，NAin为该输入端的数值孔径；do为上述光纤锥区输出端的直径，NAout为该输出端的数值孔径。当 
时，将使传输光纤11内的光更多地传输至合成光纤10内。
进一步地，于熔接区12涂覆以保护锥区的低折射率胶17，从熔接区12泄漏的光经全反射后进入合成光纤10，亦有助于提升耦合效率，如图4所示。
如图5和图6所示，为提升合成器的功率，由多根传输光纤11均布于合成光纤10的同一结合部100。此外，沿合成光纤10轴向设多个结合部，各结合部均熔接有多根传输光纤11，以进一步提升合成器的功率。此处各传输光纤11的结合部110对折后熔接于合成光纤10的结合部100。
本实用新型实施例使传输光纤的结合部变得较合成光纤的结合部细，而后将传输光纤的结合部对折后熔接于合成光纤的结合部，这样无需改变合成光纤的纤芯结构，工艺简单，制作快捷，不易带入杂质，使传输光纤内的光更多地传输至合成光纤内，反向隔离度高，且可承受较大功率。同时，于合成光纤上设多个结合部，这样可将更多的传输光纤熔接于合成光纤，以进一步提升合成 器的功率。此外，于传输光纤与合成光纤的熔接区涂覆低折射率胶，以保护锥区，有助于提升耦合效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种光纤侧泵功率合成器，包括合成光纤和接入所述合成光纤的传输光纤，其特征在于，所述传输光纤与合成光纤的熔接区涂覆有低折射率胶。
2.如权利要求1所述的光纤侧泵功率合成器，其特征在于，多根传输光纤均布于所述合成光纤的结合部。
3.如权利要求2所述的光纤侧泵功率合成器，其特征在于，所述合成光纤的轴向设有多个结合部。
4.如权利要求3所述的光纤侧泵功率合成器，其特征在于，各结合部均熔接有多根传输光纤。
5.一种激光加工系统，其特征在于，所述激光加工系统包括权利要求1～4中任一项所述的光纤侧泵功率合成器。
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| CN107017551A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-04 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种（2+1）×1侧面融锥型光纤泵浦合束器的封装方法 |
| CN108711730A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-10-26 | 四川思创优光科技有限公司 | 一种高稳定性光纤激光器 |
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