CN203480074U - 一种嵌入式端帽与光纤的连接结构 - Google Patents
一种嵌入式端帽与光纤的连接结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种嵌入式端帽与光纤的连接结构，包括端帽和裸露光纤，其特征在于：在端帽的一个端面上设计一个凹孔，且凹孔的形状大小与裸露光纤包层尺寸配合，裸露光纤插入凹孔内与端帽熔接。由于凹孔的存在使得光纤与端帽的熔接区域比普通端帽的熔接区域大，增大了熔接点的机械强度，提高了可靠性。本实用新型增加熔接时光纤与端帽的接触面积，实现端帽与光纤的紧密低损连接，增大熔接点的机械强度，提高激光光纤传输系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种嵌入式端帽与光纤的连接结构，该连接结构具有耐受功率高、紧密牢固及光功率损耗小的特点，属于高功率激光光纤传输技术领域。
背景技术
激光光纤传输系统广泛应用于激光加工工业领域。激光光束经过光纤传输后输出，通过准直镜及聚焦系统，作用于工件表面。相较于传统的空间激光传输，光纤传输可以实现可靠的远距离柔性传输，具有更大的灵活性。激光光纤传输系统中激光从传输光纤一段输出。随着技术的进步，激光输出功率提高，传输光纤输出端面面积一定的情况下，端面承受的激光功率密度提高。
在中高功率激光输出功率下，仅仅是普通光纤端面无法承受如此高的激光功率密度。此时，需要在光纤激光输出端接上一段熔融石英棒作为端帽。激光从光纤输出后进入端帽，在折射率均匀的石英端帽中激光光束发散。激光光束在端帽中传播一段距离后从端帽输出进入空间，此时端帽激光输出端面光功率密度相较于直接从光纤端面输出时大大减小至石英表面能承受的光功率范围内，增加了激光输出的可靠性。同时端帽激光输出端面可镀高激光损伤阈值的光增透膜，减少由于激光在端面反射产生的光功率损耗。
传统的端帽连接方法为直接处理需要连接的光纤端面及端帽端面，然后将光纤与端帽端面熔接起来。光纤与端帽的接触面积为光纤端面的面积。由于熔接时接触面积过小，通过这种直接熔接方法熔接出的端帽与光纤的熔接点机械强度不高，容易断裂，同时激光通过此点时光损耗大。
实用新型内容
本实用新型的目的为了克服上述现有端帽与光纤的连接方法存在的问题，而提供一种嵌入式端帽与光纤的连接结构，本实用新型将改进端帽与光纤连接端面的形状，增加熔接时光纤与端帽的接触面积，实现端帽与光纤的紧密低损连接。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：
一种嵌入式端帽与光纤的连接结构，包括端帽和裸露光纤，其特征在于：在端帽的一个端面上设计一个凹孔，且凹孔的形状大小与裸露光纤包层尺寸配合，裸露光纤插入凹孔内与端帽熔接。
所述的凹孔的内壁表面为平滑的。
所述的端帽是由熔融石英的材料制作而成，形状为柱体，横截面直径大于激光从端帽输出的光斑直径，保证所有激光从端帽激光输出端面输出。端帽激光输出端面针对工作波长镀高损伤阈值的增透膜。
所述的凹孔为圆形凹孔。
所述的圆形凹孔具有相应深度，保证裸露光纤插入凹孔熔接后有相应机械强度，且此深度不能超过熔接区域的长度。
熔接前，待熔接光纤端去除涂覆层，切齐，使用正常清洁程序清洁后插入端帽凹孔中。
本实用新型对比已有技术具有以下有益效果：
本实用新型增加熔接时光纤与端帽的接触面积，实现端帽与光纤的紧密低损连接，增大熔接点的机械强度，提高激光光纤传输系统的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型熔接前端帽与光纤配合的结构示意图；
图2为本实用新型端帽结构示意图；
图3为本实用新型激光从光纤传输到端帽输出的示意图；
标号说明：
1为端帽，2为去涂覆层光纤，3为圆形凹孔，4为端帽激光输出端面，5为光纤与端帽熔接区域。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1、2、3所示，在熔融石英材料制成的端帽1激光输入端面加工出圆形凹孔3，内壁平滑处理，方便熔接；端帽输出端面4针对工作波长镀膜。如图1所示，端帽1上凹孔3直径需与端面切齐的去涂覆层裸露光纤2包层配合，凹孔3深度需要提供熔接时光纤2与端帽1的接触面积，使熔接后有一定的机械强度，同时此深度不能超过熔接时熔接区域的长度。
将处理清洁好的光纤2激光输出端插入处理清洁好的端帽1凹孔3中，进行熔接。如图3所示，此结构工作时光束传输情况如图中虚线所示，光束从光纤输出端面出射进入端帽内，在端帽内传播过程中光束发散，从端帽1另一端面4输出。端帽1端面输出光束光斑直径D与端帽长度L有如下关系：
其中S为凹孔深度，θ为光束在端帽中的发散角（全角），d为激光从光纤端面出射的光斑直径。
端帽实际直径大于端帽端面输出光束光斑直径D，保证所有输出激光从端帽输出端面出射进入空间。选择合适的端帽长度L使D尽可能大，降低出射光斑的功率密度。
由于凹孔的存在使得光纤与端帽的熔接区域5比普通端帽的熔接区域大，增大了熔接点的机械强度，提高了可靠性。
Claims (6)
1.一种嵌入式端帽与光纤的连接结构，包括端帽和裸露光纤，其特征在于：在端帽的一个端面上设计一个凹孔，且凹孔的形状大小与裸露光纤包层尺寸配合，裸露光纤插入凹孔内与端帽熔接。
2.根据权利要求1所述的嵌入式端帽与光纤的连接结构，其特征在于：所述的凹孔的内壁表面为平滑的。
3.根据权利要求1所述的嵌入式端帽与光纤的连接结构，其特征在于：所述的端帽是由熔融石英的材料制作而成，形状为柱体，横截面直径大于激光从端帽输出的光斑直径。
4.根据权利要求1所述的嵌入式端帽与光纤的连接结构，其特征在于：所述端帽激光输出端面镀有增透膜。
5.根据权利要求1所述的嵌入式端帽与光纤的连接结构，其特征在于：所述的凹孔为圆形凹孔。
6.根据权利要求5所述的嵌入式端帽与光纤的连接结构，其特征在于：所述的圆形凹孔具有相应深度，保证裸露光纤插入凹孔熔接后有相应机械强度，且此深度不能超过熔接区域的长度。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106291841A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-01-04 | 天津恒瑜晶体材料股份有限公司 | 蓝宝石螺帽非熔接型蓝宝石光纤输出端帽 |
| CN106990491A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-07-28 | 中国兵器装备研究院 | 一种石英端帽加工装置 |
| CN110045463A (zh) * | 2018-01-15 | 2019-07-23 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种光纤熔接的连接件与方法 |
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2013
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