CN205353400U - 激光合束器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光合束器，其包括多根输入光纤、与输入光纤熔融对接的过渡光纤、与过渡光纤熔融对接的输出光纤，输入光纤、过渡光纤、输出光纤分别包括其位于中心的纤芯及包裹纤芯的包层，输入光纤与过渡光纤熔接于第一熔接点，多根过渡光纤按正多边形紧密排列，再将多根过渡光纤强熔至一根，其中多根过渡光纤的包层汇聚成一个大包层，将所有过渡光纤纤芯包裹在内，过渡光纤纤芯和包层经熔融拉锥后从中间切割，并与输出光纤熔接于第二熔接点。多根不同直径输入光纤、过渡光纤与输出光纤熔接，耦合效率极高、使用功率极大，特别适用于多个光纤激光器的功率合成。

Description

激光合束器

技术领域

本实用新型涉及一种激光合束器。

背景技术

光纤激光器作为新一代激光器，由于其节能环保、体积小寿命长、维护便捷、光束质量佳等等优点，已逐渐代替传统激光器应用于各种领域。

当前，光纤激光器的应用已经扩展到众多特殊领域，对其输出功率提出了更高的要求，例如万瓦以上的光纤激光器应用于厚金属的切割、国防武器等领域。但是，受制于光纤自身的特性，以及现有的技术条件限制，这种超高功率的光纤激光器的研制难度极大。

作为一种特殊手段，我们通过合成光纤的方式，将光纤激光器输出功率成倍提高，主要分为相干合成、非相干合成两种方式实现功率倍增，但相干合成结构复杂、难度太大，非相干合成目前主要采用的是光栅法，稳定性差。

因此，有必要提供一种新的激光合束器来克服上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种提高输出激光功率的激光合束器。

本实用新型的目的是采用以下技术方案来实现的：一种激光合束器，其包括多根输入光纤、与输入光纤熔融对接的过渡光纤、与过渡光纤熔融对接的输出光纤，输入光纤、过渡光纤、输出光纤分别包括其位于中心的纤芯及包裹纤芯的包层，输入光纤的包层与纤芯分别熔接过渡光纤的包层与纤芯，输入光纤与过渡光纤具有一第一熔接点，利用夹具将多根过渡光纤按正多边紧密排列，再将多根过渡光纤强熔至一根，其中多根过渡光纤的包层汇聚成一个大包层，将所有过渡光纤纤芯包裹在内，过渡光纤纤芯和包层经熔融拉锥后从中间切割，并与输出光纤熔接于第二熔接点。

具体的，过渡光纤呈品字形对称排列。

作为一种改进，所述过渡光纤包括多个设置于外围的过渡光纤及一个位于中心的过渡光纤。

进一步，位于外围的多个过渡光纤形成正六边形结构。

进一步，多根过渡光纤熔融拉锥切割后，过渡光纤的纤芯边缘均在输出光纤的纤芯范围内。

相较于现有技术，本实用新型提出的激光合束器具有如下有益效果：多根不同直径的输入光纤、过渡光纤按照规格排列、熔融、切割后与输出光纤熔接，输入光纤可以是同种光纤，也可以是不同种光纤，因此可以制作多种规格的激光合束器，耦合效率极高、使用功率极大是其独有特征，特别适用于多个光纤激光器的功率合成。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型激光合束器的整体示意图；

图2是图1所示激光合束器的输入光纤的截面图；

图3是图1所示激光合束器的过渡光纤的截面图；

图4是图1所示激光合束器的输出光纤的截面图；

图5是本实用新型激光合束器第一实施例的激光合束器的过渡光纤的沿A-A线的截面图；

图6是本实用新型激光合束器第二实施例的激光合束器的过渡光纤的沿A-A线的截面图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，激光合束器包括多根输入光纤10、与输入光纤10熔融对接的过渡光纤20、与多根过渡光纤20熔融对接的输出光纤30。

如图2所示，输入光纤10包括位于最外层的涂覆层16位于中间层的包层14及位于中心的纤芯12。输入光纤10的纤芯较细，包层14与涂覆层16较厚，本实施例中，纤芯12的直径为20um，包层14的直径为400um，涂覆层16的直径为550um。

如图3所示，过渡光纤20包括位于最外层的涂覆层26位于中间层的包层24及位于中心的纤芯22。本实施例中，纤芯22的直径为50um，包层24的直径为125um，涂覆层26的直径为250um。

如图4所示，输出光纤30包括位于最外层的涂覆层36位于中间层的包层34及位于中心的纤芯32。本实施例中，纤芯32的直径为50um，包层34的直径为360um，涂覆层36的直径为780um。

如图1所示，连接时，将输入光纤10的包层与纤芯分别熔接过渡光纤20的包层与纤芯，输入光纤10与过渡光纤20具有一第一熔接点18，利用特定夹具将多根过渡光纤20按正多边紧密排列，再用氢氧焰或者其它热源多根过渡光纤20强熔至一根，其中多根过渡光纤的包层24汇聚成一个大包层，将所有过渡光纤纤芯包裹在内，过渡光纤纤芯和包层经熔融拉锥后从中间切割，并与输出光纤30熔接于第二熔接点28；且由于过渡光纤纤芯经过拉锥，其直径变小，因此过渡光纤纤芯外边缘均在输出光纤的纤芯直径范围内，如此即可制作成功一种激光合束器，输入光纤10的端口数可以根据需要自由设定，各种N×1激光合束器均可制作。

如图5所示，第一施例中的激光合束器为3×1激光合束器，过渡光纤20呈品字形对称排列。如图6所示，第二施例中的激光合束器为7×1激光合束器，第二施例中，输入光纤10：纤芯20um，包层400um，涂覆层550um；过渡光纤：纤芯50um，包层125um，涂覆层250um；输出光纤：纤芯100um，包层360um，涂覆层780um。输入光纤10的包层14与过渡光纤20的包层24熔接后，激光将进入过渡光纤的纤芯22传输，过渡光纤20的纤芯22直径大于输入光纤10的纤芯12直径，由于多模过渡光纤20纤芯大、数值孔径大，虽然经过熔融拉锥，激光仍将无损耗的沿其纤芯传输，强熔成一根后从中间切割，与输出光纤30熔接。过渡光纤20也可以呈六边形对称排列，包括设置于外围的六个过渡光纤及位于中心的一个过渡光纤。具体的，位于外围的过渡光纤20形成正六边形结构。七个过渡光纤纤芯22的外边缘均在输出光纤30的纤芯32直径范围内，因此熔接后，过渡光纤20的纤芯22中的激光将完整的通过输出光纤30的纤芯32传输。其它实施例中，过渡光纤20的纤芯22不局限于3、5、7根。

本实用新型的激光合束器通过多根输入光纤10、过渡光纤20按照规格排列、熔融、切割后与输出光纤30熔接，输入光纤10与过渡光纤20可以是同种光纤，也可以是不同种光纤，因此可以制作多种规格的激光合束器，耦合效率极高、使用功率极大是其独有特征，特别适用于多个光纤激光器的功率合成。

经过测试结果表明：通过该激光合束器耦合效率在99％以上，选用我们的大功率封装，单臂承受功率可达1000W以上。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种激光合束器，其包括多根输入光纤、与输入光纤熔融对接的过渡光纤、与过渡光纤熔融对接的输出光纤，输入光纤、过渡光纤、输出光纤分别包括其位于中心的纤芯及包裹纤芯的包层，其特征在于，输入光纤与过渡光纤熔接于第一熔接点，多根过渡光纤按正多边形紧密排列，再将多根过渡光纤强熔至一根，其中多根过渡光纤的包层汇聚成一个大包层，将所有过渡光纤纤芯包裹在内，过渡光纤纤芯和包层经熔融拉锥后从中间切割，并与输出光纤熔接于第二熔接点。

2.如权利要求1所述的激光合束器，其特征在于，过渡光纤呈品字形对称排列。

3.如权利要求1所述的激光合束器，其特征在于，所述过渡光纤包括多个设置于外围的过渡光纤及一个位于中心的过渡光纤。

4.如权利要求3所述的激光合束器，其特征在于，位于外围的多个过渡光纤形成正六边形结构。

5.如权利要求1所述的激光合束器，其特征在于，多根过渡光纤熔融拉锥切割后，过渡光纤的纤芯边缘均在输出光纤的纤芯范围内。