CN207396786U - 一种光纤功率合束器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光纤功率合束器，包括输出光纤和多根输入光纤，每一输入光纤包括输入纤芯和包裹在输入纤芯外侧壁的输入光纤包层，多根输入光纤用于合束成合束光纤，输出光纤用于与合束光纤连接，光纤功率合束器还包括：第一套管，第一套管具有第一容置腔，以容置多根输入光纤，第一套管用于形成第一包层，第一包层用于包裹在合束光纤的外侧壁；第二套管，套设在第一套管外侧，第二套管用于形成第二包层，第二包层用于包裹在第一包层的外侧壁；其中，在预设使用波长处，第一套管的折射率小于第二套管和输入光纤包层的折射率。本实用新型技术方案能够有效抑制光纤功率合束器中的回返光。

Description

一种光纤功率合束器

技术领域

本实用新型涉及光纤领域，特别涉及一种光纤功率合束器。

背景技术

目前的光纤功率合束器主要使用单根石英毛细管作为套管，对输入光纤进行组束后拉锥、切割，再与输出光纤熔接。这样的单根套管内径略大于输入光纤组束后的总直径，而外径在拉锥后等于输出光纤的包层直径，且套管折射率通常略小于输入光纤的包层折射率，从而起到拉锥后输入光纤束的包层的作用。这样的光纤功率合束器并没有考虑到抑制回返光，在高功率激光使用过程中，过高的回返光可能会对合束器本身甚至后面的激光谐振腔器件造成损坏。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种光纤功率合束器，旨在解决现有光纤功率合束器在使用过程中，由于没有有效处理回返光而带来不良影响的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种光纤功率合束器包括输出光纤和多根输入光纤，每一所述输入光纤包括输入纤芯和包裹在所述输入纤芯外侧壁的输入光纤包层，多根所述输入光纤用于合束成合束光纤，所述输出光纤用于与所述合束光纤连接，所述光纤功率合束器还包括：

第一套管，所述第一套管具有第一容置腔，以容置多根所述输入光纤，所述第一套管用于形成第一包层，所述第一包层用于包裹在所述合束光纤的外侧壁；

第二套管，套设在所述第一套管外侧，所述第二套管用于形成第二包层，所述第二包层用于包裹在所述第一包层的外侧壁；

其中，在预设使用波长处，所述第一套管的折射率小于所述第二套管和所述输入光纤包层的折射率。

优选地，所述第二套管和所述输入光纤包层的折射率相同。

优选地，所述第二套管包括石英玻璃结构。

优选地，所述输入光纤包层包括石英玻璃结构。

优选地，所述第二套管和所述输入光纤包层在波长1064nm处的折射率为1.4498。

优选地，所述第一套管为掺氟石英玻璃套管。

优选地，所述第一套管在波长1064nm处的折射率为1.433。

优选地，多根所述输入光纤的结构相同。

优选地，多根所述输入光纤的输入纤芯包括石英玻璃结构。

优选地，所述输出光纤为一根。

本实用新型技术方案通过采用第一套管，所述第一套管具有第一容置腔，以容置多根所述输入光纤，所述第一套管用于形成第一包层，所述第一包层用于包裹在所述合束光纤的外侧壁；第二套管，套设在所述第一套管外侧，所述第二套管用于形成第二包层，所述第二包层用于包裹在所述第一包层的外侧壁；其中，在预设使用波长处，所述第一套管的折射率小于所述第二套管和所述输入光纤包层的折射率，能够有效抑制光纤功率合束器中的回返光。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型光纤功率合束器中的多根输入光纤、第一套管、第二套管和输出光纤在拉锥和切割过程中的截面示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本实用新型光纤功率合束器工作原理示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则其仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述，则其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种光纤功率合束器。

如图1至3所示，本实用新型一种光纤功率合束器包括输出光纤9和多 根输入光纤1，每一所述输入光纤包括输入纤芯和包裹在所述输入纤芯外侧壁的输入光纤包层，多根输入光纤1用于合束成合束光纤4，所述输出光纤9用于与所述合束光纤4连接，所述光纤功率合束器还包括：

第一套管2，所述第一套管2具有第一容置腔，以容置多根输入光纤1，所述第一套管2用于形成第一包层5，所述第一包层5用于包裹在所述合束光纤4的外侧壁；

第二套管3，套设在所述第一套管2外侧，所述第二套管3用于形成第二包层6，所述第二包层6用于包裹在所述第一包层5的外侧壁；

其中，在预设使用波长处，所述第一套管2的折射率小于所述第二套管3和所述输入光纤包层的折射率。

值得说明的是，预设使用波长处是指光纤功率合束器所使用的环境中的光的波长，如该预设使用波长可以是1064nm；当然，也可以根据不同的使用环境而变化，但应保证，所述第一套管2的折射率小于所述第二套管3和所述输入光纤包层的折射率。

优选的，所述第二套管3和所述输入光纤包层的折射率相同；多根所述输入光纤的输入纤芯均包括石英玻璃结构；多根所述输入光纤的结构相同；所述输出光纤9为一根。

图1为本实用新型光纤功率合束器中的多根输入光纤1、第一套管2、第二套管3和输出光纤9在拉锥和切割过程中的截面示意图，其中，多根输入光纤1、第一套管2和第二套管3在经过拉锥、切割的前后，可分为未拉锥部分11、拉锥过渡区12、锥腰部分13，其中锥腰部分13用于与输出光纤9熔接。

根据光纤功率合束器的应用环境(包括光的波长条件)选择多根输入光纤1的规格(输入纤芯直径与输入光纤包层直径)；优选的，所述输入光纤包层包括石英玻璃结构，所述输入光纤包层的折射率在1064nm处为1.4498。

所述第一套管2优先为为掺氟石英玻璃套管，所述第一套管2的折射率在1064nm处为1.433，所述第一套管2的内径略大于多根输入光纤1的总直径；所述第一套管2的厚度要能保证输入激光在合束光纤4内低损耗传输。

所述第二套管3优选包括石英玻璃结构，所述第二套管3的折射率在1064nm处为1.4498，所述第二套管3的内径略大于第一套管2的外径，选择的外径在拉锥后略大于输出光纤9的包层直径。

在图2的放大图中可以看到拉锥过渡区12的末端以及锥腰部分13，其中：

合束光纤4由多根输入光纤1经拉锥后形成；优选的，合束光纤4的直径略小于输出光纤9纤芯7的直径。

第一包层5由第一套管2经拉锥后形成；第一包层5的直径应足够大以保证输入激光能够在合束光纤4内低损耗传输。

第二包层6由第二套管3经拉锥后形成；第二包层6的直径略大于输出光纤9包层8的直径。

在输出光纤9中：输出光纤9纤芯7的直径根据合束器的应用目标选择；输出光纤9包层8的直径根据合束器的应用目标选择。

值得一提的是，上述中提到的“XX包括石英玻璃结构”，是指构成XX的材料中包括石英玻璃这种材料。

图3为本实用新型光纤功率合束器工作原理示意图，在光纤功率合束器的大拉锥比下，激光逐渐从输入光纤的输入纤芯扩展到输入光纤包层，其中多根输入光纤1经拉锥后形成合束光纤4，合束光纤4的折射率在波长1064nm处为1.4498。根据光的全反射原理，在合束光纤4的光因为满足全反射条件而能够实现低损耗传输，如图2中光线①所示。根据光的全反射原理，在第一包层5传输的光在传输到第一包层5与第二包层6的分界面时，因为不满足全反射条件而穿过分界面进入第二包层6，而第二包层6传输的光在传输到第一包层5与第二包层6的分界面时，因为满足全反射条件而返回第二包层6，最终在包层传输的回返光会在套管2未拉锥的末端剥除，从而大大降低向后传递的回返光的功率，如图3中的光线②所示。

本实用新型光纤功率合束器的整个制作流程大致为：

1、把所需数量的多根输入光纤1剥除涂覆层后组束穿过第一套管2；

2、把含有输入光纤束的第一套管2穿过第二套管3；

3、把含有输入光纤束及第套管2的第二套管3放在拉锥机上，使用调试好的拉锥参数进行拉锥，形成的锥腰直径与输出光纤9匹配。

4、在输入光纤及第一套管2和第二套管3的锥腰部分13中合适的地方进行切割；

5、切割后的输入光纤及第一套管2和第二套管3与输出光纤9熔接；

6、熔接好的光纤功率合束器放入预先准备好的带水冷的金属槽内固定，完成封装。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光纤功率合束器，包括输出光纤和多根输入光纤，每一所述输入光纤包括输入纤芯和包裹在所述输入纤芯外侧壁的输入光纤包层，多根所述输入光纤用于合束成合束光纤，所述输出光纤用于与所述合束光纤连接，其特征在于，所述光纤功率合束器还包括：

第一套管，所述第一套管具有第一容置腔，以容置多根所述输入光纤，所述第一套管用于形成第一包层，所述第一包层用于包裹在所述合束光纤的外侧壁；

第二套管，套设在所述第一套管外侧，所述第二套管用于形成第二包层，所述第二包层用于包裹在所述第一包层的外侧壁；

其中，在预设使用波长处，所述第一套管的折射率小于所述第二套管和所述输入光纤包层的折射率。

2.如权利要求1所述的一种光纤功率合束器，其特征在于，所述第二套管和所述输入光纤包层的折射率相同。

3.如权利要求1所述的一种光纤功率合束器，其特征在于，所述第二套管包括石英玻璃结构。

4.如权利要求3所述的一种光纤功率合束器，其特征在于，所述输入光纤包层包括石英玻璃结构。

5.如权利要求4所述的一种光纤功率合束器，其特征在于，所述第二套管和所述输入光纤包层在波长1064nm处的折射率为1.4498。

6.如权利要求1所述的一种光纤功率合束器，其特征在于，所述第一套管为掺氟石英玻璃套管。

7.如权利要求1所述的一种光纤功率合束器，其特征在于，所述第一套管在波长1064nm处的折射率为1.433。

8.如权利要求1所述的一种光纤功率合束器，其特征在于，多根所述输入光纤的结构相同。

9.如权利要求1所述的一种光纤功率合束器，其特征在于，多根所述输入光纤的输入纤芯包括石英玻璃结构。

10.如权利要求1所述的一种光纤功率合束器，其特征在于，所述输出光纤为一根。