CN214845879U - 一种高功率扩束准直器和连接器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高功率扩束准直器和连接器。高功率扩束准直器包括光纤、光纤端面熔接的直径大于纤芯光折射率与纤芯相同的玻璃棒、光纤置于插芯的芯孔中，玻璃棒端面外有准直光束的透镜，插芯和透镜固定于外封管中。本技术方案中，由于玻璃棒与纤芯折射率相同且熔接在一起，相当于纤芯直径扩大，不会产生局部的能量集中，玻璃棒出射的是扩大了光斑的扩散光束，经过透镜再准直为与插芯内孔同向的平行光束。高功率扩束连接器，是将前述的准直器两个相向同轴对准耦合后固定，即构成连接器。

Description

一种高功率扩束准直器和连接器

技术领域

本实用新型属于光学器件技术领域，特别涉及一种高功率扩束准直器和连接器。

背景技术

在某些应用场合，对高功率光纤系统的互联提出了更高的要求。在工业激光加工领域，常规的高功率连接方式一般采用SMA905连接器，也叫HPSMA905。该连接器采用金属插芯，方便散热，同时由于金属插芯的同心度较差，一般只适合于大芯径传能光纤，采用端面对接方式。随着光通讯市场的发展和光纤激光器，比如超快激光器的发展，在小芯径多模光纤，甚至是单模（保偏）光纤中的传输功率越来越高。如用于城域网的高增益光纤放大器，其输出功率可以达到瓦级，常规连接器已经满足不了实际应用的需求。

本专利提出一种新型的高功率扩束准直器，以及用此准直器制成的高功率扩束连接器，以克服现有技术的不足。

发明内容

首先介绍本实用新型的技术原理。

如图1所示，常规小芯径光纤1的连接采用端面接触方式，使纤芯11接触。当传输高功率光束时，由于纤芯直径很细，所以功率密度高。另一方面由于端面研磨都会存在微小划痕，或者外来脏污，进一步造成功率密度在局部集中，逐渐在端面形成不可逆转的破坏。如图2所示，可在光纤1端面熔接直径大于纤芯11直径的与纤芯同折射率的玻璃（或石英，下同）棒2，增加光束在玻璃棒端面的光斑大小（图中喇叭形虚线表示扩束光），从而降低出射端面的功率密度，从而提高承受功率。这时从玻璃棒出射的光为发散光，不能直接耦合。但可以通过透镜将光束准直，使之可以耦合。利用该原理可制成高功率扩束准直器，再利用该种准直器生成连接器进行市功率光传输。

以下说明本实用新型的具体技术方案。

一种高功率扩束准直器，包括光纤、光纤端面熔接的直径大于纤芯光折射率与纤芯相同的玻璃棒、光纤置于插芯的芯孔中，玻璃棒端面外有准直光束的透镜，插芯和透镜固定于外封管中。本技术方案中，由于玻璃棒与纤芯折射率相同且熔接在一起，相当于纤芯直径扩大，不会产生局部的能量集中。从光纤纤芯出射光，经过玻璃棒后，光束发散角很大，可以利用很短的玻璃棒，大幅增加出射端面的光斑大小，从而大大降低了出射端面的光功率密度，再通过镀增透膜，可以大幅提高光纤端面的耐受功率。玻璃棒出射的是扩大了光斑的扩散光束，经过透镜再准直为与插芯内孔同向的平行光束。

一种优选方案，所述的玻璃棒与光纤同直径，与光纤同置于插芯的芯孔中。更进一步，玻璃棒的端面与插芯端面齐平。该方案利于稳定固定光纤和玻璃棒。

另一种优选方案，所述的光纤与玻璃棒的熔接部位突出于插芯端面。这样的目的是让靠近熔接部位的周围没有胶水（芯孔中会用胶水固定光纤）。在高功率光束耦合到光纤中的时候，不能耦合的部分会散射消耗在光纤周围，当能量过高，这部分能量被光纤周围的胶水吸收，会气化胶水，从而污染玻璃棒端面，造成失效。本方案让靠近熔接部位的周围没有胶水，则当然不会发生胶水气化。

再一种优选方案是，所述的外封管为法兰型封管，透镜在封管的近法兰盘一端。该方案中使得准直后光束的出射方向完全垂直于法兰端面，会方便该准直器与其他器件的耦合连接。

本实用新型还提供一种使用上述高功率扩束准直器的高功率扩束连接器。

方案1：两个同规格（指外封管外径）的准直器相向置于V型槽中，调节对准使光束耦合，与V型槽固定连接。

本实用新型所说的固定（连接），是使相对位置固定，根据实际需要可以是可拆卸（如插接）连接或不可拆卸（如胶接）连接。

方案2：两个准直器置于同轴的套管中，调节对准使光束耦合，与套管固定连接。本方案中两个准直器可以是同规格的，这时套管为等内径的；两个准直器也可以是不同规格的，这时套管两侧为适应两个准直器的同轴但不同内径的。

方案3，两个法兰型外套管的准直器，相向对准贴合固定连接。

本实用新型，通过熔接玻璃棒扩束的方式，解决了现有技术小芯径光纤的连接在传输大功率光时的不足。

附图说明

图1，现有技术小芯径光纤的连接示意图；

图2，本实用新型原理示意图；

图3，本实用新型的准直器实施例1的示意图；

图4，本实用新型的准直器实施例2的示意图；

图5，本实用新型的准直器实施例3的示意图；

图6，本实用新型的连接器实施例1的示意图；

图7，本实用新型的连接器实施例2的示意图；

图8，本实用新型的连接器实施例3的示意图。

图中：1-光纤、11-纤芯，2-玻璃棒，3-插芯，4-透镜，5-外封管、51-法兰型外封管，6-V型槽，7套管，a和b-一对耦合的高功率扩束准直器。

具体实施方式

（一）高功率扩束准直器

实施例1

如图3。一种高功率扩束准直器，包括光纤1、光纤端面熔接的直径等于纤芯11的直径且光折射率与纤芯11折射率相同的玻璃棒2，光纤置于插芯3的芯孔中，玻璃棒2端面与插芯3端面齐平，玻璃棒2端面外有用于准直光束的透镜4，插芯3和透镜4固定于外封管5中，外封管5为等外径的同轴直管。

实施例2

如图4。本实施例与实施例1的区别在于，所述的光纤1与玻璃棒2的熔接部位突出于插芯3的端面。

实施例3

如图5。本实施例与实施例1或2的区别在于，所述的外封管为法兰型外封管51，透镜在法兰型外封管的近法兰盘一端。

（二）使用上述高功率扩束准直器的高功率扩束连接器

实施例1

如图6。图中a和b是一对耦合的高功率扩束准直器。两个如前述（一）中实施例1或2的高功率扩束准直器a和b，外封管外径相同，相向置于V型槽6中，调节对准，保证两个准直器的外封管物理同轴使光束耦合，固定外封管于V型槽6。

实施例2

如图7。图中a和b是一对耦合的高功率扩束准直器。两个如前述（一）中实施例1或2的高功率扩束准直器a和b准直器相向置于同轴的套管7中，调节对准保证两个准直器的外封管物理同轴，使光束耦合，固定。图7中的两个准直器是同规格的，这时套管为等内径的；两个准直器也可以是不同规格的，这时套管两侧为适应两个准直器的不同内径但同轴的。

实施例3

如图8。两个如前述（一）中实施例3的法兰型外套管的准直器，相向同轴对准贴合固定。

Claims (8)

1.一种高功率扩束准直器，包括插芯（3）、固定于插芯（3）的芯孔中的光纤（1）、外封管（5），其特征在于：光纤（1）的端面熔接有直径大于纤芯（11）直径的玻璃棒（2），玻璃棒（2）端面外有用于准直光束的透镜（4）。

2.根据权利要求1所述的一种高功率扩束准直器，其特征在于：所述玻璃棒（2）直径与纤芯（11）的直径相同且光折射率与纤芯（11）折射率相同，玻璃棒（2）端面与插芯（3）端面齐平，外封管（5）为等外径的同轴直管。

3.根据权利要求1所述的一种高功率扩束准直器，其特征在于：所述的光纤（1）与玻璃棒（2）的熔接部位突出于插芯（3）的端面。

4.根据权利要求1所述的一种高功率扩束准直器，其特征在于：所述的外封管为法兰型外封管（51），透镜（4）在法兰型外封管（51）的近法兰盘一端。

5.一种高功率扩束连接器，其特征在于：两个如权利要求1的高功率扩束准直器，透镜一端相向同轴对准，固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种高功率扩束连接器，其特征在于：所述的两个高功率扩束准直器为如权利要求2或3高功率扩束准直器，其外封管外径相同，相向置于V型槽（6）中，轴向对准，分别与V型槽（6）固定连接。

7.根据权利要求5所述的一种高功率扩束连接器，其特征在于：所述的两个高功率扩束准直器为如权利要求2或3的高功率扩束准直器，相向置于同轴的套管（7）中，轴向对准，分别与套管（7）固定连接。

8.根据权利要求5所述的一种高功率扩束连接器，其特征在于：所述的两个高功率扩束准直器为如权利要求4的高功率扩束准直器，法兰盘一端相向同轴对准贴合固定连接。

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