專利名稱：一種光纖功率合成器和激光加工系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于功率合成器件領域，尤其涉及一種光纖功率合成器和激光加工系統(tǒng)。
背景技術：
光纖功率合成器主要功能在于，把傳輸光纖內(nèi)的能量盡可能多地傳輸至合成光纖內(nèi)，并且要求盡可能少地破壞合成光纖原有的結構性質(zhì)。鑒定一個功率合成器的優(yōu)劣有如下幾個主要因素1、傳輸光纖內(nèi)的能量進入合成光纖的效率即耦合效率；2、合成光纖保持原有特性的程度，包括纖芯、包層等的特性；3、器件的反向隔離度，即反向的各種光回到合成光纖以及傳輸光纖內(nèi)的程度；4、器件承受功率的程度，應使得泄漏的光盡可能少影響器件質(zhì)量；5、器件長期可靠性、穩(wěn)定性。而現(xiàn)有光纖功率合成器會破壞合成光纖的纖芯結構， 工藝復雜，不利于將傳輸光纖內(nèi)的光傳輸至合成光纖內(nèi)，反向隔離度差，容易帶入雜質(zhì)，難以承受大功率的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型實施例的目的在于提供一種光纖功率合成器，旨在解決現(xiàn)有光纖功率合成器容易破壞合成光纖的纖芯結構，工藝復雜，容易帶入雜質(zhì)，不利于將傳輸光纖內(nèi)的光傳輸至合成光纖內(nèi)，反向隔離度差，難以承受大功率的問題。本實用新型實施例是這樣實現(xiàn)的，一種光纖功率合成器，包括合成光纖和接入所述合成光纖的傳輸光纖，所述合成光纖和傳輸光纖均具有一去除表層的結合部，所述傳輸光纖的結合部的直徑較所述合成光纖的結合部的直徑小，所述傳輸光纖的結合部平貼并熔接于所述合成光纖的結合部。本實用新型實施例的另一目的在于提供一種激光加工系統(tǒng)，所述激光加工系統(tǒng)包括上述光纖功率合成器。本實用新型實施例先處理傳輸光纖的結合部使其變細，使傳輸光纖的結合部平貼并熔接于合成光纖，無需改變合成光纖的纖芯結構，工藝簡單，不易帶入雜質(zhì)，使傳輸光纖內(nèi)的光更多地傳輸至合成光纖內(nèi)，反向隔離度高，且可承受較大功率。

圖1是本實用新型實施例提供的傳輸光纖的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的傳輸光纖的結合部熔接于合成光纖的示意圖；圖3是本實用新型實施例提供的移除傳輸光纖的輸出端的示意圖；圖4是本實用新型實施例提供的燒結傳輸光纖的斷點使其平滑的示意圖；圖5是本實用新型實施例提供的于傳輸光纖的斷點涂覆低折射率膠的示意圖；圖6是本實用新型另一實施例提供的傳輸光纖的結構示意圖；圖7是本實用新型另一實施例提供的傳輸光纖的結合部熔接于合成光纖的示意圖；圖8是本實用新型實施例提供的多根傳輸光纖與合成光纖耦合的示意圖；圖9是圖8A-A剖面示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。本實用新型實施例先處理傳輸光纖的結合部使其變細，使傳輸光纖的結合部平貼并熔接于合成光纖，無需改變合成光纖的纖芯結構，工藝簡單，不易帶入雜質(zhì)，使傳輸光纖內(nèi)的光更多地傳輸至合成光纖內(nèi)，反向隔離度高，且可承受較大功率。本實用新型實施例提供的光纖功率合成器包括合成光纖和接入所述合成光纖的傳輸光纖，所述合成光纖和傳輸光纖均具有一去除表層的結合部，所述傳輸光纖的結合部的直徑較所述合成光纖的結合部的直徑小，所述傳輸光纖的結合部平貼并熔接于所述合成光纖的結合部。本實用新型實施例提供的激光加工系統(tǒng)包括上述光纖功率合成器。以下結合具體實施例對本實用新型的實現(xiàn)進行詳細描述。如圖1所示，傳輸光纖11為單模光纖、多模光纖、多包層光纖、光子晶體光纖等各種能夠傳輸能量的光纖。先去除傳輸光纖11的結合部110的表層(如樹脂涂層)，然后對該傳輸光纖11的結合部110進行處理，使傳輸光纖11的結合部110變細。具體地，由火焰燒結、電弧放電、激光加熱等對傳輸光纖11的結合部110直接或間接加熱，使得傳輸光纖11的結合部110熔融，將其拉細；或者采用腐蝕、光學冷加工或光學熱加工使得傳輸光纖11的結合部110變細。處理的區(qū)域可為對稱或不對稱。通常，傳輸光纖11的結合部110經(jīng)熔融拉錐機處理后形成光纖錐區(qū)。對于單模光纖，光纖錐區(qū)的直徑逐漸減小，如果光纖錐區(qū)的直徑變化過快，則會產(chǎn)生高階模式激勵，如果光纖錐區(qū)的直徑變化緩慢，則不會產(chǎn)生損耗。[0024]本實用新型實施例由Mewart-Love判據(jù)判斷光纖錐區(qū)直徑變化的快慢，如公式
^ f Zb = $其中P為光纖錐區(qū)任一位置的半徑，4為兩個最低階模之間的拍長，Δ β
為光纖錐區(qū)任兩位置的傳播常數(shù)差。當光纖錐區(qū)的直徑變化速率小于Mewart-Love判據(jù)時，稱為絕熱錐區(qū)，不會發(fā)生能量損失；當光纖錐區(qū)的直徑變化速率大于Mewart-Love判據(jù)時，稱為非絕熱錐區(qū)，因激勵出高階模，而產(chǎn)生損耗。同樣地，對于多模光纖，當光纖錐區(qū)的直徑變化速率大于Mewart-Love判據(jù)時， 或者當拉錐后的光纖在錐區(qū)發(fā)生彎曲或者扭絞，包層將無法束縛纖芯內(nèi)全部的光，導致部分的光于錐區(qū)向外泄漏。因此，優(yōu)選使光纖錐區(qū)的直徑變化速率小于Mewart-Love判據(jù)。本實用新型實施例中，合成光纖10亦可為單模光纖、多模光纖、多包層光纖、光子晶體光纖等各種能夠傳輸能量的光纖。先將合成光纖10的結合部100的表層(如樹脂涂層)去除，接著使上述傳輸光纖11的結合部110平貼于合成光纖10的結合部100形成一個熔接區(qū)12。由火焰16燒結、電弧放電、激光加熱等對熔接區(qū)12直接或間接加熱，使傳輸光纖11的結合部110熔接于合成光纖10，這樣傳輸光纖11內(nèi)的光將傳輸至合成光纖10內(nèi)，如圖2所示。根據(jù)公式 AiHi2Sin2 θ , = A0n02sin2 θ ^，其中A為光纖斷面面積，η為折射率，θ為端面最大發(fā)散角，由
η ηNAout d
于sin θ = NA, AiA0 = Cli2Mtl2,所以H其中，Cli為上述光纖錐區(qū)輸入端的直徑， NAin為該輸入端的數(shù)值孔徑；d。為上述光纖錐區(qū)輸出端的直徑，NAout為該輸出端的數(shù)值孔
徑。當NAm<NA。ut|時，將使傳輸光纖11內(nèi)的光更多地傳輸至合成光纖10內(nèi)。 di進一步地，可移除傳輸光纖11的輸出端13即剪斷或拉斷傳輸光纖11的輸出端 13，如圖3所示。為使斷點14平滑，用火焰燒結、電弧放電、激光加熱等對斷點14直接或間接加熱，使該斷點14熔融，這樣傳輸光纖11內(nèi)的光盡可能少地從斷點14泄漏，將有更多的光進入合成光纖10，耦合效率更高，如圖4所示?；蛘哂跀帱c14處涂覆低折射率膠17，從斷點14泄漏光經(jīng)全反射后進入合成光纖10，亦有助于提升耦合效率，如圖5所示?；蛘呦热廴跀帱c再涂覆低折射率膠。當然，還可保留傳輸光纖的輸出端，可獲取從傳輸光纖的輸出端輸出的信號，實現(xiàn)對傳輸光源的監(jiān)測；亦可減小器件內(nèi)部功率損耗，提高傳輸功率。應當理解，如果傳輸光纖11的結合部110為非對稱的錐形，直接將該傳輸光纖11 的結合部110熔接于合成光纖10的結合部100即可，如圖6和圖7所示。如圖8和圖9所示，為使得更多的傳輸光纖11與合成光纖10耦合，由多根傳輸光纖11平貼于合成光纖10的同一結合部100，該多根傳輸光纖11均布于合成光纖10的結合部100的周向。此外，還可沿合成光纖10設多個結合部，各結合部均平貼有多根傳輸光纖 11，以進一步提升合成器的功率。本實用新型實施例先處理傳輸光纖的結合部使其變細，使傳輸光纖的結合部平貼并熔接于合成光纖，無需改變合成光纖的纖芯結構，工藝簡單，不易帶入雜質(zhì)，使傳輸光纖內(nèi)的光更多地傳輸至合成光纖內(nèi)，反向隔離度高，且可承受較大功率。同時，采用平貼的方式使傳輸光纖的結合部結合于合成光纖，這樣可將更多的傳輸光纖與合成光纖耦合，以進一步提升合成器的功率。此外，將傳輸光纖的輸出端移除后，使斷點燒結平滑并涂覆低折射率膠，亦有助于提升耦合效率。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種光纖功率合成器，包括合成光纖和接入所述合成光纖的傳輸光纖，其特征在于， 所述合成光纖和傳輸光纖均具有一去除表層的結合部，所述傳輸光纖的結合部的直徑較所述合成光纖的結合部的直徑小，所述傳輸光纖的結合部平貼并熔接于所述合成光纖的結合部。
2.如權利要求1所述的光纖功率合成器，其特征在于，所述傳輸光纖的結合部經(jīng)熔融拉錐、腐蝕、光學冷加工或光學熱加工處理后，其直徑較所述合成光纖的結合部的直徑小。
3.如權利要求1所述的光纖功率合成器，其特征在于，所述傳輸光纖的結合部與所述合成光纖的結合部平滑熔接。
4.如權利要求1、2或3所述的光纖功率合成器，其特征在于，所述傳輸光纖與所述合成光纖的熔接區(qū)涂覆有低折射率膠。
5.如權利要求4所述的光纖功率合成器，其特征在于，所述傳輸光纖為多根，該多根傳輸光纖均布于所述合成光纖的結合部的周向。
6.如權利要求5所述的光纖功率合成器，其特征在于，沿所述合成光纖設有多個結合部。
7.如權利要求6所述的光纖功率合成器，其特征在于，各結合部均平貼并熔接有多根傳輸光纖。
8.一種激光加工系統(tǒng)，其特征在于，所述激光加工系統(tǒng)包括權利要求1 7中任一項所述的光纖功率合成器。
專利摘要本實用新型適用于功率合成器件領域，提供了一種光纖功率合成器和激光加工系統(tǒng)，所述光纖功率合成器包括合成光纖和接入所述合成光纖的傳輸光纖，所述合成光纖和傳輸光纖均具有一去除表層的結合部，所述傳輸光纖的結合部的直徑較所述合成光纖的結合部的直徑小，所述傳輸光纖的結合部平貼并熔接于所述合成光纖的結合部。本實用新型先處理傳輸光纖的結合部使其變細，使傳輸光纖的結合部平貼并熔接于合成光纖，不會破壞合成光纖的纖芯結構，使傳輸光纖內(nèi)的光更多地傳輸至合成光纖內(nèi)工藝簡單，反向隔離度高，不易帶入雜質(zhì)，且可承受較大功率。
文檔編號G02B6/255GK201936032SQ201020605089
公開日2011年8月17日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權日2010年11月12日
發(fā)明者張翔, 施建宏, 沈培生 申請人:萊特爾科技(深圳)有限公司