一种大功率光纤合束器的制作方法

本实用新型涉及光纤传感技术领域，特别是涉及一种大功率光纤合束器。

背景技术：

光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑、体积小、质量轻、易散热、工作稳定性好等众多优点，已广泛应用于工业、医疗、国防等众多领域。光纤合束器是光纤激光器的重要器件，按其功能可分为泵浦合束器和功率合束器两大类。单个泵浦源的功率是有限的，泵浦合束器的作用是将多路泵浦源同时注入到一根光纤中，从而能够提高足够的泵浦功率。功率合束器则是将多路中等功率的单模激光同时注入到一根多模光纤中，以获得大功率激光输出。

光纤合束器的主要制作工艺包括输入光纤组束、组束光纤熔融拉锥、熔锥光纤束的切割及与输出光纤的熔接、封装等。光纤的熔融区域是要剥掉涂覆层的，将熔融区进行拉锥形成锥区，势必需要对该区域进行保护。同时该区域光路复杂，容易造成光束质量的下降和光功率的损耗。而现有工艺仅是简单的对该区域进行胶装机械保护，造成了器件光学性能的一定下降。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种大功率光纤合束器，既能对锥区机械保护又能防止光学性能下降。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种大功率光纤合束器，包括由n根输入光纤经过组束、熔融、拉锥、切割后形成的锥区，所述锥区与一根输出光纤熔接，所述锥区的表面形成有低折射率胶区，在所述锥区的上下游区域分别形成有第一高折射率胶区和第二高折射率胶区。

优选地，所述输入光纤和输出光纤的参数满足亮度守恒准则：其中din、nain分别为输入光纤的纤芯直径和数值孔径，dout、naout分别为输出光纤的纤芯直径和数值孔径。

优选地，所述锥区的长度l满足绝热拉锥准则。

优选地，所述第一高折射率胶区和第二高折射率胶区采用同一种胶，其折射率nh≥1.55；所述低折射率胶区采用胶的折射率nl≤1.42。

优选地，所述低折射率胶区的范围超出锥区的范围，所述第一高折射率胶区和第二高折射率胶区分别覆盖输入光纤和输出光纤剥去涂覆层的临界处附近区域。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型通过对n根输入光纤剥去涂覆层的临界处附近区域设置折射率大于包层折射率的高折射率胶区，以使包层传输光在包层-高折射率胶区界面不满足全反射定律，从而包层传输光进入涂覆层剥除区域后从高折射率胶区滤除，纤芯传输光不受影响，如此可以提升光束质量；n根输入光纤的纤芯传输光进入锥区后，由于光纤尺寸减小，纤芯传输光纤会转移到包层中，而锥区是没有涂覆层的，通过设置折射率小于包层折射率的低折射率胶区，以使包层传输光在包层-低折射率胶区界面依然能够满足全反射定律，如此较少了光功率的损耗；锥区的光进入输出光纤后，会有少部分光纤在包层中传输，再次设置折射率大于包层折射率的高折射率胶区，以使包层传输光在包层-高折射率胶区界面不满足全反射定律，从而包层传输光同样会从高折射率胶区滤除，纤芯传输光不受影响，如此可以提升输出光的光束质量。另外，通过以上三个胶区可以很好地保护锥区以及熔接处，起到对器件的机械保护作用。

附图说明

图1为本实用新型一种光纤合束器的胶装方法示意图。

图2为本实用新型一种光纤合束器某一分支输出光的能量分布图。

其中：

输入光纤1、输出光纤2、锥区3、第一高折射率胶区4、低折射率胶区5、第二高折射率胶区6。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实施例提供的一种大功率光纤合束器，包括输入光纤1和输出光纤2，输入光纤1和输出光纤2的参数满足亮度守恒准则：其中din、nain分别为输入光纤1的直径和数值孔径，dout、naout分别为输出光纤2的直径和数值孔径。n根输入光纤1经过组束、熔融、拉锥、切割后形成锥区3，锥区3的长度l满足绝热拉锥准则，所述锥区3与输出光纤2熔接，在所述锥区3上涂覆有低折射率胶区5，在锥区的上下游区域分别涂覆有第一高折射率胶区4和第二高折射率胶区6。

实施例：

参见图1，为一(7+1)×1功率合束器，7根输入光纤1的参数：芯/包直径为20/130μm，na为0.08；输出光纤2的参数：芯/包直径为100/120μm；na为0.22。高折射率胶区4和6使用同一种胶，其折射率为1.565，低折射率胶区5使用胶的折射率为1.41。采用本实用新型胶装方法制作的功率合束器，对其7根输入光纤分别注入波长为1080nm、功率为500w、光束质量m²为1.2的信号激光，则功率合束器的分支信号效率在96.4％～97.2％之间，分支输出光的光束质量m²的平均值为6.85。图2为其中一根分支输出光的能量分布图，可见输出光接近高斯分布。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种大功率光纤合束器，包括由n根输入光纤(1)经过组束、熔融、拉锥、切割后形成的锥区(3)，所述锥区(3)与一根输出光纤(2)熔接，其特征在于：所述锥区(3)的表面形成有低折射率胶区(5)，在所述锥区(3)的上下游区域分别形成有第一高折射率胶区(4)和第二高折射率胶区(6)。

2.根据权利要求1所述的一种大功率光纤合束器，其特征在于：所述输入光纤(1)和输出光纤(2)的参数满足亮度守恒准则：其中din、nain分别为输入光纤(1)的纤芯直径和数值孔径，dout、naout分别为输出光纤(2)的纤芯直径和数值孔径。

3.根据权利要求1所述的一种大功率光纤合束器，其特征在于：所述锥区(3)的长度l满足绝热拉锥准则。

4.根据权利要求1所述的一种大功率光纤合束器，其特征在于：所述第一高折射率胶区(4)和第二高折射率胶区(6)采用同一种胶，其折射率nh≥1.55；所述低折射率胶区(5)采用胶的折射率nl≤1.42。

5.根据权利要求1所述的一种大功率光纤合束器，其特征在于：所述低折射率胶区(5)的范围超出锥区(3)的范围，所述第一高折射率胶区(4)和第二高折射率胶区(6)分别覆盖输入光纤(1)和输出光纤(2)剥去涂覆层的临界处附近区域。

技术总结
本实用新型涉及一种大功率光纤合束器，包括由N根输入光纤(1)经过组束、熔融、拉锥、切割后形成的锥区(3)，所述锥区(3)与一根输出光纤(2)熔接，所述锥区(3)的表面形成有低折射率胶区(5)，在所述锥区(3)的上下游区域分别形成有第一高折射率胶区(4)和第二高折射率胶区(6)。高折射率胶区(4)和(6)可以起到分别滤除输入光纤(1)和输出光纤(2)中包层传输光的作用，提升了光束质量。低折射率胶区(5)使锥区(3)中包层传输光在包层‑低折射率胶区界面依然能够满足全反射定律，减小了光功率损耗。另外，通过以上三个胶区可以很好地保护锥区以及熔接处，起到对器件的机械保护作用。

技术研发人员：韦锦;张冬梅;张恩隆;赵霞;周巧林;吴梦丹
受保护的技术使用者：江苏法尔胜光电科技有限公司;无锡法尔胜光电科技有限公司;法尔胜泓昇集团有限公司
技术研发日：2020.04.22
技术公布日：2020.11.27