实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统的制作方法

本发明涉及光学，具体涉及一种实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统。

背景技术：

1、随着光纤激光器在通讯、传感等方向的广泛应用，高功率窄线宽光纤激光器的输出功率也在不断突破，但受限于光纤材料的受激布里渊散射、受激拉曼散射等非线性效应，导致窄线宽和高功率无法同时兼得，因此出现了具备非线性系数低、抗损伤阈值高等优势的空芯反谐振光纤。

2、空芯反谐振光纤是一种利用反谐振效应来限制和引导光在纤芯中传输的光纤，其纤芯为空气芯，通过周期性排列的空气孔抑制光向包层中传输。由于空芯光纤的纤芯为空气芯，与传统实心光纤熔接会出现熔点处坍塌、熔接损耗大等问题，现有技术多通过空间耦合方法进行传输。但简单的空间耦合系统受困于光束抖动、杂散光干扰、耦合效率低、热焦移等问题，在高功率耦合传输过程中存在极大的损伤风险。现有解决杂散光干扰的方式多为使用金属或陶瓷等硬材料光阑拦截，但光阑尺寸与传输激光难以实现完美匹配，易出现杂散光滤除不彻底、衍射效应、功率严重损失等问题，因此设计一种抗干扰、抗抖动的耦合装置，实现高功率激光的高效稳定传输，是当前该领域有待解决的关键问题之一。

3、有鉴于此，有必要设计一种实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，以解决上述问题。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的技术问题，本申请提供了一种实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，旨在解决现有耦合系统受杂散光干扰、光斑畸变干扰、热焦移影响严重的的技术问题。

2、本申请实施例提供了一种实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，包括：

3、耦合模块，所述耦合模块包括：实心光纤、与所述实心光纤相熔接的光纤输出器、位于所述光纤输出器的一端的耦合曲率镜组、位于所述耦合曲率镜组的一端的可饱和吸收体光阑、位于可饱和吸收体光阑的一端的可编程电控位移台、贯穿于所述可编程电控位移台的空芯反谐振光纤；

4、靠近所述可饱和吸收体光阑的一段的空芯反谐振光纤置于所述可编程电控位移台内，剩余部分的空芯反谐振光纤位于所述可编程电控位移台外；

5、所述光纤输出器与所述耦合曲率镜组共轴；

6、探测模块，用于监测并反馈所述耦合模块的温度信息和所述空芯反谐振光纤的输出功率信息；

7、指令输入模块，用于接收所述探测模块传输的数据，和用于发送指令控制所述耦合模块。

8、该实施例中，通过设置耦合模块、探测模块、指令输入模块，其中通过探测模块实时监测耦合模块的信息，随即这些信息传输给指令输入模块后，发送指令来调控耦合模块，实现了系统的自动调节，这有助于在环境变化或系统性能波动时，快速调整至最佳工作状态，使系统能稳定运行。

9、耦合模块中设置的由实心光纤、光纤输出器、耦合曲率镜组、可饱和吸收体光阑、空芯反谐振光纤、可编程电控位移台所组成的模块化组件构建的耦合光路能够实现实芯光纤与空芯反谐振光纤之间的高效率能量传输，减少了能量损失，提高了整体系统的性能。

10、在一些实施例中，所述光纤输出器用于对传输的激光光束进行初步扩束和初步整形；和/或，

11、所述光纤输出器与所述实心光纤相熔接的一面为平面，所述光纤输出器的另一面镀有高透膜。

12、在一些实施例中，所述耦合曲率镜组用于对传输的高功率激光光束进行整形；和/或，

13、所述耦合曲率镜组包括透射式镜组、反射式镜组中的一种。

14、在一些实施例中，所述可饱和吸收体光阑用于对传输的激光进行非线性吸收，以滤除杂散光和干扰光；和/或，

15、所述可饱和吸收体光阑的中心为中空状；

16、所述可饱和吸收体光阑的中心沿径向呈渐变状态；

17、所述渐变状态包括掺杂浓度渐变、厚度渐变中的一种；和/或，所述可饱和吸收体光阑的两端的表面均镀有对传输的激光高透过率的介质膜。

18、该实施例中，与传统的硬边光阑相比，通过采用可饱和吸收体光阑进行光束整形，降低了衍射效应，并且在一定程度上弱化了高阶模，有效解决了高功率激光传输下杂散光、光斑畸变、光束抖动等造成的空芯光纤损伤问题。

19、在一些实施例中，夹持有所述空芯反谐振光纤的可编程电控位移台用于高功率传输状态下的热焦移主动补偿。

20、所述空芯反谐振光纤的入射端位于传输的激光的焦点处；

21、置于所述可编程电控位移台内的一段的所述空芯反谐振光纤的外包层表面刻蚀有周期性纹路，以破坏空气孔和包层间的波导结构。

22、在一些实施例中，所述实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统还包括：制冷模块，用于接收所述指令输入模块的信息后调控所述耦合模块的工作温度；和/或，

23、所述可饱和吸收体光阑所需加载的工作温度和所述空芯反谐振光纤所需加载的工作温度通过所述制冷模块调控；和/或，

24、所述制冷模块包括制冷夹具；和/或，

25、所述可饱和吸收体光阑和置于所述可编程电控位移台内的一段空芯反谐振光纤均分别夹持于所述制冷夹具中。

26、在一些实施例中，所述指令包括：调控所述可饱和吸收体光阑所需加载的工作温度，调控所述空芯反谐振光纤所需加载的工作温度，调控入射激光的功率参数，调控所述可编程电控位移台的位置，通过所述可编程电控位移台调控高功率传输状态下所述空芯反谐振光纤的位置。

27、在一些实施例中，所述探测模块包括位于所述耦合模块上的温度传感器、位于所述空芯反谐振光纤的输出端的功率探测器。

28、在一些实施例中，所述温度传感器包括：位于所述耦合曲率镜组的一侧的温度传感器一、位于所述空芯反谐振光纤的一侧的温度传感器二；和/或，

29、所述温度传感器二靠近所述空芯反谐振光纤的入射端；和/或，

30、所述温度传感器一用于探测所述耦合曲率镜组的温升数据；所述温度传感器二用于监测所述空芯反谐振光纤工作的温度；和/或，

31、所述功率探测器用于监测所述空芯反谐振光纤的出光功率。

32、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，其特征在于，所述光纤输出器用于对传输的激光光束进行初步扩束和初步整形；和/或，

3.根据权利要求1所述的实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，其特征在于，所述耦合曲率镜组用于对传输的高功率激光光束进行整形；和/或，

4.根据权利要求1所述的实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，其特征在于，所述可饱和吸收体光阑用于对传输的激光进行非线性吸收，以滤除杂散光和干扰光；和/或，

5.根据权利要求1所述的实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，其特征在于，夹持有所述空芯反谐振光纤的可编程电控位移台用于高功率传输状态下的热焦移主动补偿。

6.根据权利要求5所述的实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，其特征在于，所述空芯反谐振光纤的入射端位于传输的激光的焦点处；

7.根据权利要求1所述的实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，其特征在于，还包括：制冷模块，用于接收所述指令输入模块的信息后调控所述耦合模块的工作温度；和/或，

8.根据权利要求7所述的实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，其特征在于，所述指令包括：调控所述可饱和吸收体光阑所需加载的工作温度，调控所述空芯反谐振光纤所需加载的工作温度，调控入射激光的功率参数，调控所述可编程电控位移台的位置，通过所述可编程电控位移台调控高功率传输状态下所述空芯反谐振光纤的位置。

9.根据权利要求6所述的实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，其特征在于，所述探测模块包括位于所述耦合模块上的温度传感器、位于所述空芯反谐振光纤的输出端的功率探测器。

10.根据权利要求9所述的实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，其特征在于，所述温度传感器包括：位于所述耦合曲率镜组的一侧的温度传感器一、位于所述空芯反谐振光纤的一侧的温度传感器二；和/或，

技术总结
本申请提供了一种实芯光纤与空芯反谐振光纤高效率高稳定性空间耦合系统，属于光学领域。其中，通过探测空芯反谐振光纤的输出信息后，将其传输给指令输入模块，以调控耦合模块，实现系统的自动调节，使系统能稳定运行。耦合模块中由实心光纤输出的激光经由光纤输出器、曲率镜组进行光束整形，使其与空芯反谐振光纤模场适配，然后经由渐变可饱和吸收体光阑进行杂散光吸收滤除后，注入到空芯反谐振光纤中；此外，空芯反谐振光纤由包含制冷功能的夹具夹持，并放置于具有热焦移主动补偿功能的可编程电控位移台上，通过精准调节实现高功率、高效率、高稳定性耦合，有效解决了高功率激光传输下杂散光、光斑畸变、光束抖动等造成的空芯光纤损伤问题。

技术研发人员：李强,宋睿,郑保罗,胡金萌,雷敏,吕亮,胡黎明,李龙,陈鹏宇,王亚洲,伍成
受保护的技术使用者：中国航天三江集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/20