一种光纤隔离器结构及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种用于激光传输中的光纤隔离器结构及其制作方法。
【背景技术】
[0002]在高功率激光器尤其是光纤激光器领域，在激光加工、激光切割和激光焊接时，处理那些具有高反射率的材料时，例如铜，有时甚至会有高达90%的光被返回，返回光很有可能会损伤传输光纤，甚至是激光器，因而在光纤激光器的输出端加入隔离器进行保护就显得十分必要。现有的隔离器结构复杂，成本较高。
[0003]美国专利局于2009年7月9日公开的专利申请《Fibre Laser System》(光纤激光器系统，公开号:US 2009/0175301 A1 )，如图1所示，提出在高功率光纤激光器输出光纤10尾端熔接一个喇叭状光纤头20，并将喇叭状光纤头20固定于一毛细管30内，该毛细管30的一端切割成具有约49°倾斜角的斜面31，该斜面31可以尽可能地减小背反射，对返回光起到了光纤隔离器的作用。在光纤10尾端熔接的喇叭状光纤头20的直径大约为2000 μ m,远大于一般单模光纤的直径，使得激光在输出至空气中时端面面积大大增加，能量密度大为减小，一方面使得输出端面不至于因为灰尘等污染而造成光纤端面损伤，另一方面使得在输出端面镀增透膜较为容易。
[0004]但是上述专利公开的结构中，毛细管30内径一般与喇叭状光纤头20最大直径相当，以致单模光纤与毛细管30之间存在较大空气间隙32。但是，返回光只有进入毛细管30的部分会被毛细管30尾端的斜面31反射而隔离，而进入喇叭状光纤头20的返回光除了极少的一部分沿单模光纤纤芯回传外，其余进入喇叭状光纤头20的返回光将可能沿单模光纤的包层(非纤芯部分)回传。该结构中，单模光纤与毛细管30之间存在的较大空气间隙31，使得这部分非纤芯光极有可能回传至激光器，从而影响系统稳定性。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提出一种光纤隔离器结构及其制作方法，可以隔离掉大部分的返回光，以及沿光纤非纤芯部分回传的非纤芯光，使得非纤芯光几乎为零，避免传输光纤或激光器被损伤，而且结构简单，成本低。
[0006]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:一种光纤隔离器结构，包括毛细管和套于毛细管内的光纤，所述毛细管端面为内凹的圆锥结构；所述光纤输出端熔接一光纤端头，所述光纤端头直径大于光纤直径；光纤端头和光纤与毛细管之间填满Si02气溶胶固定。
[0007]进一步的，所述光纤端头与光纤熔接端为喇叭状尾椎结构。
[0008]或者，所述光纤端头为一节无芯光纤，其直径大小与毛细管外径相等。
[0009]进一步的，所述毛细管端面圆锥结构的倒角为45°。
[0010]进一步的，还包括一玻璃套管，所述玻璃套管一端为与所述毛细管端面相同的内凹的圆锥结构；所述光纤端头、光纤和毛细管设于该玻璃套管内，并通过Si02气溶胶固定。
[0011]上述光纤隔离器的制造方法，包括如下步骤:a)截取一段毛细管，将毛细管一端或两端的端面制作成内凹的圆锥结构山)将熔接有光纤端头的光纤插入所述毛细管内，光纤端头与毛细管端面之间留有间隔；c)在光纤端头与毛细管端面、光纤与毛细管之间填充Si02气溶胶，并固化；步骤b)中所述光纤端头与光纤熔接端为喇叭状尾椎结构。
[0012]进一步的，还包括步骤d)准备一玻璃套管，该玻璃套管一端为与所述毛细管端面相同的内凹的圆锥结构；在玻璃套管内表面涂上Si02气溶胶，将所述固化在一起的毛细管、光纤端头和光纤套进玻璃套管内，并通过涂于玻璃套管内表面的Si02固化在一起。
[0013]或者，所述光纤隔离器的制造方法，包括如下步骤:a)截取一段毛细管，将毛细管一端的端面制作成内凹的圆锥结构，将光纤插入毛细管内，并穿过毛细管，通过Si02气溶胶将光纤与毛细管固化在一起山)切割毛细管不具有圆锥结构的另一端面，使光纤端面与毛细管该端面平齐；c)在所述毛细管平齐的端面熔接一节无芯光纤；所述无芯光纤直径大小与毛细管外径相等。
[0014]进一步的，还包括步骤d)准备一玻璃套管，该玻璃套管一端为与所述毛细管端面相同的内凹的圆锥结构；在玻璃套管内表面涂上Si02气溶胶，将所述固化在一起的毛细管、无芯光纤和光纤套进玻璃套管内，并通过涂于玻璃套管内表面的Si02固化在一起。
[0015]进一步的，上述各制作方法中，所述毛细管端面的圆锥结构倒角优选45°。
[0016]本发明的有益效果为:将毛细管套于光纤上，并通过Si02气溶胶与光纤端头固化在一起，在光纤、光纤端头与毛细管之间填充Si02气溶胶固化，由于Si02气溶胶固化后折射率与光纤包层折射率很接近，使得非纤芯光较易离开光纤，并最终被毛细管或玻璃套管的圆锥结构反射而隔离；而且通过将光纤与毛细管固化，使得毛细管与光纤接触的长度可以大大延长，使得非纤芯光有足够的距离可以离开光纤包层，并通过Si02气溶胶层进入毛细管，从而将非纤芯光隔离，使得返回激光器内的非纤芯光几乎为零，达到更好的隔离效果。
【附图说明】
[0017]图1为现有技术的光纤隔离器结构示意图；
图2本发明光纤隔离器实施例一结构示意图；
图3为本发明光纤隔离器实施例二结构示意图；
图4为本发明实施例一光纤隔离器结构的制作过程示意图；
图5为本发明实施例二光纤隔离器结构的制作过程示意图。
[0018]附图标示:10、光纤；20、喇叭状光纤头；30、毛细管；31、斜面；32、空气间隙；33、圆锥结构；40、光纤端头；50、Si02气溶胶；60、玻璃套管；70、无芯光纤。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明做进一步说明。
[0020]本发明的光纤隔离器结构将毛细管套于光纤上，并通过Si02气溶胶与光纤端头固化在一起，在光纤、光纤端头与毛细管之间填充Si02气溶胶固化，由于Si02气溶胶固化后折射率与光纤包层折射率很接近，使得非纤芯光较易离开光纤，并最终被毛细管或玻璃套管的圆锥结构反射而隔离；而且通过将光纤与毛细管固化，使得毛细管与光纤接触的长度可以大大延长，使得非纤芯光有足够的距离可以离开光纤包层，并通过Si02气溶胶层进入毛细管，从而将非纤芯光隔离，使得返回激光器内的非纤芯光几乎为零，达到更好的隔离效果。具体的，该光纤隔离器结构，包括毛细管和套于毛细管内的光纤。其中，毛细管端面为内凹的圆锥结构，光纤输出端熔接一光纤端头，该光纤端头直径大于光纤直径，与毛细管直径相当；光纤端头和光纤与毛细管之间填满Si02气溶胶固定。
[0021]如图2所示的实施例一，该实施例中采用的光纤端头40为喇叭状光纤头，其一端为喇叭状尾椎结构，毛细管30的两端面均设为内凹的圆锥结构33。该喇叭状尾椎结构的末端与光纤10熔接在一起，光纤10穿过毛细管30，该喇叭状光纤头与毛细管30端面之间具有一定间隔，在喇叭状光纤头与毛细管30之间的该间隔、光纤10与毛细管30之间的间隙内均填充有Si02气溶胶50，通过该Si02气溶胶50固定在一起，构成一个光纤隔离器。该实施例中，还设有一玻璃套管60，该玻璃套管60的一端具有与毛细管30端面相同的内凹的圆锥结构；上述固定在一起的喇叭状光纤头、光纤10和毛细管30设于该玻璃套管60内，并通过Si02气溶胶50与玻璃套管60固定。其中，毛细管30端面的圆锥结构33的倒角α可在40° -50°之间，以45°为优选。
[0022]返回光，如图2中虚线所示，一部分入射到玻璃套管60内，经玻璃套管60末端的圆锥结构反射隔离，另一部