CN102879860B - 一种光纤侧泵功率合成器及激光加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于功率合成器件领域，提供了一种光纤侧泵功率合成器及激光加工系统，所述光纤侧泵功率合成器包括合成光纤和接入所述合成光纤的传输光纤，所述合成光纤和传输光纤均具有去除表层的结合部，所述传输光纤的结合部具有一与所述合成光纤的结合部相配合的内凹区，所述传输光纤的结合部通过其内凹区熔接于所述合成光纤的结合部。这样无需改变合成光纤的纤芯结构，工艺简单，不易带入杂质，使传输光纤内的光更多地传输至合成光纤内，反向隔离度高，且可承受较大功率。如此使得本光纤侧泵功率合成器适用于各种激光加工系统。
Description
技术领域
本发明属于功率合成器件领域，尤其涉及一种光纤侧泵功率合成器及激光加工系统。
背景技术
光纤侧泵功率合成器主要功能在于，把传输光纤内的能量尽可能多地传输至合成光纤内，并且要求尽可能少地破坏合成光纤原有的结构性质。鉴定一个功率合成器的优劣有如下几个主要因素：1、传输光纤内的能量进入合成光纤的效率即耦合效率；2、合成光纤保持原有特性的程度，包括纤芯、包层等的特性；3、器件的反向隔离度，即反向的各种光回到合成光纤以及传输光纤内的程度；4、器件承受功率的程度，应使得泄漏的光尽可能少影响器件质量；5、器件长期可靠性、稳定性。而现有光纤侧泵功率合成器会破坏合成光纤的纤芯结构，工艺复杂，不利于将传输光纤内的光传输至合成光纤内，反向隔离度差，容易带入杂质，难以承受大功率的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种光纤侧泵功率合成器，旨在解决现有光纤侧泵功率合成器容易破坏合成光纤的纤芯结构，工艺复杂，容易带入杂质，不利于将传输光纤内的光传输至合成光纤内，反向隔离度差，难以承受大功率的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种光纤侧泵功率合成器，包括合成光纤和接入所述合成光纤的传输光纤，所述合成光纤和传输光纤均具有去除表层的结合部，所述传输光纤的结合部具有一与所述合成光纤的结合部相配合的内凹区，所述传输光纤的结合部通过其内凹区熔接于所述合成光纤的结合部。
本发明实施例的另一目的在于提供一种激光加工系统，所述激光加工系统包括上述光纤侧泵功率合成器。
本发明实施例中传输光纤的结合部具有一与合成光纤的结合部相配合的内凹区，而后使传输光纤的结合部通过其内凹区熔接于合成光纤的结合部，这样无需改变合成光纤的纤芯结构，工艺简单，不易带入杂质，使传输光纤内的光更多地传输至合成光纤内，反向隔离度高，且可承受较大功率。如此使得本光纤侧泵功率合成器适用于各种激光加工系统。
附图说明
图1是本发明实施例提供的光纤侧泵功率合成器的结构示意图；
图2是传输光纤的结合部紧靠在合成光纤的结合部的结构示意图；
图3是传输光纤的结合部立体结构示意图；
图4是传输光纤的结合部的正视图；
图5是传输光纤的结合部熔接于合成光纤的示意图；
图6是三根传输光纤的结合部熔接于合成光纤同一结合部的结构示意图；
图7是六根传输光纤的结合部熔接于合成光纤同一结合部的结构示意图；
图8是图7的侧视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中传输光纤的结合部具有一与合成光纤的结合部相配合的内凹区，而后使传输光纤的结合部通过其内凹区熔接于合成光纤的结合部，这样无需改变合成光纤的纤芯结构，工艺简单，不易带入杂质，使传输光纤内的光更多地传输至合成光纤内，反向隔离度高，且可承受较大功率。
本发明实施例提供的光纤侧泵功率合成器包括合成光纤和接入所述合成光纤的传输光纤，所述合成光纤和传输光纤均具有去除表层的结合部，所述传输光纤的结合部具有一与所述合成光纤的结合部相配合的内凹区，所述传输光纤的结合部通过其内凹区熔接于所述合成光纤的结合部。
本发明实施例提供的激光加工系统包括上述光纤侧泵功率合成器。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的光纤侧泵功率合成器包括合成光纤10和接入该合成光纤10的传输光纤11。该合成光纤10和传输光纤11均具有去除表层的结合部，其中传输光纤11的结合部110具有一与合成光纤10的结合部100相配合的内凹区111。制作时使传输光纤的结合部110通过其内凹区111熔接于合成光纤的结合部100，这样无需改变合成光纤10的纤芯结构，工艺简单，不易带入杂质，使传输光纤11内的光更多地传输至合成光纤10内，反向隔离度高，且可承受较大功率。
本发明实施例中合成光纤10和传输光纤11为单模光纤、多模光纤、多包层光纤、光子晶体光纤等各种能够传输能量的光纤。上述内凹区111具有一楔面112及弧形开口113，以更好地与合成光纤的结合部100配合，如图3和图4所示。
作为优选，上述楔面112的倾角为3～45°，如此将使更多的光从传输光纤11进入合成光纤10，利于提升耦合效率。另外，弧形开口113的弦长L为其直径～直径的五分之三，此直径即传输光纤的结合部的直径，有助于内凹区111紧靠合成光纤的结合部100后烧结在一起，提高良率。
制作时，先移除合成光纤10中间部分表层(如树脂涂层)形成结合部100；接着移除传输光纤11一端表层(如树脂涂层)，以形成结合部110。然后磨抛该传输光纤11的结合部110，以形成楔面112；接着通过腐蚀或激光加工形成具有弧形开口113的内凹区111。而后将传输光纤11的内凹区111紧靠在合成光纤的结合部100形成熔接处12。最后由火焰16烧结、电弧放电、激光加热等对熔接处12直接或间接加热，如图5所示；从而使传输光纤11的结合部110平滑熔接于合成光纤10的结合部100，这样传输光纤11内的光将传输至合成光纤10内，损耗极少。
根据公式Aini 2 sin2 θi＝A0n0 2 sin2 θ0，其中A为光纤断面面积，n为折射率，θ为端面最大发散角，由于sinθ＝NA，Ai/A0＝di 2/d0 2，所以其中，di为上述光纤楔区输入端的直径，NAin为该输入端的数值孔径；do为上述光纤楔区输出端的直径，NAout为该输出端的数值孔径。当时，将使传输光纤11内的光更多地传输至合成光纤10内。
进一步地，于熔接处12涂覆低折射率胶17，从熔接处12泄漏的光经全反射后进入合成光纤10，亦有助于提升耦合效率。
如图6～8所示，为提升合成器的功率，由多根传输光纤11均布于合成光纤10的同一结合部100。此外，沿合成光纤10轴向设多个结合部，各结合部均熔接有多根传输光纤11，以进一步提升合成器的功率。
本发明实施例中传输光纤的结合部具有一与合成光纤的结合部相配合的内凹区，而后使传输光纤的结合部通过其内凹区熔接于合成光纤的结合部，这样无需改变合成光纤的纤芯结构，工艺简单，不易带入杂质，使传输光纤内的光更多地传输至合成光纤内，反向隔离度高，且可承受较大功率。同时，磨抛、腐蚀内凹区使其具有一楔面及弧形开口，以更好地与合成光纤的结合部配合。此外，可于合成光纤轴向设多个结合部，各结合部熔接多根传输光纤，以进一步提升合成器的功率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种光纤侧泵功率合成器，包括合成光纤和接入所述合成光纤的传输光纤，其特征在于，所述合成光纤和传输光纤均具有去除表层的结合部，所述传输光纤的结合部具有一与所述合成光纤的结合部相配合的内凹区，所述传输光纤的结合部通过其内凹区熔接于所述合成光纤的结合部；所述合成光纤的纤芯结构完好，所述内凹区具有一楔面及弧形开口。
2.如权利要求1所述的光纤侧泵功率合成器，其特征在于，所述楔面的倾角为3～45°。
3.如权利要求1或2所述的光纤侧泵功率合成器，其特征在于，所述弧形开口的弦长L为其直径～直径的五分之三。
4.如权利要求3所述的光纤侧泵功率合成器，其特征在于，所述传输光纤的结合部经磨抛、腐蚀加工使其具有一内凹区。
5.如权利要求4所述的光纤侧泵功率合成器，其特征在于，所述传输光纤与合成光纤的熔接处涂覆有低折射率胶。
6.如权利要求1、2、4或5所述的光纤侧泵功率合成器，其特征在于，多根传输光纤均布于所述合成光纤的结合部。
7.如权利要求1、2、4或5所述的光纤侧泵功率合成器，其特征在于，沿所述合成光纤的轴向设有多个结合部。
8.如权利要求7所述的光纤侧泵功率合成器，其特征在于，各结合部均熔接有多根传输光纤。
9.一种激光加工系统，其特征在于，所述激光加工系统包括权利要求1～8中任一项所述的光纤侧泵功率合成器。
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