高功率强激光耦合传输光纤的制作方法

专利名称：高功率强激光耦合传输光纤的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传输光纤，尤其是高功率强激光耦合传输光纤。
背景技术：
用光导纤维进行光能传输，是目前柔性地、长距离地传输光能量的最有效的方法，如众所悉知的通信光缆，已成为现代通信网络的基础。光导纤维还在激光分析测量、激光医疗等仪器设备中得到了广泛的应用。但是，现有的光导纤维仅能用于低能量、中小功率激光的传输；在需要进行高能量、大功率强激光传输的应用场合，如先进制造技术中的激光加工，这些光导纤维就难于满足要求了。其原由为光导纤维的直径不能太大，直径大了不能弯曲，没有柔性，也就无法应用；直径较小的光导纤维，在进行高能量、大功率的强激光传输时，须采用光学镜头将激光束会聚的很小，然后才能将激光能量耦合到光纤中去。这不仅使得设计、加工、装校光学耦合镜头的工艺复杂、成本高，而且耦合效率也低，更主要的是高度会聚的强激光，往往造成光纤耦合端面的永久性损坏，也就使其根本不可能进行高能量强激光束的耦合传输。

发明内容
本实用新型要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、实用，使用更方便的高功率强激光耦合传输光纤。
所采用的技术方案包括光纤体和其输入端处的会聚透镜，特别是所说光纤体的输入端带有圆台状的光纤耦合头，所说光纤耦合头的圆台小端与光纤体相连接、圆台大端的端面为平面或凸曲面或凹曲面，所说平面或凸曲面状的端面位于会聚透镜的焦平面后，所说凹曲面状的端面位于会聚透镜的焦平面前或后。
作为技术方案的进一步改进，所述的光纤体的输出端带有圆台状的光纤耦合头，其圆台的小端与光纤体相连接、圆台大端的端面为平面或曲面；所述的输入、输出端的端面上覆有光学增透膜；所述的输入、输出端的光纤耦合头为透明光纤实体或空腔体；所述的输入、输出端的光纤耦合头的侧壁覆有光学反射膜；所述的输出端的光纤耦合头的圆台长度大于输入端的光纤耦合头的圆台长度；所述的输出端的光纤耦合头的最大直径小于输入端的光纤耦合头的最大直径。
相对于现有技术的有益效果是，其一，光纤体输入端带有的圆台状光纤耦合头，使其的激光耦合面积大大增加，极大地降低了耦合面上的激光功率密度，从而显著地提高了耦合传输激光功率的能力，以及增强了抗激光损伤的能力，经分别长时间的使用连续输出功率500瓦的YAG激光器和单脉冲能量22焦耳、脉冲持续时间8毫秒的激光束耦合进入光纤测试，耦合后的效率分别为98％和97％；其二，圆台状光纤耦合头可使激光束的光斑能量在光纤体内得以均匀地分布，输出端的圆台状光纤耦合头则改善了输出激光束的质量，经分别用发散角为12毫弧度和7毫弧度的前述连续和脉冲激光对光纤进行测试，耦合后的发散角分别为3毫弧度和1.8毫弧度；其三，光纤耦合头的端面覆有光学增透膜，可使其减小对入射激光的反射和更加改善入射后的激光束质量，以及增强抗激光损伤的能力；其四，光纤耦合头采用侧壁覆有光学反射膜，可进一步提升其的耦合功效；其五，输出端带有的光纤耦合头，以及选择输出端的光纤耦合头比输入端的光纤耦合头细长，可使输出的激光束的发散角进一步地减小；其六，大面积的光纤耦合头，既利于对耦合端面进行各种形状的研磨加工和蒸镀光学增透膜，也便于仪器设备的装调使用。
以下结合附图对本实用新型的优选方式作进一步详细的描述。


图1是本实用新型的一种基本结构示意图。
具体实施方式
参见
图1，光纤体5的输入端带有光纤耦合头4、输出端带有光纤耦合头6，光纤耦合头(4，6)均为圆台状。光纤耦合头(4，6)的小端面与光纤体5相连接，它们均由石英光纤预制棒拉伸而制成，其中，光纤耦合头4的端面3为凸曲面，且覆有光学增透膜，光纤耦合头4于端面3处的直径为4毫米，光纤耦合头4的长度为30毫米；光纤体5的直径为0.6毫米、长度为4500毫米；光纤耦合头6的端面7为覆有光学增透膜的凸曲面，光纤耦合头6于端面7处的直径为2毫米，光纤耦合头6的长度为100毫米。光纤耦合头4的端面3位于会聚透镜2的焦平面后6毫米处。
使用时，激光束1经会聚透镜2会聚至光纤耦合头4的端面3，由端面3进入到光纤耦合头4中，在圆台状的光纤耦合头4内逐渐耦合过渡到光纤体5，并在光纤体5内传播，直至到达光纤耦合头6，再由圆台状的光纤耦合头6将其耦合过渡至光纤耦合头6的端面7，并由端面7输出光斑能量均匀分布的激光束8。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型的高功率强激光耦合传输光纤进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种高功率强激光耦合传输光纤，包括光纤体(5)和其输入端处的会聚透镜(2)，其特征在于所说光纤体(5)的输入端带有圆台状的光纤耦合头(4)，所说光纤耦合头(4)的圆台小端与光纤体(5)相连接、圆台大端的端面(3)为平面或凸曲面或凹曲面，所说平面或凸曲面状的端面(3)位于会聚透镜(2)的焦平面后，所说凹曲面状的端面(3)位于会聚透镜(2)的焦平面前或后。
2.根据权利要求1所述的高功率强激光耦合传输光纤，其特征是光纤体(5)的输出端带有圆台状的光纤耦合头(6)，其圆台的小端与光纤体(5)相连接、圆台大端的端面(7)为平面或曲面。
3.根据权利要求2所述的高功率强激光耦合传输光纤，其特征是端面(3，7)上覆有光学增透膜。
4.根据权利要求2所述的高功率强激光耦合传输光纤，其特征是光纤耦合头(4，6)为透明光纤实体或空腔体。
5.根据权利要求4所述的高功率强激光耦合传输光纤，其特征是光纤耦合头(4，6)的侧壁覆有光学反射膜。
6.根据权利要求2所述的高功率强激光耦合传输光纤，其特征是光纤耦合头(6)的圆台长度大于光纤耦合头(4)的圆台长度。
7.根据权利要求2所述的高功率强激光耦合传输光纤，其特征是光纤耦合头(6)的最大直径小于光纤耦合头(4)的最大直径。
专利摘要本实用新型公开了一种高功率强激光耦合传输光纤。它包括光纤体(5)和其输入端处的会聚透镜(2)，特别是光纤体(5)的输入端带有圆台状的光纤耦合头(4)，光纤耦合头(4)的圆台小端与光纤体(5)相连接、圆台大端的端面(3)为平面或凸曲面或凹曲面，平面或凸曲面状的端面(3)位于会聚透镜(2)的焦平面后，凹曲面状的端面(3)位于会聚透镜(2)的焦平面前或后；所述的光纤体(5)的输出端带有圆台状的光纤耦合头(6)，其圆台的小端与光纤体(5)相连接、圆台大端的端面(7)为平面或曲面，所述的光纤耦合头(4，6)为透明光纤实体或空腔体。它能显著地提高耦合传输激光功率的能力，可广泛地用于高功率强激光的传输。
文档编号G02B6/32GK2713488SQ200420062379
公开日2005年7月27日 申请日期2004年7月2日 优先权日2004年7月2日
发明者王进祖, 赵震声 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所