[實用新型]高功率激光注入光纖耦合裝置

無效

• 申請號: 200720078801.5
• 申請日: 2007-03-17
• 公開（公告）號: CN201017078Y
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 趙興海;高楊;蘇偉;程永生
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;G02B6/26
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術領域

本實用新型屬于高功率激光領域，具體涉及一種高功率激光注入光纖耦合裝置。

背景技術

在激光加工中通常需要采用光纖傳輸高功率激光。對于大功率連續激光的耦合技術已經相當成熟，而短脈沖高功率激光的耦合技術還存在一定的技術問題，其主要原因是由于輸入光纖端面處的激光功率密度很高，超過了光纖的損傷閾值。特別是在采用的激光源為ns級的高峰值功率脈沖激光，光纖輸出的能量達到數十毫焦時，光纖傳輸的激光功率密度已經達到光纖損傷的閾值范圍，而光纖輸入端面損傷閾值較低，是光纖傳輸高功率脈沖激光系統的薄弱環節。普通的透鏡聚焦耦合方式，要求小的注入光斑，才能得到高的耦合效率，但是小的注入光斑勢必引起大的功率密度，這個問題制約了高峰值脈沖激光耦合技術的發展。

發明內容

本實用新型提供了一種高功率激光注入光纖耦合裝置，它特別適用于高峰值功率脈沖激光的耦合。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：在激光器輸出激光與光纖之間設置一個耦合器件，耦合器件采用導光錐、透鏡-導光錐組合、光纖錐、透鏡-光纖錐組合中的一種。

本實用新型的高功率激光注入光纖耦合裝置，包括激光、光纖，其特點是在激光與光纖之間設置有耦合器件，激光、耦合器件、光纖依次連接。

本實用新型中的耦合器件為導光錐，激光注入導光錐大端，導光錐小端與光纖連接。

本實用新型中的耦合器件為透鏡-導光錐組合，激光直接注入透鏡，透鏡與導光錐大端連接，導光錐小端與光纖連接。

本實用新型中的耦合器件為光纖錐，激光注入光纖錐大端，光纖錐小端與光纖連接。

本實用新型中的耦合器件為透鏡-光纖錐組合，激光直接注入透鏡，透鏡與導纖錐大端連接，導光纖錐小端與光纖連接。

導光錐是一種非成像光學元件，激光從導光錐大端注入、小端輸出，小端直徑略小于纖芯直徑。導光錐小端和光纖的連接可以采用熔融連接或光纖直接拉錐，實現無縫隙連接。這樣，只在導光錐大端存在激光與界面的作用，而大端面處由于注入光斑面積較大，因此有效降低了輸入端面的激光功率密度，解決了由于輸入端面功率密度高易導致端面損傷的問題。

本實用新型給出了一種降低輸入端面激光功率密度的有效方法，解決了由于輸入端面的注入光斑較小，激光功率密度較高易引起光纖輸入端面損傷的問題。該高功率激光光纖耦合裝置設計設計靈活、結構簡單、效果明顯。該導光錐耦合裝置中導光錐的設計，可以根據入射光斑大小和出射光斑大小，設計不同的導光錐頂角，實現激光在導光錐中的高效傳輸和導光錐輸出激光與光纖的高效耦合。

本實用新型的高功率激光注入光纖耦合裝置，在相同的激光功率注入情況下，可以使輸入端面的激光功率密度最大下降為原來的b²/a²，a為導光錐大端半徑，b為導光錐小端半徑。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。

圖1為本實用新型的高功率激光注入光纖耦合裝置的總體結構示意圖

圖2為本實用新型的實施例1的結構示意圖

圖3為本實用新型的實施例2的結構示意圖

圖4為本實用新型的實施例3的結構示意圖

圖5為本實用新型的實施例4的結構示意圖

圖中，1.激光2.耦合器件3.光纖4.導光錐5.透鏡6.光纖錐7.導光芯，8.外包層

具體實施方式

本實用新型通過增大輸入端面的激光輻照面積減小了輸入端面上的激光功率密度。

圖1為本發明的高功率激光注入光纖耦合裝置的總體結構示意圖。圖中激光1以較大的光斑注入到耦合器件2，耦合器件2會聚激光以小的光束半徑發出，注入進光纖3中。

導光錐4和光纖錐6的頂角大小根據相關的專業知識計算得到，通過設計合理的頂角大小可以實現激光在導光錐4與光纖的高效耦合傳輸和光纖錐6與光纖3的高效率耦合傳輸。

本實用新型的高功率激光注入耦合裝置主要包括四種類型。

實施例1導光錐型

其中導光錐4的大端和小端要分別略大于輸入激光束大小和光纖芯徑大小，具體數值可以根據需要改變。導光錐4的加工制造可以采用光學加工制造等，外包層8折射率低于導光芯7。導光錐4與光纖3的連接采用無縫連接，具體工藝可以采用熔融或鍵合等相關專業領域的工藝方法。

實施例2透鏡-導光錐型