[發明專利]光錐型高功率耦合器及其制造方法

有效

• 申請號: 201110355495.6
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102508335A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 羅文勇;李詩愈;陳偉;趙磊
• 申請（專利權）人: 烽火通信科技股份有限公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/255
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術領域

本發明涉及光通信領域，特別是涉及一種光錐型高功率耦合器及其制造方法。

背景技術

利用光纖傳輸激光，具有傳光效率高、可靠性好、可承載光功率強等優勢。雖然光纖本身的基底損耗很高，可以承載近吉瓦的高能激光，但是，由于其端面較小，往往需要將光束通過透鏡聚焦到一個直徑不到1mm的光束，才能有效耦合進入光纖端面。這種方法對實現較低功率的激光耦合是可行的。

但是，當激光能量達到千瓦乃至萬瓦以上時，上述方法將不再適宜。一方面，如此小的光斑，對透鏡的光損傷閾值提出更高的要求。如此小的光斑下，高能激光束的單位面積的激光強度將大幅提高，極易擊傷透鏡，造成透鏡的表面缺陷，從而引起光束散射，造成光透過率直線下降。另一方面，目前已經發現，在極小光斑下，當空氣中懸浮的塵埃微粒沉積在具有20分貝或以上的單模式光纖的端面時，其光能就會集中到塵埃上，于是有塵埃沉積的端面就會過熱熔化。

對于直徑達到數百微米的石英能量光纖而言，目前通過在出射端面鍍膜或打磨端面成球形等發散，已經可以有效實現光纖輸出端的高能激光輸出。但是，其接收端要將高能激光耦合在數百微米以內，并形成良好的光束質量，才能高效率的將高能激光耦合進光纖中。因此，當高能激光經透鏡收束到直徑不到數百微米照射到光纖接收端時，光纖接收端很容易發生斷面損傷，造成光耦合效率的下降。所以，高能激光的光纖耦合問題，已經成為影響光纖承載高能激光的阻礙因素。

目前，參在利用鍍膜提高光纖接收端的光損傷閾值方法，也有盡力增加光纖的芯徑，降低耦合激光單位面積的能量強度的方法。但是，光纖的芯徑如果超過1mm，就會極大的影響光纖的彎曲損耗，造成光纖在實際使用中的諸多不便，而利用鍍膜技術，仍存在單位面積能量強度過高，容易造成空氣微粒的擊穿損失光纖端面的問題。此外，即使是直徑為1～2mm的高能光斑，其單位面積的能量強度也是非常高的，很容易形成擊穿效應，造成透鏡端面和光纖接收端面的損傷。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種光錐型高功率耦合器及其制造方法，結構簡單，便于操作，體積較小，便于攜帶，能根據實際情況靈活調節尺寸，能實現高能激光與能量光纖的高效率和高可靠耦合，能有效提高高能激光的耦合能量。

本發明提供的光錐型高功率耦合器，它包括能量光纖，它還包括圓臺形光錐，所述光錐直徑較大的端面為輸入端面，直徑較小的端面為耦合端面，耦合端面的直徑與能量光纖的直徑相匹配，光錐通過耦合端面與能量光纖熔接為一體，其外設有金屬護套。

在上述技術方案中，所述光錐的輸入端面的直徑長度為4～20毫米。

在上述技術方案中，所述光錐的耦合端面的直徑長度為0.13～2毫米。

在上述技術方案中，所述光錐的輸入端面與耦合端面之間的距離為50～1800毫米。

在上述技術方案中，所述護套包括連接為一體的粗環套管和細環套管，所述粗環套管的內徑與輸入端面的直徑相匹配，細環套管的內徑與能量光纖的直徑相匹配，光錐通過軟膠粘接固定在護套中，輸入端面與粗環套管的外端平齊。

本發明提供的光錐型高功率耦合器的制造方法，包括以下步驟：A、將光纖預制棒部分拉制成能量光纖后，將余棒放置到熔融拉錐機上，根據預先設定的圓臺形光錐的輸入端面的直徑進行拉制；B、設定與所述能量光纖相匹配的耦合端面的直徑、及光錐的輸入端面與耦合端面之間的距離，通過熔融拉錐機進行拉錐；C、將光錐的耦合端面與能量光纖熔接為一體；D、將光錐固定在金屬護套中。

在上述技術方案中，步驟A中所述光錐的輸入端面的直徑長度為4～20毫米。

在上述技術方案中，步驟B中所述光錐的耦合端面的直徑長度為0.13～2毫米。

在上述技術方案中，步驟B中所述光錐的輸入端面與耦合端面之間的距離為50～1800毫米。

在上述技術方案中，步驟D包括以下步驟：D1、選取由內徑與輸入端面的直徑相匹配、長度與輸入端面與耦合端面之間距離相匹配的粗環套管、及內徑與能量光纖的直徑相匹配的細環套管構成的護套；D2、將光錐插入所述護套中，使光錐的輸入端面與護套的粗環套管的外端平齊，然后在光錐與護套間的空隙部分填入軟膠，將光錐粘接固定在護套中。

與現有技術相比，本發明的優點如下：

(1)本發明中光錐的輸入端面接收高功率激光，并通過與一根光纖端面實體相連的耦合端面，耦合進光纖中，實現高能激光與能量光纖的高效率和高可靠耦合。

(2)本發明利用光錐來實現高能激光的耦合，能有效提高高能激光的耦合能量，在高能激光耦合傳輸領域具有很高的潛在應用價值。