[發(fā)明專利]高功率激光注入光纖的耦合裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210053967.7
• 申請(qǐng)日: 2012-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN102590926A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智勇;譚祺瑞;曹銀花;堯舜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/00
• 分類號(hào): G02B6/00;G02B6/02;G02B1/11
• 代理公司: 北京匯信合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11335
• 代理人: 王秀麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高功率激光注入光纖的耦合裝置。

背景技術(shù)

隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光的應(yīng)用也越來越廣泛，在通信工程、工業(yè)加工、軍事技術(shù)和醫(yī)療器械等方面的應(yīng)用尤其引人注目。那么在激光加工中，通常需要采用光纖傳輸高功率激光。目前，百瓦級(jí)和千瓦級(jí)功率激光的耦合技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是萬瓦級(jí)甚至更高功率激光的耦合還存在一定的技術(shù)困難，主要原因是光纖的入射端面面積小，導(dǎo)致激光功率密度很高，加之缺乏散熱裝置，所以容易造成光纖的入射端面損傷。

激光的光纖注入耦合，是光纖傳能系統(tǒng)的“入口”環(huán)節(jié)，激光注入光纖的耦合裝置對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的激光傳輸特性有重要的影響，而注入耦合裝置的設(shè)計(jì)對(duì)耦合效率有重要的影響。在注入耦合裝置的設(shè)計(jì)中，要考慮到如下因素對(duì)耦合效率的影響，如激光與光纖的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)誤差，高功率激光對(duì)光纖端面的損傷概率，耦合裝置的熱效應(yīng)影響。

本發(fā)明采用由石英圓柱體、石英梯形圓柱體、導(dǎo)光錐等結(jié)構(gòu)構(gòu)成耦合裝置，并輔助以水冷來實(shí)現(xiàn)將萬瓦級(jí)激光注入到光纖中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種高功率激光注入光纖的耦合裝置，可將工業(yè)上應(yīng)用的高功率激光注入到光纖中的耦合裝置，使其能夠耦合萬瓦級(jí)甚至更高功率的激光。

為了達(dá)到上述設(shè)計(jì)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種高功率激光注入光纖的耦合裝置，包括石英圓柱體、石英梯形圓柱體、導(dǎo)光錐、金屬內(nèi)管和金屬外管，所述金屬外管一端套接石英圓柱體，所述石英圓柱體內(nèi)側(cè)設(shè)有石英梯形圓柱體，石英梯形圓柱體的梯形面為磨砂處理面，所述石英梯形圓柱體的大端面與石英圓柱體內(nèi)側(cè)面粘接為一體，石英梯形圓柱體的小端面粘接導(dǎo)光錐一端，所述導(dǎo)光錐為錐形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)光錐另一端粘接光纖一端，且導(dǎo)光錐該端直接與光纖直徑相同；所述金屬外管內(nèi)套接金屬內(nèi)管，金屬外管與金屬內(nèi)管之間設(shè)有間隙，所述金屬內(nèi)管末端延伸至靠近金屬外管內(nèi)的石英梯形圓柱體處，且金屬內(nèi)管末端與石英梯形圓柱體之間設(shè)有間隙。

優(yōu)選地，所述石英圓柱體外側(cè)面鍍有防反射膜。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)光錐內(nèi)部折射率等于光纖纖芯折射率，且大于導(dǎo)光錐外部折射率。

優(yōu)選地，所述石英圓柱體、石英梯形圓柱體、導(dǎo)光錐、光纖通過紫外固化黏合劑黏結(jié)。

更優(yōu)選地，入射光在石英圓柱體外側(cè)面經(jīng)折射后進(jìn)入到石英圓柱體中，入射光偏離石英圓柱體的中心軸或入射光中存在的雜散光照射到石英梯形圓柱體的磨砂處理面，該磨砂處理面將這部分光散射掉，散射光被周圍的金屬外管吸收變?yōu)闊崃坎⒂芍車睦鋮s水帶走。

更優(yōu)選地，冷卻水由金屬內(nèi)管向外流動(dòng)，從金屬內(nèi)管與金屬外管之間的間隙流出。

更優(yōu)選地，所述激光在導(dǎo)光錐內(nèi)全反射傳輸，進(jìn)入到光纖中，最后激光被耦合進(jìn)光纖中傳輸。

本發(fā)明所述的高功率激光注入光纖的耦合裝置的有益效果是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用方便，可耦合更高功率的激光，耦合效果好；散熱性能好，避免出現(xiàn)入射端面損傷。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的高功率激光注入光纖的耦合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所述的高功率激光注入光纖的耦合裝置的導(dǎo)光錐的結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1、石英圓柱體，2、石英梯形圓柱體，3、導(dǎo)光錐，4、光纖，5、金屬內(nèi)管，6、金屬外管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案作進(jìn)一步的詳細(xì)的描述。