[發明專利]一種光纖隔離器結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201410393902.6
• 申請日: 2014-08-12
• 公開（公告）號: CN105334578B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 吳礪;孫正國;賀坤;林磊
• 申請（專利權）人: 福州高意通訊有限公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26
• 代理公司: 北京市煒衡律師事務所 11375
• 代理人: 張輝

本發明涉及激光技術領域，公開了一種光纖隔離器結構及其制作方法，該結構包括毛細管和套于毛細管內的光纖，所述毛細管端面為內凹的圓錐結構；所述光纖輸出端熔接一光纖端頭，所述光纖端頭直徑大于光纖直徑；光纖端頭和光纖與毛細管之間填滿SiO2氣溶膠固定。將毛細管套于光纖上，并通過SiO2氣溶膠與光纖端頭固化在一起，在光纖、光纖端頭與毛細管之間填充SiO2氣溶膠固化，由于SiO2氣溶膠固化后折射率與光纖包層折射率很接近，使得非纖芯光較易離開光纖，并最終被毛細管或玻璃套管的圓錐結構反射而隔離，使得返回激光器內的非纖芯光幾乎為零，達到更好的隔離效果。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，尤其涉及一種用于激光傳輸中的光纖隔離器結構及其制作方法。

背景技術

在高功率激光器尤其是光纖激光器領域，在激光加工、激光切割和激光焊接時，處理那些具有高反射率的材料時，例如銅，有時甚至會有高達90%的光被返回，返回光很有可能會損傷傳輸光纖，甚至是激光器，因而在光纖激光器的輸出端加入隔離器進行保護就顯得十分必要。現有的隔離器結構復雜，成本較高。

美國專利局于2009年7月9日公開的專利申請《Fibre Laser System》（光纖激光器系統，公開號：US 2009/0175301 A1），如圖1所示，提出在高功率光纖激光器輸出光纖10尾端熔接一個喇叭狀光纖頭20，并將喇叭狀光纖頭20固定于一毛細管30內，該毛細管30的一端切割成具有約49°傾斜角的斜面31，該斜面31可以盡可能地減小背反射，對返回光起到了光纖隔離器的作用。在光纖10尾端熔接的喇叭狀光纖頭20的直徑大約為2000μm，遠大于一般單模光纖的直徑，使得激光在輸出至空氣中時端面面積大大增加，能量密度大為減小，一方面使得輸出端面不至于因為灰塵等污染而造成光纖端面損傷，另一方面使得在輸出端面鍍增透膜較為容易。

但是上述專利公開的結構中，毛細管30內徑一般與喇叭狀光纖頭20最大直徑相當，以致單模光纖與毛細管30之間存在較大空氣間隙32。但是，返回光只有進入毛細管30的部分會被毛細管30尾端的斜面31反射而隔離，而進入喇叭狀光纖頭20的返回光除了極少的一部分沿單模光纖纖芯回傳外，其余進入喇叭狀光纖頭20的返回光將可能沿單模光纖的包層（非纖芯部分）回傳。該結構中，單模光纖與毛細管30之間存在的較大空氣間隙31，使得這部分非纖芯光極有可能回傳至激光器，從而影響系統穩定性。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種光纖隔離器結構及其制作方法，可以隔離掉大部分的返回光，以及沿光纖非纖芯部分回傳的非纖芯光，使得非纖芯光幾乎為零，避免傳輸光纖或激光器被損傷，而且結構簡單，成本低。

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：一種光纖隔離器結構，包括毛細管和套于毛細管內的光纖，所述毛細管端面為內凹的圓錐結構，所述圓錐結構的底面直徑等于所述毛細管的外徑；所述光纖輸出端熔接一光纖端頭，所述光纖端頭直徑大于光纖直徑；光纖端頭和光纖與毛細管之間填滿SiO2氣溶膠固定。

進一步的，所述光纖端頭與光纖熔接端為喇叭狀尾椎結構。

或者，所述光纖端頭為一節無芯光纖，其直徑大小與毛細管外徑相等。

進一步的，所述毛細管端面圓錐結構的倒角為45°。

進一步的，還包括一玻璃套管，所述玻璃套管一端為與所述毛細管端面相同的內凹的圓錐結構；所述光纖端頭、光纖和毛細管設于該玻璃套管內，并通過SiO2氣溶膠固定。

上述光纖隔離器的制作方法，包括如下步驟：a）截取一段毛細管，將毛細管一端或兩端的端面制作成內凹的圓錐結構；b）將熔接有光纖端頭的光纖插入所述毛細管內，光纖端頭與毛細管端面之間留有間隔；c）在光纖端頭與毛細管端面、光纖與毛細管之間填充SiO2氣溶膠，并固化；步驟b）中所述光纖端頭與光纖熔接端為喇叭狀尾椎結構；所述圓錐結構的底面直徑等于所述毛細管的外徑。