[發明專利]一種光纖熔接的連接件與方法

有效

• 申請號: 201910031915.1
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN110045463B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 吳達坤;劉垠垚;李夏;廖梅松
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B6/255
• 分類號: G02B6/255;G02B6/245;G02B6/25
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種光纖熔接的連接件與方法，其連接件包括光纖端帽和過渡環，能夠實現不同類型光纖的熔接，尤其是用于高功率激光傳輸的實芯光纖和空芯光纖的熔接。采用光纖端帽技術將激光進行擴束，降低輸出端面的功率密度，再于端帽的激光輸出端面處引入過渡環，對端帽的激光輸出端面進行增透膜處理，之后將過渡環同空芯光纖進行熔接。本發明能夠實現空芯光纖與實芯光纖之間的高效熔接，解決現有光纖激光系統，尤其是高功率光纖激光系統與空芯光纖之間的連接匹配問題，方便激光遠程柔性傳輸。

技術領域

本發明涉及光纖技術領域，特別是一種光纖與光纖的熔接連接件與方法。

背景技術

近年來，光纖激光器因其高功率、高可靠性、高光束質量等優勢在工業、醫療、科研、軍事等領域具有廣泛應用。不過隨著光纖激光器輸出功率的逐步提高，激光與介質材料相互作用引起的受激拉曼散射、受激布里淵散射、自相位調制等非線性效應問題以及熱損傷對光纖激光器發展的制約作用也更加明顯。制約作用在應用方面主要表現在難以找到合適介質對高功率激光進行遠程傳輸，因為普通傳輸光纖在承載高功率激光時受非線性效應影響，同時極易造成端面損毀。

空芯光纖是遠距離傳輸激光，尤其是高功率激光的理想選擇。這一方面得益于光纖的先天優勢，即易于集成和自由定制路徑進行長距離傳輸，另一方面由于它將光束縛在空氣芯中，為激光傳輸打造了一個類似自由空間的理想環境，從而具有很高的激光損傷閾值和極低的光學非線性，具備低損耗、低色散、低延時傳輸的潛力。

然而，在實際應用空芯光纖作為光纖激光器系統的遠程柔性傳輸鏈路時，不可避免地要將空芯光纖與光纖激光器中的實芯光纖進行熔接，限于實芯光纖與空芯光纖的結構差異，往往導致兩種光纖的熔接耦合困難。具體來說，由于目前光纖激光器的功率普遍較高(如目前商用的光纖激光器功率已突破萬瓦級)，而其中常用的雙包層光纖的芯徑一般只有幾十微米，這使得纖芯中傳輸的功率密度很高，因此激光輸出端面若直接面對空芯，將十分容易損壞，同時端面的反射回光也會對激光器造成破壞；此外，熔接時空芯光纖還存在著氣孔塌縮和模場匹配問題需要考慮。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于高功率激光輸出的光纖與光纖的熔接方法與連接件，能夠將不同類型的光纖進行熔接，尤其是空芯光纖和實芯光纖的熔接，能夠提高實芯光纖端面損傷閾值，降低端面反射率，同時能保持空芯光纖的包層微結構完整和導光性能不變，尤其適用于空芯光纖匹配現有的高功率光纖激光系統用于高功率激光遠程柔性傳輸。

本發明的具體技術解決方案如下：

一種光纖熔接連接件，特征在于包括光纖端帽(3)和過渡環(5)，光纖端帽(3)的激光輸出端面(3-1)與過渡環(5)連接。

所述光纖熔接連接件還可以包括增透膜(6)。

所述增透膜(6)鍍在所述光纖端帽(3)的激光輸出端面(3-1)上。

所述過渡環(5)熔接在光纖端帽(3)的激光輸出端面(3-1)。

所述光纖端帽(3)的材質為玻璃，優選為石英。

所述過渡環(5)的材質為玻璃，優選為石英。

所述光纖端帽(3)、過渡環(5)中心對齊。

所述光纖熔接連接件可以用于實芯光纖與空芯光纖的熔接。

所述的實芯光纖是以固體玻璃材料為纖芯的光纖。

所述實芯光纖可以是雙包層光纖。

所述空芯光纖是以氣體介質為纖芯的光纖。

所述空芯光纖可以是光子帶隙型空芯光纖、Kagome型空芯光纖或反諧振型空芯光纖。