[發明專利]可光束截斷的一體化準直光纖端帽及準直光纖端帽陣列

有效

• 申請號: 202011259925.X
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112346178B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 馬閻星;龍金虎;吳堅;馬鵬飛;粟榮濤;李燦;姜曼;周樸;司磊;許曉軍;陳金寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/255
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明涉及可光束截斷的一體化的準直光纖端帽及準直光纖端帽陣列。其中一種準直光纖端帽包括：圓臺段、第一柱形段、第二柱形段及球冠，另一種準直光纖端帽包括第一圓臺段、第一柱形段、第二圓臺段、第二柱形段以及球冠。其中，光纖熔接面至頂點的長度根據第二柱形段的直徑、預設系數、截斷系數、光纖的數值孔徑確定；球冠的球面的曲率半徑根據第二柱形段的直徑、準直光纖端帽的折射率、空氣折射率、預設系數、截斷系數以及光纖的數值孔徑確定；第二柱形段的長度根據光纖熔接面至頂點的長度、第二柱形段的直徑以及光纖的數值孔徑確定。如此，能夠實現光束截斷和準直，將多個光纖端帽組合后進一步實現高占空比光束陣列。

技術領域

本發明涉及高功率光纖激光器件技術領域，特別是涉及準直光纖端帽及準直光纖端帽陣列。

背景技術

如圖1、圖2所示，當前，高功率光纖激光器普遍采用光纖端帽10(20)方式將光纖11(21)內的激光輸出到空間(如專利：一種光纖激光一體化準直光學裝置，申請公布號CN105511098 A)，但端帽輸出面直徑遠大于輸出光斑直徑，當采用端帽形成光束陣列時，光束陣列占空比較低，不滿足相干合成等應用領域中對高占空比的需求。

發明內容

基于此，有必要提供一種準直光纖端帽及準直光纖端帽陣列，可同時實現輸出光束的準直與截斷，以實現陣列光纖光束的高占空比合成。

一種可光束截斷的一體化的準直光纖端帽，所述準直光纖端帽包括：圓臺段，具有小徑端以及大徑端，所述小徑端為用于與光纖熔接的光纖熔接面；第一柱形段，具有第一端以及第二端，所述第一端與所述大徑端連接；第二柱形段，具有第三端以及第四端，所述第三端與所述第二端連接；及球冠，具有圓面側以及頂點，所述圓面側與所述第四端連接；

所述圓臺段、所述第一柱形段、所述第二柱形段以及所述球冠為一體結構，且所述圓臺段、所述第一柱形段、所述第二柱形段以及所述球冠同軸設置，所述光纖熔接平面、所述第二柱形段的側面以及所述球冠的球面均拋光處理，所述圓臺段的側面以及所述第一柱形段的側面均打毛處理；

其中，所述光纖熔接面至所述頂點的長度根據所述第二柱形段的直徑、預設系數、截斷系數、所述光纖的數值孔徑確定；所述球冠的球面的曲率半徑根據所述第二柱形段的直徑、所述準直光纖端帽的折射率、空氣折射率、所述預設系數、截斷系數以及所述光纖的數值孔徑確定；所述第二柱形段的長度根據所述光纖熔接面至所述頂點的長度、所述第二柱形段的直徑以及所述光纖的數值孔徑確定。

在其中一個實施例中，所述光纖熔接面至所述頂點的長度L由下式確定：

其中，D₂表示所述第二柱形段的直徑，α表示所述預設系數、β表示所述截斷系數、NA表示所述光纖的數值孔徑；

和/或所述球冠的球面的曲率半徑r由下式給出：

其中，D₂表示所述第二柱形段的直徑，n’表示所述準直光纖端帽的折射率，n表示所述空氣折射率，α表示所述預設系數，β表示所述截斷系數，NA表示所述光纖的數值孔徑；

和/或所述第二柱形段的長度L₂由下式給出：

其中，L表示所述光纖熔接面至所述頂點的長度、D₂表示所述第二柱形段的直徑，NA表示所述光纖的數值孔徑。

在其中一個實施例中，所述球冠的球面鍍有輸出激光波長增透膜。