[发明专利]高光束质量信号光光纤合束器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术领域。特别设计一种高光束质量信号光光纤合束器及该高光束质量信号光光纤合束器制作方法。

背景技术

目前，IPG报道单模光纤激光连续输出功率达到了10kW。但受激布里渊散射、受激拉曼散射等非线性效应限制，以及热效应和和光纤高功率密度毁伤等影响，单根增益光纤激光功率进一步提升难度巨大。为获得更高功率光纤激光输出，先后提出了相干合成和非相干合成方式。相干合成是利用一定的技术将数个工作波长相同的激光器的相位锁定后，使这些激光器发出的激光在远场发生叠加。但是相干合成需要复杂的相位控制，并且合成基于各路光在远场干涉获得峰值功率，其功率密度正比于激光器路数的平方。当环境中存在扰动或激光器内部存在故障而引起某几路激光的参数发生变化时，会对合成的效果产生极大的影响。非相干合成包括光谱合成、自适应光学元件合成和熔融拉锥光纤耦合器合成。光谱合成利用色散元件将几路不同波长的激光在空间上直接叠加。需要对光纤输出激光的光谱中心波长和带宽进行严格控制，实现技术复杂，且合成元件耐受功率有效。自适应光学元件合成则利用光束定向器对几路任意的激光束进行叠加。自适应反射镜可以使各路激光传输到同一位置产生功率的叠加，但是需要极高的定向精度，实现难度大。而熔融拉锥光纤耦合器，破坏信号光纤纤芯结构，使合束后激光光束质量恶化。例如，中国专利，信号光合束器及其制作方法（公开号CN101866032A），将多根输入光纤的对接端通过高温熔融拉锥合成一束并与输出光纤的对接端熔接成一体，通过熔锥使纤芯直径逐渐减小，导致合束后光束质量下降。发明专利光纤功率合束器及其制备方法（公开号CN 102116902A），将输入的n根双包层光纤内包层腐蚀一半，然后再熔融拉锥，可以提高纤芯的占空比到0.5，但是无法达到占空比为1，并且采用熔融拉锥方式是纤芯缩小，同样会引起合束后光束质量恶化。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种能够实现高光束质量激光合成的高光束质量信号光光纤合束器。

本发明的另一目的在于提出一种高光束质量信号光光纤合束器的制作方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例提供了一种高光束质量信号光光纤合束器，包括：至少一根信号光纤，所述至少一根信号光纤形成一组，所述至少一根信号光纤包括光纤包层和形成在所述光纤包层中的纤芯，其中，所述纤芯包括：纤芯本体；纤芯转接部，所述纤芯转接部的一端与所述纤芯本体的一端相连，且所述纤芯转接部的横截面积从所述纤芯转接部的一端向所述纤芯转接部的另一端逐渐增大以使所述纤芯转接部呈大致锥型，其中，所述纤芯转接部的一端向所述纤芯转接部的另一端的折射率逐渐减小且V参数不变；以及输出光纤，所述输出光纤的一端与该组信号光纤的纤芯转接部的另一端均相连。

另外，根据本发明上述实施例的高光束质量信号光光纤合束器还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述至少一根信号光纤包括至少三根信号光纤，所述至少三根信号光纤形成一组，且该组的多根信号光纤排列成包层外切圆直径最小结构，所述至少三根信号光纤的每一根的纤芯转接部的另一端均与所述输出光纤相连。

在一些示例中，所述纤芯本体和所述纤芯转接部一体形成。

在一些示例中，所述输出光纤包括：输出光纤包层；形成在所述输出光纤包层中的输出光纤纤芯。

在一些示例中，所述输出光纤纤芯的横截面积不小于一组信号光纤的每根信号光纤的纤芯转接部的另一端的端面处横截面积之和。

在一些示例中，所述一组信号光纤的每一根信号光纤的纤芯转接部的另一端的边缘均位于所述输出光纤纤芯的一端的边缘之内。

在一些示例中，每根信号光纤和输出光纤为单包层光纤、双包层光纤或者多包层光纤。

在一些示例中，每根信号光纤为单模光纤或者多模光纤。

本发明第二方面实施例提供了一种高光束质量信号光光纤合束器的制作方法，包括以下步骤：S1，获取至少一根信号光纤和输出光纤，并去除所述至少一根信号光纤的熔接区域的涂覆层；S2，将所述至少一根信号光纤进行排列以组成信号光纤束；S3，对所述信号光纤束进行加热以使所述多根信号光纤相互微融合以形成融合后的信号光纤束；S4，将所述融合后的信号光纤束与所述输出光纤进行熔接。S5，利用氢氧火焰对熔接点周围进行加热以使靠近所述熔接点的一段所述融合后的信号光纤束的横截面积向熔接点方向逐渐增大。

另外，根据本发明上述实施例的高光束质量信号光光纤合束器的制作方法还可以具有如下附加的技术特征：