[实用新型]扩束光纤

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光领域，尤其涉及一种高功率激光用的扩束光纤。

背景技术

激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件，而固体激光器则是利用固体增益介质受激发的激光器。作为一种典型的固体激光器，全光纤结构的光纤激光器以其结构简单紧凑、体积小、工作稳定可靠、光束质量好、易于集成等优点，被认为是固体激光技术实用化的最佳选择。目前固体激光器在激光应用中占有极其重要的地位，可用于材料加工、激光测距、激光光谱学、激光医疗、激光化工、激光分离同位素及激光核聚变等。

而用于传送激光的光纤是以SiO₂为基质材料拉成的玻璃实体纤维，传统的光纤主要用于光纤通讯，其导光原理就是光的全反射机理。普通裸光纤一般由中心高折射率玻璃芯（芯径一般为9-62.5μm）、中间低折射率硅玻璃包层（芯径一般为125μm）和最外层的加强树脂涂层组成，上述三层通常被称为光纤纤芯、光纤包层以及涂覆层。

随着应用范围的扩展，对激光器的功率要求越来越高，尤其是在高功率激光器中，光纤端面纤芯的功率密度很高，很容易造成端面损伤，因此对光纤端面的平整度和清洁度有很高的要求，增加光纤激光器加工成本，且光纤对使用环境要求较高，同时使用寿命也存在隐患。

公开号为CN102044828A的中国发明专利公开了一种“一种高功率光纤激光器光纤端面结构”揭示了一种高功率光纤激光器的光纤头，如图1所示，光纤头包括：毛细玻璃管11、纤芯12、无芯光纤13、光学棒14以及输出腔镜15，其中，纤芯12与无芯光纤13相接，纤芯12和无芯光纤13装夹在毛细玻璃管11中，激光从纤芯12和无芯光纤13相接面发散后进入光学棒，激光再从光学棒输出到输出腔镜14继而输出一个输出端面的面积较大的激光，即降低输出端功率密度，能够有效解决输出端面热损伤的问题。

然而，上述光纤头需要利用不同的光学棒和输出腔镜的组合才能输出所需的光束，这样不仅需要在激光器内增加光学器件的空间，不利于简化激光器的结构，也不利于降低激光腔内损耗，还不利于成本的控制，同时还不利于制作实际所需的不同类型输出光束。

发明内容

本实用新型的第一目的是提供一种低损耗、结构简单的一体化扩束光纤。

本实用新型的第二目的是提供一种输出端面积较大且一体化的扩束光纤。

为了实现本实用新型第一目的，本实用新型提供了一种扩束光纤，包括光纤本体，光纤本体包括光纤包层和光纤纤芯，其中，扩束光纤的端部具有扩束部，扩束部由光纤包层、光纤纤芯、与光纤纤芯端面对接的无芯光纤、包裹光纤包层、光纤纤芯及无芯光纤的玻璃棒熔融而成，且扩束部的端面经研磨形成扩束端面。

由上述方案可见，通过研磨直接对一体化的玻璃棒端面加工成所需的不同扩束端面，如球面扩束端面、非球面扩束端面或者 8°扩束端面等，从而直接输出对应所需要的光束类型，例如准直光束、聚焦光束、发散光束，而无需增加光学棒、扩束镜、准直透镜等空间光学器件。尤其是作为激光器输出端时，甚至可直接将扩束端面制作成输出腔镜。这样便大大简化了光纤输出端或光纤输入端的结构，同时扩大了激光输出端的输出面积，降低了输出端功率密度，提高了光纤端面的功率耐受能力。

更进一步的方案是，光纤本体具有与无芯光纤对接的第一端面，无芯光纤具有与光纤本体对接的第二端面，第一端面的面积与第二端面的面积相等。

由上可见，通过熔接方式来接合光纤纤芯与无芯光纤，能够避免断纤、斜角、毛刺、裂痕等不良端面的产生，减少光损耗等问题的出现，同时达到固定光纤与无芯光纤相对位置的作用。

为了实现本实用新型第二目的，本实用新型提供了一种扩束光纤，包括光纤本体，光纤本体包括光纤包层和光纤纤芯，其中，扩束光纤的端部具有扩束部，扩束部由光纤包层、光纤纤芯、包裹光纤包层及光纤纤芯的玻璃棒熔融而成，玻璃棒的至少一部分包裹在光纤纤芯外，且扩束部的端面经研磨形成扩束端面。

由上述方案可见，上述扩束光纤省略了无芯光纤，而采用的是将一段光纤的光纤包层去掉后直接被玻璃棒包裹，此方案结构简单，一体化的光纤头有利于通过光学加工制作出所需的扩束端面，同时扩大了激光输出端的输出面积，降低了输出端功率密度，提高了光纤端面的功率耐受能力。

更进一步的方案是，被所述玻璃棒包裹的所述光纤纤芯的长度大于被所述石英玻璃棒包裹的所述光纤包层的长度。

由上可见，通过上述的特殊结构，使得光束在玻璃棒散射过程中更加充分，从而获得的扩束效果更佳，降低了输出端功率密度。

附图说明