[发明专利]光纤端帽及光纤激光器

说明书

一种光纤端帽及光纤激光器，涉及激光器技术领域。该光纤端帽包括端帽本体和位于端帽本体内的离子掺杂区，端帽本体的入光侧用于与光纤激光器的传能光纤的输出端熔接；自传能光纤出射的光束进入端帽本体内，能够通过离子掺杂区改变光束的传输路径。该光纤激光器包括上述的光纤端帽。该光纤端帽能够改变端帽本体的折射率，进而使得光束通过端帽本体后能够输出特定光学特性的光束。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体而言，涉及一种光纤端帽及光纤激光器。

背景技术

高功率光纤激光器以其高效率、高稳定性、高光束质量、高寿命、易于向高功率扩展等优点，在工业加工、医疗、国防等技术领域有着广泛的应用前景。由于高功率光纤激光器通常采用双包层光纤技术，其纤芯一般较小，因此高功率光纤激光器的输出端的功率密度很高，细小的端面污染或者加工缺陷都会引起光纤的端面损伤。

为了降低光纤输出端的功率密度，目前最常用的解决办法是在光纤激光器的传能光纤的端面上熔接光纤端帽。目前，光纤端帽的设计特点是采用折射率均匀的光学玻璃（例如融石英等）作为基底材料，光束在光纤端帽内自由传输并在光纤端帽的出光侧直接出射。然而，当光纤端帽在工业加工、装备制造等领域内应用时，通常会要求输出的光束为准直光束、聚焦光束或者发散光束。为获得准直光束、聚焦光束或者是发散光束，传统的方式是在光纤端帽的输出端额外设置透镜组，从而使得光束经过该透镜组实现准直、聚焦或发散的效果，这样，势必将造成光纤端帽的整体体积的增大，使得光学系统较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤端帽及光纤激光器，其通过在端帽本体内设置离子掺杂区，能够改变端帽本体的折射率，进而使得光束通过端帽本体后能够输出特定光学特性的光束。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的一方面，提供一种光纤端帽，该光纤端帽包括端帽本体和位于端帽本体内的离子掺杂区，端帽本体的入光侧用于与光纤激光器的传能光纤的输出端熔接；自传能光纤出射的光束进入端帽本体内，能够通过离子掺杂区改变光束的传输路径。

可选地，沿第一方向离子掺杂区的浓度呈抛物线状分布，第一方向与光路传输方向垂直。

可选地，沿光路传输方向离子掺杂区的浓度呈线性分布。

可选地，离子掺杂区的浓度在垂直于光路传输的平面内，自离子掺杂区的外周向离子掺杂区的中心逐渐降低；离子掺杂区的浓度沿光路传输方向逐渐降低。

可选地，离子掺杂区的浓度在垂直于光路传输的平面内，自离子掺杂区的外周向离子掺杂区的中心逐渐升高；离子掺杂区的浓度沿光路传输方向逐渐降低。

可选地，离子掺杂区的浓度在垂直于光路传输的平面内，自离子掺杂区的外周向离子掺杂区的中心逐渐降低；离子掺杂区的浓度沿光路传输方向逐渐升高。

可选地，离子掺杂区的浓度在垂直于光路传输的平面内，自离子掺杂区的外周向离子掺杂区的中心逐渐升高；离子掺杂区的浓度沿光路传输方向逐渐升高。

可选地，离子掺杂区包括沿光路传输方向并排分布的第一离子掺杂区和第二离子掺杂区，第一离子掺杂区的离子掺杂浓度分布与第二离子掺杂区的离子掺杂浓度分布不同。

可选地，离子掺杂区内的掺杂离子为氧化锗、五氧化二磷和四氟化硅中的任意一种。

可选地，离子掺杂区沿垂直于光路传输方向的长度大于或等于光束在离子掺杂区内传输时的最大口径。

可选地，端帽本体包括呈一体设置的圆台段和圆柱段，圆台段和圆柱段沿光路传输方向并排设置，圆台段远离圆柱段的一端用于与传能光纤的输出端熔接。

本发明的另一方面，提供一种光纤激光器，该光纤激光器包括上述的光纤端帽。

本发明的有益效果包括：