[实用新型]光纤头

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤技术领域，特别涉及用于高功率激光传输的光纤头结构。

背景技术

在目前的市场上在医疗、材料加工、激光显示等领域，要求光纤头的输出光功率很高，传统的光纤头结构包括固定套管和单根光纤，固定套管有利于将光纤头结构固定在其他装置上，单根光纤插入到固定套管中并且周围用光学胶(通常是353ND)粘结固定在固定套管中。光纤头一般进行研磨、抛光等工艺处理。如果研磨不够精细会导致光纤端面出现毛刺等影响平行度的现象，或者由于使用过程中光纤端面附着了灰尘或端面出现划痕，都会导致散射现象的发生，散射光会加热光学胶。在制作这样的光纤头的过程中，由于只是把单根光纤插入到固定套管中，所以插入比较容易，这样就可以将固定套管的内径大小制作成与光纤的尺寸十分接近，从而减小光纤与固定套管之间的空隙，进而减少了光学胶的使用量，由于热量堆积程度直接与光学胶的使用量成正比，在较小功率(如30瓦以下)激光传输时，这种结构的光纤头还可以应用，但是如果用于高功率激光传输，则热量堆积现象就会非常严重，光学胶就会挥发污染光纤端面。影响光纤质量。因此若要利用单根光纤输出高功率激光，只能采用无胶工艺，即在光纤头的端部制作出一个凹槽，使单根光纤的端部附近裸露在凹槽中，但是这种结构对光纤的刚度要求较高，否则光纤的端部就会弯曲。另外单个激光器的输出功率也非常有限，这也极大地限制了与其连接的单根光纤内传输激光的功率，当然也可以采用多个激光器向开放空间输出激光，并用透镜将这些激光聚焦，并耦合进单根光纤中，这种方法虽然弥补了单个激光器输出功率有限的问题，但是增加了系统安装和调试的难度。

鉴于上述缺陷，现有技术中实现大功率激光传输的光纤头结构中的光纤多采用集束光纤，其中，较常见的结构如图1和图2所示，将固定套管P2的内径制作成能容纳多根光纤P1，固定套管P2的纵向长度可以根据实际需要而定。根据传输功率的需要计算需要光纤P1的数量，将这些光纤P1排列在一起形成光纤束，在光纤束的前段涂覆一段长度的光学胶P3，然后插入到固定套管P2中，一般来说，光学胶P3所覆盖的长度只要大约等于固定套管P2的长度即可，该结构存在如下缺陷：

首先，光纤头结构中的固定套管必须具有一定的长度，以保证固定套管P2中多根光纤P1的平行度，而且，在将光纤束插入到固定套管P2的过程中，由于光纤的刚度小直径小，所以易弯曲，并且如果光纤P1与固定套管P2的内壁发生摩擦而破坏光纤之间的粘结性，导致光纤彼此之间的距离增大，如果固定套管P2的内径过小，就会使得插入过程极其困难或者无法插入。为了防止这种情况的发生，必须使固定套管P2的内径比光纤束的直径大很多，例如80根光纤P1排列成直径为1mm的光纤束，那么固定套管P2的内径至少加工成直径为1.7mm。由于上述原因造成的多余空隙都要由光学胶填充，因此增大了光学胶的使用量。当光纤头研磨不精细、附着灰尘或出现划痕等现象时，就会产生散射光，散射光会加热光学胶，由于光学胶的热量堆积程度直接与使用量成正比，因此这种光纤头结构的光学胶中热量堆积严重，并且如图1所示，由于光纤头中心附近的光学胶距离固定套管壁较远，这部分的热量堆积更是十分严重。当热量堆积到一定程度时，位于光纤头端部附近的光学胶就会首先燃烧，并烧毁光纤头端部附近的区域，烧坏的光纤头只能重新进行研磨才能使用，严重的只能更换光纤头。

其次，这种光纤头结构维护成本高。如果其中一根光纤的端面损害，必须整体重新研磨，这就造成不必要的浪费。

发明内容

因此，本实用新型的任务是克服现有技术中的缺陷，从而提供一种适于传输大功率激光的光纤头。

本实用新型提供的光纤头，其特征在于，包括套管、多个子套管和分别安装在所述多个子套管中的多根光纤，所述子套管安装在所述套管中，形成光纤头。

上述光纤头中，每个子套管中优选安装有多根光纤。

上述光纤头中，所述子套管由导热材料制成，所述导热材料优选金属，在某些功率较低、对散热要求不高的时候，子套管还可以使用陶瓷制成。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的光纤头结构中将许多根光纤分组，每组光纤数量很少，比较容易插入到子套管中，因此子套管的内径可以制作成与每组光纤排列在一起的尺寸十分接近，这就减小了需要在空隙中填充光学胶的量，一定程度上减少了光学胶的热量堆积量；