[发明专利]高功率激光注入光纤的耦合装置

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种高功率激光注入光纤的耦合装置。

背景技术

随着激光技术的发展，激光的应用也越来越广泛，在通信工程、工业加工、军事技术和医疗器械等方面的应用尤其引人注目。那么在激光加工中，通常需要采用光纤传输高功率激光。目前，百瓦级和千瓦级功率激光的耦合技术已经相当成熟，但是万瓦级甚至更高功率激光的耦合还存在一定的技术困难，主要原因是光纤的入射端面面积小，导致激光功率密度很高，加之缺乏散热装置，所以容易造成光纤的入射端面损伤。

激光的光纤注入耦合，是光纤传能系统的“入口”环节，激光注入光纤的耦合装置对整个系统的激光传输特性有重要的影响，而注入耦合装置的设计对耦合效率有重要的影响。在注入耦合装置的设计中，要考虑到如下因素对耦合效率的影响，如激光与光纤的机械对准误差，高功率激光对光纤端面的损伤概率，耦合装置的热效应影响。

本发明采用由石英圆柱体、石英梯形圆柱体、导光锥等结构构成耦合装置，并辅助以水冷来实现将万瓦级激光注入到光纤中。

发明内容

本发明的目的是提出一种高功率激光注入光纤的耦合装置，可将工业上应用的高功率激光注入到光纤中的耦合装置，使其能够耦合万瓦级甚至更高功率的激光。

为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高功率激光注入光纤的耦合装置，包括石英圆柱体、石英梯形圆柱体、导光锥、金属内管和金属外管，所述金属外管一端套接石英圆柱体，所述石英圆柱体内侧设有石英梯形圆柱体，石英梯形圆柱体的梯形面为磨砂处理面，所述石英梯形圆柱体的大端面与石英圆柱体内侧面粘接为一体，石英梯形圆柱体的小端面粘接导光锥一端，所述导光锥为锥形结构，导光锥另一端粘接光纤一端，且导光锥该端直接与光纤直径相同；所述金属外管内套接金属内管，金属外管与金属内管之间设有间隙，所述金属内管末端延伸至靠近金属外管内的石英梯形圆柱体处，且金属内管末端与石英梯形圆柱体之间设有间隙。

优选地，所述石英圆柱体外侧面镀有防反射膜。

优选地，所述导光锥内部折射率等于光纤纤芯折射率，且大于导光锥外部折射率。

优选地，所述石英圆柱体、石英梯形圆柱体、导光锥、光纤通过紫外固化黏合剂黏结。

更优选地，入射光在石英圆柱体外侧面经折射后进入到石英圆柱体中，入射光偏离石英圆柱体的中心轴或入射光中存在的杂散光照射到石英梯形圆柱体的磨砂处理面，该磨砂处理面将这部分光散射掉，散射光被周围的金属外管吸收变为热量并由周围的冷却水带走。

更优选地，冷却水由金属内管向外流动，从金属内管与金属外管之间的间隙流出。

更优选地，所述激光在导光锥内全反射传输，进入到光纤中，最后激光被耦合进光纤中传输。

本发明所述的高功率激光注入光纤的耦合装置的有益效果是：结构设计简单，使用方便，可耦合更高功率的激光，耦合效果好；散热性能好，避免出现入射端面损伤。

附图说明

图1为本发明所述的高功率激光注入光纤的耦合装置的结构示意图；

图2是本发明所述的高功率激光注入光纤的耦合装置的导光锥的结构图。

图中：1、石英圆柱体，2、石英梯形圆柱体，3、导光锥，4、光纤，5、金属内管，6、金属外管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。