[发明专利]一种膜片式光纤激光耦合器

说明书

技术领域

本发明属于光纤激光耦合器领域，尤其涉及一种膜片式光纤激光耦合器。

背景技术

光纤激光器有着光束质量优、转换效率高、全光路结构、维护方便等优点，目前被广泛运用于很多工业领域，诸如:材料切割、钻孔、焊接、打标等。目前高功率光纤激光器，常用的方案是,运用光纤布拉格光栅FBG，加上Pump半导体激光以及一些基于熔融拉锥工艺的无源器件构成整个光路系统。由于FBG光栅固有制造工艺的问题，其器件随温度变化，性能有较大的影响，另外在长期高功率使用以后，其光学特性也会随之发生不同程度的变化，所以此器件是整个激光系统的一个瓶颈。基于LMA（大模场直径）的光纤，能够减小单位面积光密度和降低光非线性效应，目前广泛应用于光纤激光器光路系统。由于LMA光纤支持高阶模，并且为了保证光束质量，一般其光纤纤芯NA比较小，所以此光纤对弯曲、宁绕非常敏感，在用此类光纤制作无源器件（光纤耦合器、模式匹配器、ENDCAP等器件）的时候：不仅要保证能量损耗要小，而且必须保证光束质量尽可能不发生变化。基于熔融拉锥工艺的无源器件，光纤需要拨出涂覆层，使得光纤或者光纤束在热源加热后，熔融拉锥，锥区的好坏决定了器件的性能，然而在实际制作过程中，由于受到拉伸平台稳定性、热源稳定性等影响，锥区在实际制作过程中存在一些问题，使得光纤在熔接时存在一些损耗，一般泵浦损耗在2%-10%左右，信号损耗在5%-15%，对于KW级别的高功率器件，损耗意味着对整个器件、整个系统的热稳定性存在考验，并且整个光路系统的效率降低，这要使得必须使用更高功率的PUMP才能达到需要的单模功率，这就增加了系统的成本。

发明内容

本发明的目的为了克服上述现有技术存在的缺陷和问题，提供一种膜片式光纤激光耦合器，该耦合器不仅单模、泵浦损耗小，而且直接结合了FBG功能，使得整个光路性能和可靠性得到了优化。

一种膜片式光纤激光耦合器，包括多根激光传输光纤和至少一根耦合光纤、两个圆筒，其特征在于：所述多根激光传输光纤固定于同一个圆筒中，所述耦合光纤固定于另一个圆筒中，固定在两个圆筒一端的各光纤端面匀镀膜，固定两个圆筒而使得两个圆筒内的激光传输光纤的镀膜端面与耦合光纤的镀膜端面接触。

所述激光传输光纤或耦合光纤为经过熔融、粘接、拉锥、腐蚀、磨抛处理后的光纤或光纤体，多根激光传输光纤或多根耦合光纤融拉成一个整体后穿设于圆筒中。

所述激光传输光纤的端面镀有增透膜层、提高反向隔离度的膜层、高反膜层、低反膜层中的一种或多种膜层的组合。

所述耦合光纤的端面镀有增透膜层、提高反向隔离度的膜层、高反膜层、低反膜层中的一种或多种膜层的组合。

所述激光传输光纤或耦合光纤的端面与固定的圆筒端面有一定间隙。

所述激光传输光纤为单模、多模、少模、保偏、双包层、光子晶体光纤中的一种或多种光纤的组合。

所述耦合光纤为为单模、多模、少模、保偏、双包层、光子晶体光纤中的一种或多种光纤的组合。

固定激光传输光纤的圆筒与固定耦合光纤的圆筒，通过法兰连接或者固定于同一套筒内，使得两个圆筒内的激光传输光纤的镀膜端面与耦合光纤的镀膜端面接触。

使用本发明的膜片式光纤激光耦合器集成的光纤激光器的光路使用两端的膜层形成腔体，取代了传统的FBG，使整个光纤激光器的可靠性和效率得到明显提高。在光纤激光器的光路结构中，泵浦13根105-125 NA=0.22通入60W，共计780W泵浦，整个光路效率大于72%，输出500W功率，光束质量小于1.2。该光纤激光器光路的泵浦耦合效率达到98.5%，信号差损小于0.15dB,器件性能优于传统熔融拉锥耦合器，另外泵浦光直接通入Yb光纤，使得光纤激光器少去多个融接点，降低损耗的同时也提高了效率，降低了系统的风险。

附图说明

图1a是本发明实施例提供的结构示意图；

图1b是本发明另一实施例提供的结构示意图；

图2a是本发明图1a固定多根激光传输光纤圆筒的侧面示意图；

图2b是本发明图1b固定耦合光纤圆筒的侧面示意图；

图3a是图1a的立体图；

图3b是图1b的立体图；

图4是图3b 中A处的放大图；

图5 是常规光纤激光器的光路系统图；

图6是本发明的光纤功率耦合器集成的光纤激光器的光路系统图。

具体实施方式