[实用新型]一种自带耦合器型光纤

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自带耦合器型光纤，属于光纤应用领域。

背景技术

激光器与光纤的耦合是光纤传感、光电子器件以及光显示等领域的一项关键技术。随 着激光工业的发展，光纤作为优良的传输媒介也得到越来越多的应用，但激光光源与光纤 耦合损耗的问题也日益突出，如何能提升耦合效率，以及获得一种便于操作的耦合方式也 越来越值得探究。

传统的耦合方式是采用激光器与一根或者多根光纤直接进行耦合，这种方式存在以下 问题：由于石英光纤数值孔径小，极难与激光器耦合，光纤耦合效率低；由于激光为高斯 分布，对于耦合多根光纤时，耦合对中过程中易出现偏差，所以各根光纤出射光的能量分 布不均匀。耦合多根光纤时，由于光纤端面质量存在差异，激光能量过高时极易损伤端面 质量差的光纤。原工艺制作的耦合光纤与光纤耦合时，相对位置易发生偏移，造成光纤旋 转一个方向后传输能量发生变化，影响产品稳定性。

发明内容

本实用新型提供了一种自带耦合器型光纤制品，解决了大芯径石英光纤与激光器耦合 效率低、耐受能量低、稳定性差等问题，同时能够解决耦合多根光纤分光不均匀的问题。

技术方案

传统方式是将光纤与激光器直接耦合，这种方式耦合效率低，且由于光纤与连接器插 芯同心度存在偏差，容易使光纤被激光损伤。本发明人发现激光器通过耦合透镜与光纤连 接，这种方式是可以有效的提升耦合效率，但是制作时光纤与透镜的相对位置的确定很难 控制，光纤成品率低，且耦合多根光纤无法实现均匀分光，而在耦合透镜与光纤之间设计 增加一段40mm-50mm长的过渡光纤，能够降低制作难度，大大提升成品率，且能够在耦 合多根光纤时实现均匀分光。

过渡光纤不是传统光纤的圆柱体结构，光纤横截面不是圆形，而是一种圆角矩形，这 种结构的光纤能够大大降低耦合时光纤同心度差带来的影响，同时能够有效匀化激光与多 根光纤的耦合能量，达到分支能量均衡的目的。实现这种过渡光纤的制作也是本实用新型 的一个难点，首先是将光纤预制棒经过特殊处理，制作成类矩形棒材，然后通过光纤拉丝 工艺拉制出相应通光孔径的过渡光纤，然后切割成相应长度，两端均采用铜头固化，然后 将两端磨抛，要求光纤端面上无划痕无麻点，以便能够更好传输激光。过渡光纤的通光孔 径大约是耦合光纤面积总和的60％-80％。

制作多根耦合光纤时，则需要对耦合光纤的排列方式进行设计，尤其是在制作1*2 型或1*4型带耦合器光纤时，光纤采用六角形排列方式，能够使光纤之间的间隙最小，相 同面积下能够获得更高的激光能量。

一种自带耦合器型光纤，包括镜筒、置于镜筒内的透镜、过渡光纤和耦合光纤，镜筒 通过连接管与过渡光纤连接，过渡光纤通过光纤连接器与耦合光纤连接，所述耦合光纤为 2-7根，所述过渡光纤在各个耦合光纤上的投射面积相等。本发明在耦合透镜与光纤之间 设计增加一种过渡光纤，能够大大提升成品率，且能够在耦合多根光纤时实现均匀分光。

进一步，所述过渡光纤的横截面为圆角矩形。这种结构的光纤能够大大降低耦合时光 纤同心度差带来的影响，同时能够有效匀化激光与多根光纤的耦合能量，达到分支能量均 衡的目的。

进一步，所述过渡光纤的长度为40mm-50m，过渡光纤的截面的长为580um-620um， 宽为280um-320um。

进一步，所述耦合光纤的数量为2根或4根。这两种数量的光纤能够易于过渡光纤耦 合，得到能量输出均匀的分之光纤。

进一步，所述透镜的相对孔径为1:5。

进一步，所述耦合光纤为大芯径石英光纤，其芯皮比范围1：1.04-1:1.2，光纤芯径范 围为200um-600um。

上述自带耦合器型光纤的制备方法：

(1)过渡光纤的制备：选择Φ10-12mm外径的光纤预制棒，预制棒中不可有气泡、 裂纹，将选好的预制棒的侧边进行磨抛，磨消量是预制棒体积的1/4，然后再将相应的一 边也磨削同样体积得到最终预制棒，将处理好的预制棒放进高温炉中拉制成所需的光纤， 拉丝温度控制在1900℃-2100℃，拉丝速度控制在10-15m/min，将拉制好的光纤切割成 40-50mm长度，即得所需过渡光纤；

(2)采用高温导热胶将透镜和镜筒固化；