[发明专利]用于侧壁输出环状光斑的光纤探针结构

说明书

本发明公开了用于侧壁输出环状光斑的光纤探针结构，包括同轴设置的空心光纤和传导光纤，空心光纤的后端与传导光纤的前端熔接，空心光纤沿轴向设有通孔，通孔的前端设置有前锥面，后端设置有后锥面，前锥面与空心光纤同轴，锥角朝左，锥底朝右，后锥面与空心光纤同轴，锥角朝左，锥底朝右，后锥面的锥角与传导光纤的输出端对接。本发明可以有效控制光纤中传输激光从侧壁输出。从侧壁输出的激光强度均匀，不随工作介质区的折射率变化，而且输出环状光斑的发散角可控，具有结构简单、适用性广、可靠性高的特点。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，具体地指一种用于侧壁输出环状光斑的光纤探针结构。

背景技术

随着社会的发展人们生活水平的提高，由于摄入高脂肪和高蛋白食品，血栓、静脉曲张等血液和血管疾病也容易产生。采用光纤导入的激光可以通过光热、烧蚀或汽化等方法有效治疗这些疾病。但在治疗过程中，一般需要利用环状光斑实现对血管内壁的照明以确定血管中的病灶位置。若需要大面积直接治疗也可采用大功率的环状激光光斑。另外，在一些细微管道的内壁清洗或修复等应用领域也需要对管壁进行照明或采用高能脉冲激光进行清洗。因此，对光纤输出的环状光斑也有一定需求。

目前，通过光纤获得环状光斑主要有偏心耦合少模光纤、光纤锥等方法。尽管这两种方法都可以获得环状光斑，但一般得到的环状光斑并非侧面输出而是在光纤端面输出且发散，发散角受光纤数值孔径的影响。另外，偏心耦合存在损耗大，光纤弯曲也容易影响环状光斑的均匀性等问题。光纤锥的方法是通过光纤锥将光纤基模耦合进包层获得环状光斑，但这种方法光纤锥区直径小，机械强度低，而且获得的光斑形状也容易受到工作区液体折射率的影响。因此，二者均并未获得广泛应用。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种用于侧壁输出环状光斑的光纤探针结构，可以有效控制光纤中传输激光从侧壁输出。从侧壁输出的激光强度均匀，不随工作介质区的折射率变化，而且输出环状光斑的发散角可控，具有结构简单、适用性广、可靠性高的特点。

为实现上述目的，本发明所设计的用于侧壁输出环状光斑的光纤探针结构，包括同轴设置的空心光纤和传导光纤，其特殊之处在于，所述空心光纤的后端与传导光纤的前端熔接，所述空心光纤沿轴向设有通孔，所述通孔的前端设置有前锥面，后端设置有后锥面，所述前锥面与空心光纤同轴，锥角朝左，锥底朝右，所述后锥面与空心光纤同轴，锥角朝左，锥底朝右，所述后锥面的锥角与传导光纤的输出端对接。

进一步地，所述空心光纤外部设置有起保护作用的毛细套管，所述毛细套管将空心光纤包覆于内腔中。毛细套管的长度大于空心光纤的长度，用以隔离空心光纤和外界环境，实现对光纤锥的保护。

更进一步地，所述传导光纤为多模光纤或者单模光纤，材料为熔石英，包括纤芯、包层及涂覆层，主要起到传导激光的作用。所述传导光纤的后端设置有光纤接头或者所述传导光纤的后端与激光源的输出尾纤熔接。

更进一步地，所述空心光纤的材料为石英，折射率与所述传导光纤的纤芯折射率相同。所述空心光纤的长度L小于d*n/NA，其中，d、n为分别为所述空心光纤的外径和折射率，NA为所述传导光纤的数值孔径。

更进一步地，所述前锥面的锥角小于π-2*asin(1/n)，其中n为所述空心光纤的折射率。保证空心光纤中的激光被内锥面全反射，并从空心光纤输出。所述前锥面的面型为圆锥面或者外凸、内凹的圆锥面。可以根据需求控制从空心光纤输出的激光发散角，凸面的光纤锥可以实现对输出环状光束的准直或聚焦。

更进一步地，所述毛细套管的内径大于空心光纤，所述毛细套管的套管前端封闭，套管末端通过连接材料与传导光纤连接，所述连接材料为固化的紫外胶或者熔接得到的SiO₂。所述毛细套管的套管末端为锥状或者半球状，通过熔接获得，方便导入微细管道。