[发明专利]可光束截断的一体化准直光纤端帽及准直光纤端帽阵列

说明书

本发明涉及可光束截断的一体化的准直光纤端帽及准直光纤端帽阵列。其中一种准直光纤端帽包括：圆台段、第一柱形段、第二柱形段及球冠，另一种准直光纤端帽包括第一圆台段、第一柱形段、第二圆台段、第二柱形段以及球冠。其中，光纤熔接面至顶点的长度根据第二柱形段的直径、预设系数、截断系数、光纤的数值孔径确定；球冠的球面的曲率半径根据第二柱形段的直径、准直光纤端帽的折射率、空气折射率、预设系数、截断系数以及光纤的数值孔径确定；第二柱形段的长度根据光纤熔接面至顶点的长度、第二柱形段的直径以及光纤的数值孔径确定。如此，能够实现光束截断和准直，将多个光纤端帽组合后进一步实现高占空比光束阵列。

技术领域

本发明涉及高功率光纤激光器件技术领域，特别是涉及准直光纤端帽及准直光纤端帽阵列。

背景技术

如图1、图2所示，当前，高功率光纤激光器普遍采用光纤端帽10(20)方式将光纤11(21)内的激光输出到空间(如专利：一种光纤激光一体化准直光学装置，申请公布号CN105511098 A)，但端帽输出面直径远大于输出光斑直径，当采用端帽形成光束阵列时，光束阵列占空比较低，不满足相干合成等应用领域中对高占空比的需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种准直光纤端帽及准直光纤端帽阵列，可同时实现输出光束的准直与截断，以实现阵列光纤光束的高占空比合成。

一种可光束截断的一体化的准直光纤端帽，所述准直光纤端帽包括：圆台段，具有小径端以及大径端，所述小径端为用于与光纤熔接的光纤熔接面；第一柱形段，具有第一端以及第二端，所述第一端与所述大径端连接；第二柱形段，具有第三端以及第四端，所述第三端与所述第二端连接；及球冠，具有圆面侧以及顶点，所述圆面侧与所述第四端连接；

所述圆台段、所述第一柱形段、所述第二柱形段以及所述球冠为一体结构，且所述圆台段、所述第一柱形段、所述第二柱形段以及所述球冠同轴设置，所述光纤熔接平面、所述第二柱形段的侧面以及所述球冠的球面均抛光处理，所述圆台段的侧面以及所述第一柱形段的侧面均打毛处理；

其中，所述光纤熔接面至所述顶点的长度根据所述第二柱形段的直径、预设系数、截断系数、所述光纤的数值孔径确定；所述球冠的球面的曲率半径根据所述第二柱形段的直径、所述准直光纤端帽的折射率、空气折射率、所述预设系数、截断系数以及所述光纤的数值孔径确定；所述第二柱形段的长度根据所述光纤熔接面至所述顶点的长度、所述第二柱形段的直径以及所述光纤的数值孔径确定。

在其中一个实施例中，所述光纤熔接面至所述顶点的长度L由下式确定：

其中，D₂表示所述第二柱形段的直径，α表示所述预设系数、β表示所述截断系数、NA表示所述光纤的数值孔径；

和/或所述球冠的球面的曲率半径r由下式给出：

其中，D₂表示所述第二柱形段的直径，n’表示所述准直光纤端帽的折射率，n表示所述空气折射率，α表示所述预设系数，β表示所述截断系数，NA表示所述光纤的数值孔径；

和/或所述第二柱形段的长度L₂由下式给出：

其中，L表示所述光纤熔接面至所述顶点的长度、D₂表示所述第二柱形段的直径，NA表示所述光纤的数值孔径。

在其中一个实施例中，所述球冠的球面镀有输出激光波长增透膜。