[发明专利]基于GRIN透镜光胶合的光纤耦合器、结构及组装方法

说明书

本发明公开了基于GRIN透镜光胶合的光纤耦合器、结构及组装方法，所述光纤耦合器包括：环形金属插芯套管、输入端通管和输出端通管；环形金属插芯套管设有透镜通道，GRIN透镜包括输入GRIN透镜和输出GRIN透镜，输入GRIN透镜和输出GRIN透镜光胶合连接；输入端通管套设于环形金属插芯套管，输出端通管套设于环形金属插芯套管；输入端通管的侧壁设有用于流通流体的输入腔，输入端通管的侧壁设有与输入腔连通的输入进口和输入出口；输出端通管的侧壁设有用于流通流体的输出腔，输出端通管的侧壁设有与输出腔连通的输出进口和输出出口。本发明具有结构稳定、光传输损耗小的优点，能够支持高功率激光传输。

技术领域

本发明属于光纤耦合技术领域，更具体地，涉及基于GRIN透镜光胶合的光纤耦合器、结构及组装方法。

背景技术

高功率光纤激光器具有光-光转换效率高、结构紧凑、使用寿命长等优点，已广泛应用在工业制造和军事防御等领域。

高功率光纤激光传能采用双包层光纤技术，光纤纤芯较小，因而激光器输出端的功率密度很高。一般采用在光纤端面熔接石英端帽，并对石英端帽的输出端面进行透镜设计，使得输出光保持准直，再通过空间耦合两个端帽，实现光耦合。但是空间耦合会降低耦合器的稳定性，并会增大损耗。

GRIN(Graded Index)透镜也被广泛应用于光纤准直器中。GRIN透镜，即梯度变折射率透镜，是指折射率分布是沿径向渐变的柱状光学透镜。与传统透镜成像通过控制透镜的表面曲率，利用产生的光程差来改变光的传输方向不同，GRIN透镜利用了光线在不同折射率介质中传播会改变传输方向这一原理，GRIN透镜的材料使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，使得光线被平滑且连续的汇聚到一点。因此，GRIN透镜准直头的输出端面是平面而不是曲面。因此，怎样利用GRIN透镜解决空间耦合而引起的低稳定性和高损耗难题是本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供基于GRIN透镜光胶合的光纤耦合器、结构及组装方法。

本发明公开了一种基于GRIN透镜光胶合的光纤耦合器，包括：

环形金属插芯套管和通管，所述通管包括输入端通管和输出端通管；

所述环形金属插芯套管设有用于容设GRIN透镜的透镜通道，所述GRIN透镜包括用于与输入光纤连接的输入GRIN透镜和用于与输出光纤连接的输出GRIN透镜，所述输入GRIN透镜和所述输出GRIN透镜光胶合连接；

所述输入端通管对应所述输入GRIN透镜套设于所述环形金属插芯套管的外侧，所述输出端通管对应所述输出GRIN透镜套设于所述环形金属插芯套管的外侧；所述输入端通管的侧壁设有用于流通流体的输入腔，所述输入端通管的侧壁设有与所述输入腔连通的输入进口和输入出口；所述输出端通管的侧壁设有用于流通流体的输出腔，所述输出端通管的侧壁设有与所述输出腔连通的输出进口和输出出口。

可选地，所述输入腔周向围设于所述输入GRIN透镜的外侧；和/或，所述输出腔周向围设于所述输出GRIN透镜的外侧。

可选地，所述输入进口、所述输入出口、所述输出进口和所述输出出口中的一个以上设有接口。

可选地，所述环形金属插芯套管的内径与所述GRIN透镜的外径相匹配；和/或，所述通管的内径与所述环形金属插芯套管的外径相匹配。

可选地，所述输入GRIN透镜和所述输出GRIN透镜的长度与所述输入光纤和所述输出光纤传输光的光波长相匹配。

可选地，所述GRIN透镜的半径为20μm～20mm。

可选地，所述GRIN透镜的半径与所述输入光纤和所述输出光纤中传输光的模场面积相匹配。