[实用新型]多分支石英光导纤维

说明书

一种多分支石英光导纤维，是一种能快速耦合的新型石英光纤制品，涉及到纤维光学技术领域。

随着激光技术及其应用的发展，多分支光纤已成为不可缺少的主要配件，与大功率激光器配合使用，可广泛应用于激光医疗、传感器、程序控制、检测等方面。若用于激光医疗，可对人体进行多穴位照射和针灸，或同时对几个病人进行治疗，实现一机多用，提高设备利用率；用于传感器时，可进行多位测量，程序控制等。随着激光事业的发展，多分支快速耦合石英光纤必将有更广泛的应用。以往的分支光纤大多采用多组份玻璃光纤集束分支的方法制作，即把若干根单丝光纤的一端集成一束，另一端分成几股：即集成几小束；而后也曾经有把数根石英光纤的端头焊接在一起，即所谓端面熔接法来制作分支光纤的，但前者的缺点是由于填充率较低而影响了耦合效率，因而降低了输出功率；后者的缺点是由于耦合件与激光束的对中及使其均匀分流，调正困难，各个分支光纤的输出光不易调正均匀，重复性和互换性较差，用户使用不便。

本实用新型的任务在于设计一种带有“过渡光纤”的多分支石英光导纤维，采用过渡光纤的目的是为了达到“均匀分流”的目的，激光束通过聚焦镜汇聚到“过渡光纤”的一端，然后在“过渡光纤”内，经过多次反射，使另一端的输出光均匀化，其特点是耦合快，各个分支光纤的输出光均匀，重复性及互换性好。

多分支石英光导纤维的结构见附图：

①n分支石英光纤    ②分支石英光纤套管    ③联接套管    ④过渡光纤    ⑤过渡光纤套管    ⑥外保护套管    ⑦耦合器    ⑧聚光镜。

多分支石英光导纤维主要采用石英光导纤维作为过渡光纤④，以实现对n分支光导纤维①的“均匀分流”，为此，首先要选择好过渡光纤④和分支光纤①的直径匹配，二者分别为D和d，它们之间必须有一个适当的比例，这样才能实现“均匀分流”，同时又能达到最理想的耦合效果；其比例的确定必须同时考虑两个方面：1）以一定形状集束在一起的各n分支光纤必须最大限度地接收到过渡光纤的输出光；2）各n分支光纤接收到的光能量要基本一样多；通常D／d＝（1.5～3.0）；若D／d太大或太小，则都损失光能量，使其耦合效率降低。以直径为D的石英光纤作过渡光纤④，外层有套管⑤，直径为d的n分支石英光纤①的一端集束在套管②内，另一端则为n个分支的光纤的自由端供其使用，n通常为2～10支。

将套管②内的n分支石英光纤①和套管⑤内的石英过渡光纤的两个端面分别抛光，使之平整光洁，然后在端面涂以光学匹配液，以减少端面反射，再进行耦合，耦合时必须把n分支光纤①和过渡光纤④要“同轴对中”，不能偏移，以使得各n分支石英光纤输出均匀，对接好以后，再用联接套管③将其固定，然后将装有过渡光纤④的套管⑤的另一端插入装有聚光镜⑧的耦合器⑦内，使过渡光纤④的另一端的端面在聚光镜⑧的焦点上，最外层有保护套管⑥，用环氧树脂将其密封，使之成为一体。过渡光纤的长度  要适当，若  太短，则达不到多次反射、均匀分流的效果；过渡光纤越长，则光在其中反射次数越多，越能均化，但太长了也没什么必要，只要能达到“均匀分流”的目的即可。通常情况下，100mm以内的“短”过渡光纤可以做成装在金属套管中的刚性过渡光纤，若100mm以上的过渡光纤，可做成外面复合有橡胶、塑料或金属软管的柔性过渡光纤，看其需要而定。所有套管和外保护管可用金属制作：如黄铜、铝合金、不锈钢等；也可用非金属材料如工程塑料制作。

多分支石英光导纤维的特点是：耦合快、各个分支光纤的输出光均匀、能快速调整同轴对中、重复性和互换性好、适用性强、耦合效率达70％左右，不受激光器输出光斑大小的影响，实现光能多路分流，提高设备利用率，便于远距离传输和集中管理。

实施例：以n＝4的4分支石英光导纤维为例：过渡光纤④的D为0.6mm，分支光纤①的d为0.3mm，即D＝2d，过渡光纤长度为30mm。套管②、③、⑤均用黄铜制作，外保护管采用工程塑料制作。采用功率为30毫瓦的氦氖激光束作为激光源，其耦合效率为70％。