CN103280688A - 一种高功率激光光纤的端面保护结构 - Google Patents

Abstract

一种高功率激光光纤的端面保护结构，包括：高功率激光光纤及熔接于该高功率激光光纤一端的玻璃块；玻璃块与高功率激光光纤熔接的一端为锥体结构，该锥体端面为圆形或多边形结构，端面面积等于或大于光纤面积。本发明利用一块锥形玻璃块与高功率激光光纤进行熔接，避免了激光输出面上产生过高的激光功率密度造成光纤损坏，玻璃块锥度大于光纤输出光束的发散角，保证所有的光纤输出光都处在玻璃块内部传输，玻璃块细端尺寸较小，降低了玻璃块与光纤进行熔接的难度，玻璃块粗端端面尺寸较大，方便镀增透膜，减小了不必要的能量损耗，该结构非常适合于高功率光纤激光器的输出端，也适合于光纤耦合的高功率半导体激光器的耦合输入端或输出端。

Description

一种高功率激光光纤的端面保护结构

技术领域

本发明属于激光器件领域，具体涉及一种高功率激光光纤的端面保护结构。

背景技术

光纤激光器由于特殊的增益波导结构，使其增益高、易散热，在输出高光束质量的高功率激光方面有其独特的优势，目前高功率光纤激光器在国防、工业等领域应用极为广泛，但是由于光纤纤芯太细，光纤内传输的激光功率密度极高，使得光纤端面容易出现损伤，这是在高功率光纤激光器的研制及应用中面临的一个重要问题。

目前有一些防护措施可以增加端面面积、对输出端面实现一定的保护，如一种方法是将一段极短的、与光纤包层直径一致的光纤熔接到光纤激光器的输出端，但是这种方法对端面面积的增加有限，不能从根本上解决问题。

另一种方法是将一小块圆柱状的玻璃块与光纤端面进行熔接，光纤激光器的输出激光先经过圆柱状的玻璃块发散至较大尺寸之后再传输至空气中，在空气与介质接触面上的激光功率密度得到了很大降低，能有效防止输出端面发生激光损伤，但是在这种结构下，玻璃块与光纤的尺寸相差较大，很难进行高质量的熔接，工艺上不容易实现。

发明内容

本发明的目的在于设计一种高功率激光光纤的端面保护结构，能有效降低输出端面的激光功率密度，而且工艺上容易实现，能保证重复性和可靠性，适合于工业化的大规模生产。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种高功率激光光纤的端面保护结构，包括：高功率激光光纤及熔接于该高功率激光光纤一端的玻璃块；其中，所述的玻璃块与高功率激光光纤熔接的一端为锥体结构，锥体结构的细端与光纤熔接，该细端端面的形状为圆形或多边形结构。

进一步，所述的玻璃块锥体结构的锥角大于光纤输出激光的光束发散角。

所述的玻璃块锥体结构细端端面的面积等于或略大于光纤面积。

所述玻璃块较粗的一端为圆柱体或棱柱体。

所述玻璃块较粗的一端的端面镀有可降低端面反射损耗的增透膜。

所述玻璃块较粗的一端用作光纤激光器的输出端或高功率激光耦合装置的激光输出端或输入端，该端的端面面积尺寸大于该处的激光光斑尺寸。

所述的高功率激光光纤为光纤激光器所用的增益光纤，或是用于激光器输出耦合的被动传能光纤。

本发明具有以下优点：

1、激光传输介质与空气的接触面较大，激光功率密度低，能有效避免端面损伤。

2、采用带锥角的玻璃块与光纤进行熔接，由于带锥角的玻璃块较细的一端的尺寸接近光纤直径，降低了熔接难度，工艺上更容易实现，能保证重复性和可靠性，适合于工业化的大规模生产。

3、带锥角的玻璃块较粗的一端端面较大，容易镀膜，根据激光波长镀增透膜之后能有效提高系统效率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明玻璃块实施例一的结构示意图。

图3为本发明玻璃块实施例二的结构示意图。

图4为本发明玻璃块实施例三的结构示意图。

具体实施方式

参见图1～图4，本发明的高功率激光光纤的端面保护结构，包括：高功率激光光纤1及熔接于该高功率激光光纤1一端的玻璃块2；所述的玻璃块2与高功率激光光纤1熔接的一端为锥体结构，锥体结构的细端21与光纤熔接，该细端21的端面形状可以为圆形，也可以根据工艺需要加工为多边形结构。

进一步，所述的玻璃块2锥体结构的锥角大于光纤输出激光的光束发散角。

所述的玻璃块2锥体结构细端21端面的面积等于或大于光纤面积。所述玻璃块较粗的一端22为圆柱体或棱柱体。

所述玻璃块2较粗的一端22的端面镀有可降低端面反射损耗的增透膜。

所述玻璃块2较粗的一端22用作光纤激光器的输出端或高功率激光耦合装置的激光输出端或输入端，该端端面尺寸大于该处的激光光斑尺寸。

所述的高功率激光光纤1为光纤激光器所用的增益光纤，或是用于激光器输出耦合的被动传能光纤。

图1为本发明一较佳的具体实施例，高功率激光光纤采用Nufern的LMA-YDF-20/400-M掺Yb双包层光纤，纤芯直径为20μm，内包层直径400μm，数值孔径0.065，带锥角的玻璃块采用石英玻璃，锥角细端端面直径1mm，锥角角度20，锥面部分长度为11mm，玻璃块粗端侧面加工成圆柱面，圆柱部分长度为5mm，端面直径8mm，激光传输至玻璃块粗端端面时光斑直径接近1.4mm，端面处的激光功率密度相比光纤内降低了近5000倍，有效避免了端面的激光损伤。

参见图2～图4，其所示为本发明玻璃块2的各种实施例，玻璃块的粗端和细端端面加工成圆形或正方形但不局限于该面型，玻璃块两端侧面均可加工成多面体的形状。

综上所述，本发明采用一块带锥角的玻璃块与光纤进行熔接，玻璃块较细的一端尺寸等于或略大于光纤直径，较容易进行熔接，玻璃块的锥角大于光纤的接收角，激光能在玻璃块内发散至较大尺寸且不会逸出到玻璃块之外，该结构能有效降低输出端面的激光功率密度，而且工艺上容易实现，能保证重复性和可靠性，适合于工业化的大规模生产。

Claims (7)

1.一种高功率激光光纤的端面保护结构，包括：高功率激光光纤及熔接于该高功率激光光纤一端的玻璃块；其特征在于，所述的玻璃块与高功率激光光纤熔接的一端为锥体结构，锥体结构的细端与光纤熔接，该细端端面为圆形或多边形结构。

2.如权利要求1所述的高功率激光光纤的端面保护结构，其特征在于，所述的玻璃块锥体结构的锥角大于光纤输出激光的光束发散角。

3.如权利要求1或2所述的高功率激光光纤的端面保护结构，其特征在于，所述的玻璃块锥体结构细端的端面面积等于或大于光纤面积。

4.如权利要求1或2或3所述的高功率激光光纤的端面保护结构，其特征在于，所述玻璃块较粗的一端为圆柱体或棱柱体。

5.如权利要求1或2或3或4所述的高功率激光光纤的端面保护结构，其特征在于，所述玻璃块较粗的一端的端面镀有可降低端面反射损耗的增透膜。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述的高功率激光光纤的端面保护结构，其特征在于，所述玻璃块较粗的一端用作光纤激光器的输出端或高功率激光耦合装置的激光输出端或输入端，该端的端面尺寸大于该处的激光光斑尺寸。

7.如权利要求1所述的高功率激光光纤的端面保护结构，其特征在于，所述的高功率激光光纤为光纤激光器所用的增益光纤，或是用于激光器输出耦合的被动传能光纤。

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