[实用新型]光纤耦合装置

说明书

技术领域

本实用新型属于激光技术领域，具体涉及一种光纤耦合装置。

背景技术

随着激光技术的发展，激光的应用也越来越广泛，在通信工程、工业加工、军事技术和医疗器械等方面的应用尤其引人注目。那么在激光加工中，通常需要采用光纤传输高功率激光。目前，百瓦级和千瓦级功率激光的耦合技术已经相当成熟，但是万瓦级甚至更高功率激光的耦合还存在一定的技术困难，主要原因是光纤的入射端面面积小，导致激光功率密度很高，加之缺乏散热装置，所以容易造成光纤的入射端面损伤。

激光的光纤注入耦合，是光纤传能系统的“入口”环节，激光注入光纤的耦合装置对整个系统的激光传输特性有重要的影响，而注入耦合装置的设计对耦合效率有重要的影响。在注入耦合装置的设计中，要考虑到如下因素对耦合效率的影响，如激光与光纤的机械对准误差，高功率激光对光纤端面的损伤概率，耦合装置的热效应影响。

本实用新型采用由石英圆柱体、石英梯形圆柱体、导光锥等结构构成耦合装置，并辅助以水冷来实现将万瓦级激光注入到光纤中。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种光纤耦合装置，可将工业上应用的高功率激光注入到光纤中的耦合装置，使其能够耦合万瓦级甚至更高功率的激光。

为了达到上述设计目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种光纤耦合装置，包括金属外管，套接在金属外管一端的石英圆柱体，粘接在石英圆柱体内侧的石英梯形圆柱体，所述石英梯形圆柱体的梯形面为磨砂处理面，粘接在石英梯形圆柱体的小端面的导光锥，粘接在导光锥另一端的光纤，所述导光锥该端直接与光纤直径相同；所述金属外管内套接金属内管，金属外管与金属内管之间设有间隙，所述金属内管末端延伸至靠近金属外管内的石英梯形圆柱体处，且金属内管末端与石英梯形圆柱体之间设有间隙。

优选地，所述石英圆柱体外侧面镀有防反射膜。

优选地，所述导光锥内部折射率等于光纤纤芯折射率，且大于导光锥外部折射率。

优选地，所述石英圆柱体、石英梯形圆柱体、导光锥、光纤通过紫外固化黏合剂黏结。

本实用新型所述的光纤耦合装置的有益效果是：结构设计简单，使用方便，可耦合更高功率的激光，耦合效果好；散热性能好，避免出现入射端面损伤。

附图说明

图1为本实用新型所述的光纤耦合装置的结构示意图；

图2是本实用新型所述的光纤耦合装置的导光锥的结构图。

图中：1、石英圆柱体，2、石英梯形圆柱体，3、导光锥，4、光纤，5、金属内管，6、金属外管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的最佳实施方案作进一步的详细的描述。

如图1和2所示，本实用新型实施例所述的光纤耦合装置，包括石英圆柱体1、石英梯形圆柱体2、导光锥3、金属内管5和金属外管6，所述金属外管6一端套接石英圆柱体1，石英圆柱体1外侧面镀有防反射膜7，当高功率激光入射到石英圆柱体1上时，通过防反射膜7可使得激光无反射(或反射率很低)经过折射进入到石英圆柱体1中，所述石英圆柱体1内侧面设有石英梯形圆柱体2，石英梯形圆柱体2的梯形面为磨砂处理面8，可对偏离中心轴线的光和杂散光进行散射，最后被金属外管6吸收变为热量，由冷却水带走；所述石英梯形圆柱体2的大端面与石英圆柱体1内侧面粘接为一体，石英梯形圆柱体2的小端面粘接导光锥3一端，所述导光锥3为锥形结构，导光锥3另一端粘接光纤4一端，且导光锥3该端直接与光纤4直径相同，所述导光锥3内部折射率等于光纤4纤芯折射率，且大于导光锥3外部折射率，激光在导光锥3内全反射传输，并以合适的角度进入到光纤4中，该角度符合光纤4的数值孔径，最后激光被耦合进光纤4中传输；所述金属外管6内套接金属内管5，金属内管5末端延伸至靠近金属外管6内的石英梯形圆柱体2处，且金属内管5末端与石英梯形圆柱体2之间设有间隙，使用时，冷却水由金属内管5向外流动，从金属内管5与金属外管6之间的间隙流出，既可带走石英梯形圆柱体2和导光锥3的热量，又可避免产生湍流。

所述石英圆柱体1、石英梯形圆柱体2、导光锥3、光纤4通过紫外固化黏合剂黏结。

其激光注入光纤的耦合过程为：