[发明专利]光学的传送纤维及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的光学纤维以及一种用于制造光学纤维的方法和一种用于粘合光学纤维的方法。

背景技术

光学纤维作为用于传输光的传送纤维来使用。借助这种纤维例如在用于加工头的材料加工(高功率应用)中实施尤其高强度的激光功率的传输。在此，纤维的仅仅一部分(纤芯)借助所期望的特性传导光，而包裹的层实现光学的框架条件和纤维的用于其特殊使用的机械稳定性。

然而，尤其在将光耦合输入纤维时以及在纤维之间的过渡位置处、例如在连接器或者接合处发生，所谓的散射射束从纤芯进入包裹的层、尤其是所谓的包层(Cladding)中。在此，包层表示纤维的一个或多个护套层，所述一个或多个护套层包围纤芯。光可以从包层中例如在粘合位置或者通过直接过渡的方式过渡进纤维的涂层(Coating)中，所述包层原则上能够传导光。涂层尤其有利于纤维的稳定性，并且通常由一个或多个例如以直接施加在纤维上的缓冲层的形式的合成材料层以及所谓的外套组成，所述外套围绕缓冲层设置。以下也将所述涂层称作纤维的涂覆层(Umhüllung)。所述涂覆层可以进一步传导并且必要时部分地吸收射束。然而，由此主要在高的激光功率的情况下可能发生以下区域的强烈加热：在所述区域中可能发生射束的射出，例如在粘合位置处。在这些位置处，强烈加热可能导致纤维的毁坏。在极端情形中，这甚至随之引起激光源的毁坏。

因此值得期望的是，控制散射射束从纤维的包层排出。对此已知所谓的脱模器。所述脱模器优选安装在传送纤维的起始或者末端或者在过渡位置处，并且能够引起散射射束的有针对性的耦合输出。

图1示出由现有技术已知的纤维。纤维20具有纤芯21，所述纤芯由纤维护套22包裹。纤维护套22又由涂覆层25包裹，所述涂覆层由一个或多个层组成。脱模器26构造在纤维护套22和涂覆层25之间的分离层上。图1a中示出没有射入纤芯中的第一光束S1和第二光束S2的射束路径(“散射射束”)以及光束S0，其常规地在纤维的芯中传送。射束S1具有相对于纤维的端面的垂线L的平的(大的)入射角、即相对于纤维轴线的角(借助高的数值孔径NA的射束)，使得所述射束可以在脱模器26的区域中从纤维护套22中射出。射束S2具有更倾斜的(更小的)入射角(借助低的NA的射束)，从而所述射束没有在脱模器26处耦合输出并且可以在纤维中传送经过长的距离。

如在图1b中可以看出的那样，以较平的入射角进入纤维20、尤其是包层中的射束可以在低折射的并且低吸收的涂覆层的情况下在纤维护套22中持续被反射并且被继续传送并且在粘合位置29处通过粘合材料28射出。在此，粘合位置29通过粘合材料28将连接器27与纤维20连接，所述粘合材料直接与纤维护套22接触。然后，射束可以由粘合材料28吸收，这可能导致局部的加热并且因此导致纤维20的损坏。虽然能够通过以下方式应付所述问题：使用具有对于射束而言低折射指数和低吸收的粘合剂。然而，所述粘合剂具有对于应用而言不足够的粘合强度，从而其使用可能是不利的。

在图1b中仅仅示出散射射束，所述散射射束可能在激光耦合输入纤维时产生。在纤维中，散射射束也可能在接合位置或者其他接触位置处产生。在此，射束可以从芯区域到达包层中，并且在那继续传播或者侵入涂覆层或者粘合层中并且可能导致纤维的强烈的局部加热。

为了避免局部区域中的加热，GB2379279建议在包层和涂覆层之间置入由低折射玻璃制成的层，以便防止散射射束从包层侵入缓冲层。然而，由此散射射束没有从纤维中排出。因此，如此留在纤维的包层中的更高模的或者高模的散射射束可能降低所传送的射束的射束质量。这可能对激光器的应用产生负面的影响。尤其可以根据射束进入纤维护套中的入射角也引导光在所述纤维护套中通过长的路程。变差的射束质量恰恰在单模纤维中并且对于需要非常好的射束质量的应用、例如激光切割是大问题。

在特殊的纤维——例如具有厚的、未掺杂的石英护套中特别由于大的横截面面积可以引导大量散射射束。

发明内容

因此，本发明的任务是，避免现有技术的所述缺点中的至少一个并且提供以下纤维：所述纤维有针对性地排出散射射束并且避免尤其在粘合位置或者纤维过渡和界面处的过热。

根据本发明，所述任务通过根据权利要求1的光学纤维以及借助根据权利要求9的方法并且根据权利要求13的用于粘合纤维的方法解决。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。