[发明专利]一种多点环形光斑熔接光纤端帽的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种多点环形光斑熔接光纤端帽的装置及其方法，该装置包括激光发生器、激光分束件、光束准直件和光束汇聚件，所述激光分束件用于对一束激光进行分散成多束激光，所述光束准直件用于对多束激光进行准直变成多束相互平行的激光，所述光束汇聚件用于对多束平行激光进行汇聚并将多束平行激光聚焦在端帽与光纤的熔接端面，所述光束汇聚件设有供光纤穿过的通孔；还包括同步旋转组件，所述同步旋转组件用于控制激光分束件和光束准直件进行同步旋转；与现有技术相比，本发明在移动待熔接的光纤进行熔接时，光纤部分不会遮挡激光传递，使环形光斑的光强更均匀，避免激光对光纤造成伤害，既能达到熔接光纤与端帽的效果，同时也保障光纤的质量。

技术领域

本发明涉及光纤激光技术领域，特别是涉及一种多点环形光斑熔接光纤端帽的装置及其方法。

背景技术

随着高功率固体激光、光纤激光的发展，以及高功率半导体激光光束质量的不断改善，高功率传能光纤的需求将会日益增加。然而，目前常见熔接光纤端帽的方法是采用上火法和放电法，但无论上火法还是放电法均不好控制，容易导致熔接效果不均匀，并且熔接端面直径小等。传统电弧加热的熔接机可熔接的光纤直径和光纤端帽直径均受到较大限制, 如藤仓的FSM-100 系列最大能够熔接直径为500-1000 微米的光纤，该熔接机的加热方式是侧向辐射加热，最大能够处理的光纤/端帽直径也仅为2 毫米，并且其售价超过100万人民币，高昂的价格使得产品难于广泛地推广使用。

随着熔接光纤端帽技术的发展，采用二氧化碳激光器作为加热热源，但需要多束激光才形成加热闭环，因此需要多个二氧化碳激光器，导致成本较高。而且现有的方法及装置在进行光纤与端帽熔接时，光纤部分会遮挡激光，导致加热部分光强不均匀，同时也会对光纤造成损害，影响光纤的质量。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种多点环形光斑熔接光纤端帽的装置及其方法。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种多点环形光斑熔接光纤端帽的装置，包括激光发生器，所述激光发生器用于产生激光，沿光路径依次包括有激光分束件、光束准直件和光束汇聚件，所述激光分束件用于对一束激光进行分散成多束激光，所述光束准直件用于对多束激光进行准直变成多束相互平行的激光，所述光束汇聚件用于对多束平行激光进行汇聚并将多束平行激光聚焦在端帽与光纤的熔接端面，所述光束汇聚件设有供光纤穿过的通孔；还包括同步旋转组件，所述同步旋转组件用于控制激光分束件和光束准直件进行同步旋转，使多束激光同时旋转。

其中，所述激光分束件为第一棱锥体，所述第一棱锥体的锥面背向激光发生器。

其中，所述光束准直件包括第二棱锥体，所述第二棱锥体的截面宽度大于所述第一棱锥体的截面宽度，所述第二棱锥体的锥面朝向激光发生器,。

其中，所述光束汇聚件采用多个对称分布在光纤两边的汇聚反射镜结构或一个设有通孔的汇聚反射镜结构。

其中，还包括第一图像探测器、第二图像探测器和第三图像探测器和观察反射镜，所述第一图像探测器和观察反射镜配合用于观察光纤与端帽的中心位置，所述第二图像探测器用于观察并判断光纤与端帽的距离位置，所述第三图像探测器用于观察端帽熔接情况。

其中，所述激光发生器采用二氧化碳激光器。

应用上述所述装置的一种多点环形光斑熔接光纤端帽的方法，包括步骤如下：

步骤一、将激光发生器对准激光分束件，并发射出一束激光；

步骤二、将这一束激光从激光分束件的平面入射，一束激光经过激光分束件透射后形成多束相互交叉的交叉激光，然后多束激光传递至光束准直件，经过光束准直件的透射后形成多束相互平行的平行激光；

步骤三、然后多束相互平行的平行激光传递至光束汇聚件，进行反射并聚焦在端帽与光纤熔接的端面上，形成多点熔接光斑；