[发明专利]一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法，目的是解决现有技术中存在的光纤激光输出阵列不能实现上百路的扩展，且无法承载高输出功率的问题。本发明的一种可承载高功率的光纤输出阵列，包括石英端帽和嵌入石英端帽内的多根光纤；本发明将液态熔石英容器内经过氢氧焰高温熔化，并将一致性排布的光纤阵列插入液态熔石英，后经低温固化，使光纤与熔石英一体化，并对熔石英表面进行抛光。本发明一方面能够在有限空间内增加光纤激光器光谱组束路数，另一方面可以提高输出阵列承受的激光输出功率水平。

技术领域

本发明涉及光纤激光器，具体涉及一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法。

背景技术

近年来，随着光纤激光技术的不断发展，高功率、高光束质量的光纤激光器在工业制造、军事国防等领域的作用日益凸显，但是受热效应、非线性效应等因素的制约，单光纤激光输出功率存在极限。目前，获得高功率、高光束质量光纤激光光源的有效技术途径主要是光谱组束技术，其实质是利用色散元件将多个波长的激光合成为一束输出。文献表明为保证光谱组束的光束质量，每路激光线宽须小于35GHz，但由于受激布里渊散射、自相位调制、模式不稳定等问题的影响，满足该线宽的窄线宽光纤激光输出功率在3kW左右，因此可以通过增加组束路数以降低光谱组束系统对单路功率的要求，从而实现高功率光纤激光合成。

目前国内光谱组束路数为十路左右，其光纤输出采用反射镜耦合、裸纤输出阵列或者单个熔接端帽后再排列；而对于需要承载高功率的极多路数(数十路甚至上百路)光纤激光阵列，第一，裸纤端面承载功率密度过高会导致阵列烧毁；第二，单个光纤熔接端帽后再排列导致间距过大，对光栅尺寸要求较高；第三，上百路光谱组束尺寸过大，导致反射镜无法耦合进入光栅；因此，目前的光谱组束输出无法实现上百路的扩展，且无法承载高功率。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的光纤激光输出阵列不能实现上百路的扩展，且无法承载高输出功率的问题，而提供了一种可承载高功率的光纤输出阵列及其制备方法。

本发明所采用的技术方案为：

本发明的一种可承载高功率的光纤输出阵列，包括石英端帽和多根光纤；其特殊之处在于，所述多根光纤的输出端嵌入石英端帽内，且嵌入石英端帽内的部分等间距线性排列，裸漏于石英端帽外且远离石英端帽1～3mm以外的部分表面包有涂覆层；

所述多根光纤的输出端端面位于同一平面内；

所述多根光纤的输出端与石英端帽的输出端之间存有间隙且距离一致。

进一步地，所述石英端帽的输出端端面为平面；所述多根光纤的输出端端面与石英端帽的输出端端面平行。

进一步地，所述石英端帽的输出端端面为弧面；所述多根光纤的输出端端面距离所述弧面的顶部距离一致。

本法发明的一种可承载高功率的光纤输出阵列的制备方法，区别于现有的光纤阵列，本发明实现的光纤输出阵列能够满足高功率光纤激光器光谱组束需求。其特殊之处在于：具体按照以下步骤实施：

步骤1、根据光谱组束衍射光栅要求，选取参数匹配的多根光纤，根据光纤直径选择适配的光纤阵列夹具，同时准备液态熔石英容器；

步骤2、将光纤输出端的涂覆层剥除并用酒精清洗干净，然后将多根光纤等间距排列于光纤阵列夹具内紧密夹持；

步骤3、将紧密夹持的光纤输出端通过精密调整架固定，再使用研磨设备研磨所有光纤输出端的端面，确保端面清洁且位于同一平面，然后将该端面清洗干净；

步骤4、选择熔石英，将其融化为液态后倒入液态熔石英容器中，再通过精密调整架将光纤清洗干净的一端插入液态熔石英，液态熔石英经低温固化，形成内部嵌有光纤的石英端帽；

步骤5、根据光谱组束要求对石英端帽的输出端端面进行研磨抛光，使其形成弧面或平面；