[发明专利]一种致密排列布置的光纤合束器及其制作方法

说明书

本发明提供一种致密排列布置的光纤合束器及其制作方法，包括N根光纤和第一套管，N根光纤熔融拉锥形成锥区，N根光纤包括一根中心光纤和多根第一外围光纤；多根第一外围光纤以中心光纤为中心旋转对称地设置在中心光纤的外周，相邻两根第一外围光纤相互邻接，第一套管套在多根第一外围光纤的外侧，每根第一外围光纤邻接在中心光纤和第一套管之间。通过设计中心光纤和外围光纤的包层直径，以是相邻的外围光纤邻接的同时，并邻接在中心光纤和管套之间，或邻接在内外管套之间，从而实现致密排列布置，随后在进行熔融拉锥时其可易于操作，提高熔接品质，也提高合束器的结构稳定性和工作稳定性。

技术领域

本发明涉及光纤器件领域，尤其涉及一种致密排列布置的光纤合束器及其制作方法。

背景技术

光纤激光器因其具有光束质量好、转换效率高、热管理方便等优点，在通信、工业制造、科学研究、航空航天等领域具有广泛的应用，在高功率光纤激光器中，合束器由于泵浦光功率、热损伤、受激拉曼和受激布里渊等非线性效应等的制约，单根光纤输出的激光器功率已接近理论极限，为了进一步提高光纤激光功率，将多个单根光纤输出的激光器进行合束是一种行之有效的方法，其中关键的无源光器件就是光纤合束器。

现有的合束器制作过程中，一般将外围光纤包围在中心光纤的外周，继而外围光纤和中心光纤进行熔融拉锥形成锥区，在非特定数量的外围光纤下，继而难以形成规则且对称的致密排列，增加制作难度。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种任意数量光纤可实现致密排列布置的光纤合束器。

本发明的第二目的是提供一种上述光纤合束器的制作方法。

为了实现本发明第一目的，本发明提供一种致密排列布置的光纤合束器，包括N根光纤和第一套管，N根光纤熔融拉锥形成锥区，N≥4，N根光纤包括一根中心光纤和多根第一外围光纤；多根第一外围光纤以中心光纤为中心旋转对称地设置在中心光纤的外周，相邻两根第一外围光纤相互邻接，第一套管套在多根第一外围光纤的外侧，每根第一外围光纤邻接在中心光纤和第一套管之间。

更进一步的方案是，中心光纤的光纤包层直径为D0，第一外围光纤的光纤包层直径为D1，D0和D1的关系如下公式：

更进一步的方案是，光纤合束器还包括第二套管，N根光纤还包括多根第二外围光纤；多根第二外围光纤以中心光纤为中心旋转对称地设置在第一套管的外周，相邻两根第二外围光纤相互邻接，第二套管套在多根第二外围光纤的外侧，每根第二外围光纤邻接在第一套管和第二套管之间。

更进一步的方案是，第一外围光纤的数量为M1，第二外围光纤的数量为M2；N＝1+M1+M2(10≤N≤19，M1≤8，3≤M2)；第一套管的直径为D2，第二外围光纤的光纤包层直径为D3，D2和D3的关系如下公式：

更进一步的方案是，光纤合束器还包括第三套管，N根光纤还包括多根第三外围光纤，多根第三外围光纤以中心光纤为中心旋转对称地设置在第二套管的外周，相邻两根第三外围光纤相互邻接，第三套管套在多根第三外围光纤的外侧，每根第三外围光纤邻接在第二套管和第三套管之间。

更进一步的方案是，第一外围光纤的数量为M1，第二外围光纤的数量为M2，第三外围光纤的数量为M3；N＝1+M1+M2+M3(20≤N≤29，M1≤8，3≤M2，3≤M3)；第二套管的直径为D4，第三外围光纤的光纤包层直径为D5，D4和D5的关系如下公式：

更进一步的方案是，光纤合束器还包括第四套管，N根光纤还包括多根第四外围光纤，多根第四外围光纤以中心光纤为中心旋转对称地设置在第三套管的外周，相邻两根第四外围光纤相互邻接，第四套管套在多根第四外围光纤的外侧，每根第四外围光纤邻接在第三套管和第四套管之间。