一种高功率多芯尾纤及其准直器的制作方法

1.本实用新型涉及光模块领域，具体涉及一种高功率多芯尾纤及其准直器。


背景技术：

2.随着光通信与光纤激光应用的拓展，对耐高功率的要求愈益提高，尤其在高功率激光器中，高功率激光通过光纤端面出射、接收的功率密度很高，很容易导致端面膜系不可逆损伤，随之而来的光纤pigtai l烧毁。考虑到准直器耦合效率的可调节，以及同时实现多芯pigtai l光分路调节，采用常规的熔接一体式光纤准直器并不能做到上述要求，其不仅熔接稳定性得不到保证，还难以批量生产。
3.随着短波长、高功率光纤传输应用范围的拓展，经常性会出现准直器烧毁问题，其主要原因是光镊效应导致微粒子的转移，致使通光面芯径附近聚集微粒子，通光面烧损；除此之外，对于单芯光纤pigtai l来说，其具有尺寸与毛细管紧配的特点，填充胶水不会很多，能够达到最佳的粘接效果，但是对于多芯毛细管而言，由于其紧密程度不够芯径间间隙胶水过多，加上长期的光镊效应和高功率易导致通光面渗液和通光面烧毁；因此，如何兼顾准直器多芯可调节准直器，成为了转型高功率光纤准直器的一大发展方向。
4.因此，设计一种可同时兼顾高功率以及多芯可调节的高功率多纤尾纤及其准直器对本领域来说是至关重要的。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可同时兼顾高功率以及多芯可调节的高功率多纤尾纤及其准直器，克服了现有技术中高功率准直器中尾纤易烧毁的缺陷。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高功率多芯尾纤，其优选方案在于：所述高功率多芯尾纤包括多个带有裸纤区的光纤、多个与裸纤区的端部一对一连接的波导以及毛细管，所述光纤和波导均固定设置在毛细管内，其中，入射光经光纤射入波导，并经波导降低其光功率密度后进行高功率输出。
7.其中，较佳方案为：所述波导为立方形波导。
8.其中，较佳方案为：所述光纤和波导均通过胶水粘接固定在毛细管内。
9.其中，较佳方案为：所述光纤的裸纤区以及波导通过低折胶水与毛细管粘接固定。
10.其中，较佳方案为：所述光纤的非裸纤区通过高折胶水与毛细管粘接固定。
11.其中，较佳方案为：所述裸纤区和波导外部包裹有环形垫片，以对低折胶水与高折胶水进行分离。
12.其中，较佳方案为，所述波导的长度和通光面边长根据其对应的光纤、入射光波长以及入射光能量场大小与通光面大小的比值确定，且符合：
[0013][0014]
其中，z为所述波导的长度，ω为波导的通光面边长，ω0为波导所对应的光纤的模场直径，λ为入射光的波长，ε为入射光能量场大小与通光面大小的比值。
[0015]
其中，较佳方案为：所述毛细管为方形毛细管。
[0016]
为解决现有技术存在的问题，本实用新型还一种高功率准直器，其优选方案在于：所述高功率准直器包括如上所述的高功率多芯尾纤、与高功率多芯尾纤进行耦合连接的透镜以及套设在透镜和高功率多芯尾纤外部并对其进行固定的玻璃管。
[0017]
其中，较佳方案为：所述高功率多芯尾纤与透镜均通过胶水与玻璃管粘接固定。
[0018]
本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过设计一种高功率多芯尾纤及其准直器，实现了同时兼顾高功率以及多芯可调节的特性，通过在每一光纤的尾纤处设置一波导，增加光纤自身的端面接收和发射面积，在同能量条件下，降低光功率密度，实现高功率激光的传输和接收；进一步地，通过将波导设置为立方体形状，有效减小各波导之间的缝隙，进而减小各波导之间的胶层使用量，以达到紧密排列和降低渗液的目的，进一步提高了该高功率多芯尾纤的耐高功率性能。
附图说明
[0019]
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
[0020]
图1是本实用新型中的一种高功率多芯尾纤的结构示意图一；
[0021]
图2是本实用新型中的一种高功率多芯尾纤的结构示意图二；
[0022]
图3是本实用新型中的波导的结构示意图；
[0023]
图4是本实用新型中的一种高功率准直器的结构示意图。
具体实施方式
[0024]
现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。
[0025]
如图1
‑
图3所示，本实用新型提供一种高功率多芯尾纤的最佳实施例。
[0026]
一种高功率多芯尾纤，参考图1，所述高功率多芯尾纤包括多个带有裸纤区111的光纤11、多个与裸纤区111的端部一对一连接的波导12以及毛细管13，所述光纤11和波导12均固定设置在毛细管内，其中，入射光经光纤11射入波导12，并经波导12降低其光功率密度后进行高功率输出。
[0027]
具体的，由于普通光纤的通光面较小，而高功率激光的光功率密度很高，其经普通光纤的端面出射或者是接收时，光镊效应将导致微粒子转移，使得通光面芯径附近聚集微粒子，从而导致光纤端面膜系不可逆损伤，严重时将烧毁该光纤尾纤，在本实施例中，在每一光纤的尾纤处设置一波导，增加光纤自身的端面接收和发射面积，在同能量条件下，降低光功率密度，实现高功率激光的传输和接收。其原理主要为：通过增加波导使得经光纤尾纤射入波导内的光束摆脱约束，并在波导中自由发散，使得光束的直径增大，从而降低光束在波导与空气界面处的光功率密度。
[0028]
其中，需要说明的是，所述光纤11的裸纤区111端部与波导12的连接方式为熔接，
先将波导12熔接在裸纤区111端部，再将熔接好的波导光纤通过阵列排布的方式插入毛细管内并固定。
[0029]
进一步地，当将熔接好的波导光纤以阵列排布的方式插入毛细管内之前，可先使用带有研磨角度的定长工装调整下波导对齐方式和波导的长度，以保持波导研磨后的长度一致。
[0030]
其中，需要说明的是，为了提高该高功率多芯尾纤的性能，所述需与波导熔接的裸纤区端面的光洁度需达到λ/8@632.8nm。
[0031]
进一步地，并参考图2，所述光纤11和波导12均通过胶水14粘接固定在毛细管13内。主要的粘接方式为：将所述光纤11的裸纤区111以及波导12通过低折胶水141与毛细管13粘接固定；将所述光纤11的非裸纤区通过高折胶水142与毛细管13粘接固定。
[0032]
具体的，所述裸纤区111以及波导12区域为通光区，在通光区域附件采用低折胶水，能够有效避免光镊效应的影响，且其在长期高温的环境下，将不那么容易失效。
[0033]
进一步地，为了更好的隔离低折胶水与高折胶水，可采用环形垫片将波导阵列区域以及裸纤区进行包裹；以提高该高功率多芯尾纤的耐高功率性能。
[0034]
其中，需要说明的是，当熔接好的波导光纤以阵列排布的方式插入毛细管内之后，先采用低折胶水裹住波导和裸纤区，并待其固化后，再填充高折胶水，并按照预定长度和研磨角度进行该高功率多芯尾纤的研磨和镀膜，镀膜可采用硬质膜系来进一步提高该高功率多芯尾纤的耐高功率性能。
[0035]
进一步地，并参考图3，所述波导为立方形波导。
[0036]
具体的，所述波导可以为立方形玻璃柱，常规的玻璃柱是圆柱形，但是在本实施例中，为了进一步优化该高功率多芯尾纤，选用立方形玻璃柱，其主要是因为圆柱形的玻璃柱在紧密排列后，仍存在较大缝隙，当其紧密排列并插入毛细管中并在填充低折胶水之后，其胶层仍然较多，由于其紧密程度不够芯径间间隙胶水过多，加上长期的光镊效应和高功率易导致通光面渗液和通光面烧毁。而如果采用方形玻璃柱，其在紧密排列后，可有效减小彼此之间的缝隙，进而减小各立方形波导之间的胶层，以达到紧密排列和降低渗液的目的，进一步提高了该高功率多芯尾纤的耐高功率性能，进而提高其稳定性。
[0037]
进一步地，所述波导12的长度和通光面边长的大小可以根据其对应的光纤、入射光波长以及入射光能量场大小与通光面大小的比值来确定，具体为符合以下公式：
[0038][0039]
其中，z为所述波导的长度，ω为波导的通光面边长，ω0为波导所对应的光纤的模场直径，λ为入射光的波长，ε为入射光能量场大小与通光面大小的比值。
[0040]
具体的，当模场直径、波导的通光面边长、波导长度、以及入射光的波长确认后，可以模拟并绘制出对应的波导三维模型，通过波导的三维模型可以计算出该波导可覆盖的能量场大小，并进一步获取该能量场大小与波导的通光面大小之间的比值关系；当获取到能量场大小与通光面大小之间的比值关系之后，即确认了ε的值，这样一来，根据实际场景中光纤的模场直径、入射光波长就可以确认将要选择的波导长度和通光面边长，以保证波导的通光面积能够刚好覆盖住入射光的全部能量场，既没损耗光能量，又没有占用多余空间，
进而满足毛细管的尺寸紧配要求。
[0041]
进一步地，为了进一步满足紧配要求，所述毛细管采用方形毛细管。
[0042]
具体的，由于波导采用的是立方体波导，采用方形毛细管可以使得其与立方体波导在装配后的间隙更小，以提高其紧配度。
[0043]
如图4所示，本实用新型还提高一种高功率准直器的最佳实施例。
[0044]
一种高功率准直器，参考图4，所述高功率准直器包括如上所述的高功率多芯尾纤1、与高功率多芯尾纤1进行耦合连接的透镜2以及套设在透镜2和高功率多芯尾纤1外部并对其进行固定的玻璃管3。
[0045]
具体的，所述高功率准直器通过增加矩形波导，降低接收和发射的光功率密度，实现小功率准直器到高功率准直器功率的转型；并且，该高功率准直器与常规准直器一样可以通过控制空间间隙以实现耦合效率及工作距离的微调节。
[0046]
进一步地，所述高功率多芯尾纤与透镜均通过胶水与玻璃管粘接固定。
[0047]
具体的，所述高功率多芯尾纤和透镜与玻璃管的固定方式可以采用胶水固定，也可以根据实际需要选择其他固定方式，例如过盈配合、固定件固定、应力卡合或者是间隙配合。
[0048]
以上所述者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。