一种光纤合束器以及光纤激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤技术领域，特别涉及一种光纤合束器以及光纤激光器。
【背景技术】
[0002]光纤激光器被广泛应用在工业焊接、切割、打标、雕刻等工业领域，以及医疗、自由空间传输、军事、传感等领域。特别是近年来高功率光纤激光器得到了广泛的应用推广。半导体栗浦激光器的功率日益提高，使得光纤激光器的输出功率向更高水平发展。但是，作为光纤激光器的核心一起到连接半导体栗浦激光器和增益介质有源光纤的栗浦合束器却因种种原因无法将更高的栗浦功率耦合进有源光纤内，从而限制了光纤激光器的更高功率的输出。栗浦合束器已经由原来的桥梁作用提升到光纤激光器的核心地位。
[0003]栗浦合束器主要包括多个输入光纤和一个输出光纤，由多个输入光纤组成的光纤束与输出光纤熔接。而制约栗浦合束器功率能力的因素主要包括以下两个:(I)光纤束与输出光纤的耦合效率过低，导致部分栗浦功率泄露到光纤的导光波导外；(2)上述泄露光引起光纤的局部发热温升，进而导致栗浦合束器的烧毁。进一步结合图1，图中示出栗浦合束器中常见的几个光纤高温点:(I)由于在制作输入端多根多模光纤束时，需要对多根光纤进行打结拉细，这势必导致光纤的变形、光纤数值孔径(NA)的变化、以及光纤内部应力的变化，这些变化破坏了光纤的均匀性，致使在高功率输入时部分光能量泄露到光纤波导以外，这些泄露光会引起光纤束的局部发热(点A) ;(2)输出光纤端面的反射或者光纤激光器中的反向传输光会进入光纤束一侧的输入光纤的包层，当包层中的光遇到光纤涂敷层时(涂敷层为高折射率材料)，光泄露到涂敷层中，导致输入光纤涂敷层的温度上升(点B) ;(3)光纤束与输出光纤熔接时，由于空气中及熔接机电极的杂质的影响导致光纤表面附有污染物，使光纤温度上升(点C) ;(4)光纤束拉细并熔接后有一部分输入光的数值孔径(NA)会超过输出光纤的亮度(光纤纤芯与数值孔径的乘积)，这部分大数值孔径的输入光进入输出光纤后，一旦遇到输出光纤的涂敷层就会泄露到涂敷层内从而导致涂敷层温度上升(点D)。通常来讲，几百毫瓦的泄露光功率就会导致光纤涂敷层近百度的温升(B点和D点);栗浦合束器中玻璃光纤处的温升(A点和C点)随输入栗浦功率的变化会超过
0.0l0C /W，在输入栗浦功率5KW时，光纤上的局部温度会接近甚至超过100度。这些局部高温点是导致栗浦合束器烧毁的主要原因。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种光纤合束器，旨在提高其功率能力，进而将其用于光纤激光器中以提高激光器的输出功率，或用于其他需要合束器的信号光纤以提高光纤设备的功率承载或输出能力。
[0005]本发明是这样实现的，一种光纤合束器，包括由多个输入光纤组成的输入光纤束和一个输出光纤，所述输入光纤束与所述输出光纤熔接，在所述输入光纤束和输出光纤的熔接处设置将所述输入光纤束和输出光纤的熔接端密封的具有导热功能的封装结构，所述封装结构包括外封管和填充于所述外封管中的导热介质，所述导热介质的折射率小于所述外封管的折射率。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种光纤激光器，包括半导体栗浦激光器、上述的光纤合束器以及增益介质有源光纤，所述半导体栗浦激光器通过栗浦光输出光纤连接所述光纤合束器的输入光纤，所述光纤合束器的输出光纤连接所述增益介质有源光纤。
[0007]本发明提供的光纤合束器在输入光纤束和输出光纤的熔接端密封一封装结构，在封装结构内部填充导热介质，该导热介质的折射率小于外封管的折射率，当光功率自输入光纤束耦合至输出光纤时，由于光的泄露、回传等产生的热量可以由导热介质快速导出，夕卜封管上没有易发生温升的高温点，进而可以将热量散发出去，抑制了输入光纤、输出光纤和熔接点处的温升，并且，泄露进导热介质的光容易折射进入外封管并经过外封管射出，避免封装结构吸光发热，进而，该光纤合束器可以有效避免温升、防止烧毁，实现其长时间的稳定工作。采用了这种光纤合束器的光纤激光器或其他光纤设备的功率承载能力或功率输出能力也得以大幅提升。
【附图说明】
[0008]图1是现有技术中栗浦合束器的结构示意图；
[0009]图2是本发明实施例提供的光纤合束器的结构示意图；
[0010]图3是本发明实施例提供的光纤合束器的输入光纤束和输出光纤的一种结构不意图；
[0011]图4是本发明实施例提供的光纤合束器的输入光纤束和输出光纤的另一种结构示意图；
[0012]图5是本发明实施例提供的光纤合束器的输入光纤束的截面图；
[0013]图6是本发明实施例提供的光纤激光器的部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015]以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述:
[0016]请参考图2，本发明实施例提供一种光纤合束器，用于将至少两个输入光纤的光能量耦合至一个输出光纤中，其包括由多个输入光纤11组成的输入光纤束I和一个输出光纤2，输入光纤束I与输出光纤2熔接，使来自多个输入光纤11的光功率耦合进入输出光纤2，在输入光纤束I和输出光纤2的熔接处设置有将输入光纤束I和输出光纤2的熔接端密封的并且具有导热功能的封装结构3，该封装结构3包括外封管31和填充于外封管31中的导热介质32，该导热介质32的折射率小于外封管31的折射率。
[0017]具体参考图3?5，多个输入光纤11并排紧靠成为一束输入光纤束I，在输入光纤束I的熔接端，将其拉细并熔接于输出光纤2的端部。封装结构3将输入光纤束I和输出光纤2的熔接点以及熔接点附近的区域密封。封装结构3的外封管31由一管状壳体两端设置密封胶体33构成，输入光纤束I和输出光纤2穿过封装结构3两端的密封胶体33，熔接点位于封装结构3内部空间。
[0018]进一步地，输入光纤11至少包括第一纤芯111、第一包层112和第一涂敷层113，输出光纤2至少包括第二纤芯21、第二包层22和第二涂敷层23。光功率自输入光纤11耦合至输出光纤2时，在熔接点附近