光纤耦合器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种光纤耦合器，其具有管状的包裹结构和多根布置在包裹结构 中的光纤，所述光纤分别具有光纤芯和包围光纤芯的光纤包套，以便引导激光射束，以及所 述光纤分别从包裹结构的第一端部延伸至第二端部，其中，包裹结构具有变细部段，所述变 细部段在第一方向上从第一端部向第二端部变细。
【背景技术】
[0002] 这种用于对在光纤中引导的激光射束进行几何耦合的光纤耦合器例如以如下方 式形成：光纤被牵拉和熔合。为了在从光纤耦合器中射出的输出射线集束中获得高亮度，在 耦合器中可以使光纤的芯直径与总直径的比值朝向输出侧提高，例如在EP 2 071 376 A1 中所介绍的那样。可替换地，可以提高耦合器中在光纤中引导的激光射束的模场直径与芯 直径的比值（US 2010/0278486 A1、US 2010/0189 138 A1)，其中，在通过将光纤牵拉至多 于三倍而使其变细时，需要复杂的折射率构成，以便获得高亮度。 【实用新型内容】
[0003] 基于上述内容，本实用新型的目的在于：提供一种光纤耦合器，其将在光纤中引导 的激光射束转换为输出射线集束，其中，从各个光纤中射出的、形成输出射线集束的输出射 线的亮度尽可能得以保持。
[0004] 所述目的通过一种具有管状包裹结构和多个布置于该包裹结构中的光纤的光纤 耦合器来实现，光纤分别具有光纤芯和包围光纤芯的光纤包套，以便引导激光射束，以及光 纤分别从包裹结构的第一端部延伸至第二端部，其中，包裹结构具有变细部段，变细部段在 第一方向上从第一端部朝向第二端部变细，其中，对于每根光纤在变细部段中，光纤芯直径 与光纤包套直径的第一比值以及在光纤中引导的激光射束的模场直径与光纤芯直径的第 二比值在第一方向上增大。
[0005] 凭借这样的光纤耦合器，能够在由射出的激光射束形成的共同的输出射线集束保 持最佳可能的亮度的情况下实现从光纤中射出的激光射束（输出射线）所希望的几何耦 合。此外，从各个光纤中射出的输出射线的亮度仅不明显地变差（激光射束相互未耦合或 仅低程度地耦合），从而输出射线集束中的输出射线只要需要的话就能够得到分别定位或 分别利用。在这里，"不明显的变差"被理解为，亮度为原始亮度的至少90%或者优选至少 95%。输出射线集束具有较高的相空间填充度并且基于各个能定位的输出射线实现了有针 对性的时间与空间上的射线构型方案，这是因为每个从光纤中射出的激光射线的位置参数 和辐射参数都得到明确限定。
[0006] 在根据本实用新型的光纤耦合器中，分别在各个光纤中引导的输入射线转换为分 别射出的输出射线，其中，分别射出的输出射线的亮度尽可能与所分别引导的输入射线相 一致。根据本实用新型的光纤耦合器实现了对分别射出的输出射线的有针对性的排布，其 中，这种排布方案特别是也实现了对各个输出射线的个性化定位，并且实现了 ：能够使来自 多个分别射出部分的输出射线集束（从光纤中射出的输出射线）以在总量上较高的亮度形 成。
[0007] 于是，例如能够以根据本实用新型的光纤耦合器将呈在两根单独的光纤中引导的 基模射束形式的输入射束转换为由两个具有尽可能平行的出射轴线的输出射线组成的一 个集束，该集束在包裹结构的第二端部上具有分别射出的输出射线的基模的光腰，其中，所 述轴线的间距小于基模直径，并且基模中的功率相当于耦合输入的基模功率的至少90%。
[0008] 根据本实用新型的光纤耦合器的光纤优选为也适合于在较大的间距之间传输激 光射束的光纤。包裹结构可以具有内管结构和起包围作用的包裹管或者由内管结构和包裹 管构成。光纤耦合器特别是可以一体地构造。
[0009] 在根据本实用新型的光纤耦合器中，光纤优选是基模或低模光纤，对应的 V参数在2. 4与4. 5之间。对于阶跃光纤，V参数由芯直径d,、波长人和数值孔径
【主权项】
1. 一种光纤耦合器，具有管状的包裹结构（2)和多根布置在所述包裹结构（2)中的光 纤（5)，所述光纤分别具有光纤芯（11)和包围所述光纤芯的光纤包套（12)，以便引导激光 射束，并且所述光纤分别从所述包裹结构（2)的第一端部（3)延伸至第二端部（4)，其中，所 述包裹结构具有变细部段（10)，所述变细部段在第一方向上从所述第一端部（3)向所述第 二端部（4)变细，其中，对于每根光纤在所述变细部段（10)中，所述光纤芯（11)的直径与 所述光纤包套（12)的直径的第一比值以及在所述光纤（5)中引导的激光射束的模场直径 与所述光纤芯（11)的直径的第二比值都在所述第一方向上增大，其中，为了增大所述第二 比值，所述光纤芯（11)的直径在所述第一方向上减小。
2. 根据权利要求1所述的光纤耦合器，其中，所述光纤耦合器（5)在所述第二端部（4) 直接和/或借助所述包裹结构完全地相互熔合。
3. 根据权利要求1所述的光纤耦合器，其中，所述光纤（5)在所述变细部段（10)中直 接和/或借助所述包裹结构（2)完全地相互熔合。
4. 根据权利要求2所述的光纤耦合器，其中，从未发生熔合的区域到完全熔合的区域 的过渡部处在所述光纤耦合器（1)中的如下部位：在所述部位上，所述光纤（5)最多变细至 其原始总直径的80%。
5. 根据权利要求3所述的光纤耦合器，其中，从未发生熔合的区域到完全熔合的区域 的过渡部处在所述光纤耦合器（1)中的如下部位：在所述部位上，所述光纤（5)最多变细至 其原始总直径的80%。
6. 根据权利要求1所述的光纤耦合器，其中，为了增大所述第一比值，所述光纤包套 (12)的厚度在所述第一方向上减小。
7. 根据权利要求1所述的光纤耦合器，其中，所述第二比值的最大值以如下方式选取： 使得尽管在相邻的光纤（5)中发生模的叠加，但在每根光纤（5)中仍存在单独的射线引导。
8. 根据权利要求1所述的光纤耦合器，其中，在所述第二端部（4)处，在所述光纤（5) 的芯之间存在与包套材料的折射率一致的、均一的折射率。
9. 根据权利要求1所述的光纤耦合器，其中，在所述第二端部（4)处，围绕着所述光纤 (5)的每根芯，在具有与到相邻的芯的间距一致的外直径的横截面之上存在均一的、与所述 光纤（5)的包套材料一致的折射率。
10. 根据权利要求1所述的光纤耦合器，其中，所述光纤构造为基模光纤或低模光纤。
11. 根据权利要求1所述的光纤耦合器，其中，所述包裹结构（2)具有多重细管（6)，所 述多重细管（6)对应每根光纤（5)恰好具有一个通孔（16)。
【专利摘要】提供一种光纤耦合器，其具有管状包裹结构(2)和多根布置在包裹结构(2)中的光纤(5)，光纤分别具有光纤芯(11)和包围光纤芯的光纤包套(12)，以便引导激光射束，并且光纤分别从包裹结构(2)的第一端部(3)延伸至第二端部(4)，其中，包裹结构具有变细部段(10)，变细部段在第一方向上从第一端部(3)向第二端部(4)变细，其中，对于每根光纤在变细部段(10)中，光纤芯(11)的直径与光纤包套(12)的直径的第一比值以及在光纤(5)中引导的激光射束的模场直径与光纤芯(11)的直径的第二比值在第一方向上增大。
【IPC分类】G02B6-36
【公开号】CN204536594
【申请号】CN201390000543
【发明人】马尔钦·科扎克, 马尔特·库姆卡尔, 彼得·里德尔, 哈根·齐默尔
【申请人】通快激光有限公司, 业纳激光有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2013年6月3日
【公告号】DE102012209630A1, EP2859390A1, US20150139587, WO2013182529A1