一种光纤合束器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种光纤合束器，上盖通过螺丝固定在底壳体上部；光波导锥体安装在底壳体内的V型槽上；光波导锥体由石英毛细管和光纤组束组成；光纤组束包括组束一、组束二和组束三；组束一由两根泵浦光纤、一根双包层无源信号输入光纤组成；在泵浦光纤和无源信号输入光纤的光纤涂覆层上点有胶水固定；组束一内的泵浦光纤，无源信号输入光纤，组束二内的泵浦光纤和组束三内的泵浦光纤前部去除光纤涂覆层将裸光纤插在石英毛细管内部。对合束器装置进行涂覆、点胶固定、封装，制成的合束器可以应用于输出峰值功率在50kW的超短脉冲光纤激光器系统当中。光纤合束器性能稳定，光传输效率高，适用于高峰值功率的光纤激光器和放大器中。
【专利说明】
一种光纤合束器
技术领域
[0001]本实用新型涉及信号传输装置技术领域，尤其涉及一种光纤合束器。
【背景技术】
[0002]光纤合束器是一种将多根光纤之间或光源与光纤之间实现光功率定向传输的无源器件。在高功率的全纤化激光器中扮演着重要的角色，和传统的耦合方式相比，它有着耦合效率高，适合在大功率下工作等优点，由于是光纤器件，很容易和其它光纤器件无缝连接、构成全光纤结构。
[0003]光纤合束器可以分成两类，一种为NX I型的光纤合束器。NX I光纤合束器将N根多模栗浦输入光纤制成捆状光纤束，并进行拉锥、切割、并于一根多模光纤或者双包层无源信号输出光纤熔接。另一种为(N+l) X I型光纤合束器。由N根多模栗浦光纤和一根双包层无源信号输入光纤组成捆状光纤束，并进行拉锥、切割与一根双包层无源信号输出光纤熔接。和NX I光纤合束器不同的是，(N+l) X I型光纤合束器N根多模光纤要均匀的分布在输入信号光纤的周围。
[0004]光纤激光器具有光束质量好、结构紧凑、体积小、质量轻、易散热、工作稳定性好等众多优点。特别是超短脉冲激光器，基于锁模方式实现的超短脉冲激光，在时域上具有极短的脉冲持续时间，同时在较低的平均功率下就可以产生极高的峰值功率。这种窄脉宽，高峰值功率的特性，使得超短脉冲在很多领域具有无可替代的作用。但是高峰值功率、高能量的光无源器件的发展限制了超短脉冲激光器。
【实用新型内容】
[0005]针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种光纤合束器。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供一种光纤合束器，包括:
[0007]压模，所述压模包括底壳体，上盖通过螺丝固定在所述底壳体上部；
[0008]光波导锥体安装在所述底壳体内的V型槽上；
[0009]所述光波导锥体由石英毛细管和光纤组束组成，所述光波导锥前端熔接有无源信号输出光纤；
[0010]所述光纤组包括组束一、组束二和组束三；
[0011 ]所述组束一由两根栗浦光纤和一根无源信号输入光纤组成；
[0012]在所述栗浦光纤和所述无源信号输入光纤的光纤涂覆层上点有胶水固定；
[0013]所述组束二由两根栗浦光纤组成，在所述栗浦光纤的光纤涂覆层上点有胶水固定；
[0014]所述组束三由两根栗浦光纤组成，在所述栗浦光纤的光纤涂覆层上点有胶水固定；
[0015]所述组束一内的所述栗浦光纤、所述无源信号输入光纤、所述组束二内的所述栗浦光纤、所述组束三内的所述栗浦光纤前部去除所述光纤涂覆层并将裸光纤插在所述石英毛细管内部。
[0016]作为本实用新型进一步改进，去除所述光纤涂覆层的裸光纤部分长度大于所述石英毛细管的长度。
[0017]作为本实用新型进一步改进，所述组束一直径为125 X 2+130 = 380微米。
[0018]作为本实用新型优选的，所述无源信号输出光纤为10\130或25\250或20\400的双包层光纤。
[0019]作为本实用新型优选的，所述无源信号输入光纤为10\130或25\250或20\400的双包层光纤。
[0020]作为本实用新型优选的，所述栗浦光纤为105\125的光纤。
[0021 ]作为本实用新型优选的，所述石英毛细管长度为10-20cm。
[0022]作为本实用新型优选的，所述石英毛细管长度为15cm。
[0023]作为本实用新型优选的，所述石英毛细管内径为400微米、外径500微米。
[0024]本实用新型的有益效果为:通过将多根多模光纤或多根多模光纤与一根无源信号输入光纤制成由毛细管组成的捆状光纤束，在拉锥机上进行熔融拉锥，并在与无源信号输出光纤直径相匹配的位置，对拉锥锥体进行切割，之后与双包层的无源信号输出光纤进行熔接。最后对合束器装置进行涂覆、点胶固定，封装，制成的合束器可以应用于输出峰值功率在50kW的超短脉冲光纤激光器系统当中。光纤合束器性能稳定，光传输效率高，适用于高峰值功率的光纤激光器和放大器中。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型一种光纤合束器的主视图；
[0026]图2为本实用新型一种光纤合束器的内部结构示意图；
[0027]图3为本实用新型一种光纤合束器的光波导锥体的结构示意图；
[0028]图4为本实用新型一种光纤合束器的光波导锥体与无源信号输出光纤熔接结构示意图；
[0029]图5为本实用新型一种光纤合束器的组束一、组束二和组束三组装的结构示意图；
[0030]图6为本实用新型一种光纤合束器组束一的结构示意图；
[0031 ]图7为本实用新型一种光纤合束器的光波导锥体截面图；
[0032]图8为本实用新型一种光纤合束器的石英毛细管主视图。
[0033]图中:1、上盖;2、底壳体;3、光波导锥体;4、组束一;5、组束二;6、组束三;7、栗浦光纤;8、无源信号输入光纤;9、无源信号输出光纤；10、石英毛细管；11、V型槽；12、胶A; 13、导热硅胶;14、熔点；15、光波导过渡区；16、光波导锥腰区。
【具体实施方式】
[0034]如图1-8不，本实用新型实施例的一种光纤合束器，包括:压模，压模包括底壳体2，上盖I通过螺丝固定在底壳体2上部;光波导锥体3安装在底壳体2内的V型槽11上;光波导锥体3由石英毛细管10和光纤组束组成。光纤组束包括组束一 4、组束二 5和组束三6 ；组束一由两根栗浦光纤7和一根无源信号输入光纤8组成。在栗浦光纤7和无源信号输入光纤8光纤涂覆层上点有胶水固定。组束二由两根栗浦光纤组成，在栗浦光纤的光纤涂覆层上点有胶水固定。组束三由两根栗浦光纤组成，在栗浦光纤的光纤涂覆层上点有胶水固定。组束一内的栗浦光纤7、无源信号输入光纤8、组束二内部的栗浦光纤、组束三内部的栗浦光纤前部去除光纤涂覆层的裸光纤插在石英毛细管10内部。去除光纤涂覆层的裸光纤部分长度大于石英毛细管10的长度。组束一宽度为125 X 2+130 = 380微米。无源信号输出光纤9与光波导锥体3进行熔接。无源信号输出光纤9为10\130或25\250或20\400的双包层光纤。无源信号输入光纤8为10\130或25\250或20\400的双包层光纤。栗浦光纤为105\125的光纤。石英毛细管10长度为10-20cm，石英毛细管10长度为15cm，石英毛细管10内径为400微米。
[0035]首先准备一根15cm左右长的石英毛细管(由于所用拉锥机的限制，因此准备的最小石英毛细管的长度为15cm左右)，根据光纤类型确定毛细管内径、外径，利用可调节光纤剥除器将光纤剥除涂覆层，剥除长度大于石英毛细套管的长度，这样方便于观察光纤在石英毛细管中所在位置，确定光纤的排布状况。以(6+l)xl光纤合束器为例，需要六根多模栗浦光纤以及一根10/130无源信号输入光纤，一根25/250双包层无源信号输出光纤。将两根105/125栗浦光纤与一根10/130双包层无源信号输入光纤组成并排的组束，其中10/130双包层无源信号输入光纤处于两根栗浦光纤之间，在光纤涂覆层处用胶B17将这一光纤组束一固定好。
[0036]其余四根栗浦光纤组成两束并按照上述方法固定好，形成组束二、三。分别保证三组光纤组束去涂覆层处平齐。
[0037]使用准备好的15cm左右长的石英毛细管，将组束一穿进石英毛细管内，组束一的宽度为125 X 2+130 = 380微米，确定石英毛细管的内径为400微米，有20微米的空间，较为合理。再将组束二、三分别穿进石英毛细管中。
[0038]将捆状光纤束进行利用三电极环火拉锥机进行合束拉锥，三电极环火结构的火头与其它火头相比较使得光纤束的受热更加均匀，这样有利于锥体结构的均匀性。获得光波导锥体，其中光波导锥体包括光纤组束，光波导锥体上设有光波导过渡区15与光波导锥腰区16，并且需要保证光波导过渡区15足够长以满足绝热拉锥条件，光波导锥腰区16的直径需要根据与其匹配的双包层无源信号输出光纤来确定。
[0039]拉锥结束后，利用拉锥机扫描软件选定相应与双包层无源信号输出光纤匹配的直径处进行切割。对获得的光波导锥体利用石墨火头的熔接机与25/250双包层无源信号输出光纤进行熔接，获得合束器。
[0040]将其熔点14利用低折射率的紫外固化胶在紫外灯的照射下进行涂覆，对所获得的涂覆后的合束器进行封装。
[0041]将涂覆完成的合束器装入合束器夹具V型槽中，首先用胶A12将光波导锥体固定，在利用导热硅胶13涂满整个夹具V型槽内。利用铝制夹具的导热性，将合束器工作过程当中所积累的热量带走。最后进行整个合束器的封装，光纤合束器性能稳定，光传输效率高，适用于高峰值功率的光纤激光器和放大器中。
[0042]合束器类型可以是(奸1)叉1或他1，即(6+1)叉1、(9+1)叉1、(18+1)叉1、2叉1、3叉1、7叉1、19x1光纤类型可以是栗浦光纤或传输光纤。栗浦光纤为105/125/250的多模光纤。传输光纤位10/130/250、25/250/400、20/400/600的双包层无源光纤。对于(9+1)11、(18+1)11、19叉1型合束器利用相关夹具完成捆状光纤束的制备。
[0043]合束器类型是(N+l)xl，当N= 6时，输入信号光纤为10/130/250;输出信号光纤为10/130/250，25/250/400;当N=9时。输入信号纤为 10/130/250;输出信号纤为25/250/400。当N= 18时。输入信号纤为10/130/250;输出信号纤为25/250/400。合束器类型是Nxl，当N =2或3时，输出光纤为10/130/250。当N=7时，输出光纤为10/130/250，25/250/400;当N= 19时，输出光纤为20/400/600。
[0044]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种光纤合束器，其特征在于，包括: 压模，所述压模包括底壳体(2)，上盖(I)通过螺丝固定在所述底壳体(2)上部； 光波导锥体(3)安装在所述底壳体(2)内的V型槽(11)上； 所述光波导锥体(3)由石英毛细管(10)和光纤组组成，所述光波导锥体(3)前端熔接有无源信号输出光纤(9); 所述光纤组包括组束一 (4)、组束二 (5)和组束三(6); 所述组束一由两根栗浦光纤(7)、一根无源信号输入光纤(8)组成； 在所述栗浦光纤(7)和所述无源信号输入光纤(8)的涂覆层上点有胶水固定； 所述组束二由两根栗浦光纤组成，在所述栗浦光纤的光纤涂覆层上点有胶水固定； 所述组束三由两根栗浦光纤组成，在所述栗浦光纤的光纤涂覆层上点有胶水固定； 所述组束一内的所述栗浦光纤(7)、所述无源信号输入光纤(8)、所述组束二内部的所述栗浦光纤、所述组束三内部的所述栗浦光纤前部去除所述光纤涂覆层将裸光纤插在所述石英毛细管(10)内部。2.根据权利要求1所述的光纤合束器，其特征在于:去除所述光纤涂覆层的裸光纤部分长度大于所述石英毛细管(10)的长度。3.根据权利要求1所述的光纤合束器，其特征在于:所述组束一的直径为125X2+130=380微米。4.根据权利要求1所述的光纤合束器，其特征在于:所述无源信号输出光纤(9)为10\130或25\250或20\400的双包层光纤。5.根据权利要求1所述的光纤合束器，其特征在于:所述无源信号输入光纤(8)为10\130或25\250或20\400的双包层光纤。6.根据权利要求1所述的光纤合束器，其特征在于:所述栗浦光纤为105\125的光纤。7.根据权利要求1所述的光纤合束器，其特征在于:所述石英毛细管(10)长度为10-20cm。8.根据权利要求7所述的光纤合束器，其特征在于:所述石英毛细管长度为15cm。9.根据权利要求8所述的光纤合束器，其特征在于:所述石英毛细管内径为400微米，外径500微米。
【文档编号】G02B6/255GK205665430SQ201620541277
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】李平雪, 邵月
【申请人】北京工业大学