一种用于光纤激光器输出的石英柱的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种用于光纤激光器输出的石英柱，属于无源光学器件领域。


背景技术：

[0002]
用传能光纤传输高功率激光时，传能光纤出射端面的损伤问题是限制光纤传输高功率的主要因素，解决光纤端面损伤的方案是在光纤端面前增加石英柱做端冒，可以有效避免高功率激光对光纤端面损伤。石英柱作为高功率光纤激光器输出尾纤的扩束器件，既是输出波导，又是扩束器件，起着重要的作用，因此在高功率光纤激光器上运用非常普遍。
[0003]
目前，光纤端帽最常用的石英柱有圆柱形和圆锥形两种，深圳市创鑫激光技术有限公司提出一种圆锥形石英柱(申请号201310629400.4，申请公布号cn 103676051 a)，深圳市星汉激光科技有限公司提出一种圆柱形石英柱(申请号201810775769.9，申请公布号cn 108761646 a)。除此之外，还有一些光纤端帽基于不同目的而采用不同的石英柱设计，比如武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司为解决反馈光问题，提出的阶梯状石英柱(申请号201320599843.9，授权公告号cn 203480079 u)，以及中国兵器装备研究院提出的一种具有准直功能的圆台形石英柱(申请号201710346018.0)。
[0004]
以上所述的石英柱设计方案，都是圆形光斑输出，其能量分布主要集中在光斑的中心，然而在一些特殊的场合，需要环形光束，例如在激光光学、光信息处理、微粒波导、同位素分离、微电子学和材料科学、生物技术、医学以及原子学、分子学等领域中都有广泛的需求。
[0005]
目前也有许多从圆形光斑转变到环形光斑的方法，比如像专利cn206952364u中那样，在圆形光斑输出后通过各种透镜，将圆形光斑转换成环形。但是这种方法比较复杂，成本高并且操作不方便。


技术实现要素：

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本实用新型目的是：克服现有技术存在的不足，解决现有技术中存在的问题，提供一种用于光纤激光器输出的石英柱，通过改变石英柱的结构就可以实现光纤激光器的环形光斑输出，操作简单、成本低廉，同时大幅提高光纤激光器的加工效率。
[0007]
本实用新型的技术方案为：一种用于光纤激光器输出的石英柱，包括：
[0008]
熔接柱，其用于与所述光纤激光器的输出尾纤熔接，所述熔接柱包括有熔接端面；
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输出柱，其用于输出所述光纤激光器的激光，所述输出柱包括有输出端面及由所述输出端面围成的凹槽；
[0010]
所述熔接柱与所述输出柱连接，所述输出尾纤的轴线分别与所述熔接柱的轴线和输出柱的轴线同轴，所述输出尾纤中的激光自所述熔接端面进入依次穿过熔接柱和输出柱后从所述输出端面输出。
[0011]
进一步地，所述输出端面为圆环状，所述凹槽自所述输出端面内圈沿输出柱的轴线方向向内凹陷，且所述凹槽自所述输出端面向内直径递减。
[0012]
进一步地，所述凹槽为顶部朝向所述熔接柱的圆锥形或者圆台形，所述凹槽的轴线与所述输出柱的轴线同轴。
[0013]
进一步地，所述熔接柱为圆柱形或者顶部朝向所述输出尾纤的圆台形。
[0014]
进一步地，所述熔接柱的长度小于或等于3mm，所述熔接柱的直径为1mm～2.5mm。
[0015]
进一步地，所述输出柱为圆柱形或者顶部朝向所述熔接柱的圆台形。
[0016]
进一步地，所述输出柱的长度小于或等于17mm，所述输出柱的直径小于或等于10mm，并且所述输出柱的最小直径大于或等于所述熔接柱的最大直径。
[0017]
进一步地，所述输出柱的圆环状输出端面外圈直径小于或等于10mm，所述输出柱的圆环状输出端面内圈直径小于或者等于4mm，所述凹槽的深度小于或等于6mm，并且所述凹槽的深度小于或等于所述输出柱的长度凹槽。
[0018]
进一步地，所述熔接柱和所述输出柱为纯石英柱体，所述纯石英的折射率为1.457。
[0019]
本实用新型的优点：
[0020]
1、本实用新型的用于光纤激光器输出的石英柱，通过简单的结构，实现光纤激光器的环形光斑输出，操作简单、成本低廉，同时大幅提高光纤激光器的加工效率。
附图说明
[0021]
图1为本实用新型的用于光纤激光器输出的石英柱的实施例一的剖面图；
[0022]
图2为本实用新型的用于光纤激光器输出的石英柱的实施例二的剖面图；
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图3为本实用新型的用于光纤激光器输出的石英柱的输出端面的示意图。
[0024]
其中，10-熔接柱；11-熔接端面；20-输出柱；21-输出端面；211-输出端面内圈，212-输出端面外圈，22-凹槽。
具体实施方式
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下面结合附图1-2及实施例对本实用新型技术方案进行详细说明，其中：10、熔接柱；11、熔接端面；20、输出柱；21、输出端面；211-输出端面内圈，212-输出端面外圈，22、凹槽。
[0026]
如图1至图2所示，本实用新型公开了一种用于光纤激光器输出的石英柱，所述石英柱尤其适用于高功率光纤激光器，包括熔接柱10和输出柱20。熔接柱10用于与光纤激光器的输出尾纤熔接，其包括有熔接端面11。输出柱20用于输出所述光纤激光器的激光，其包括有输出端面21及由所述输出端面围成的凹槽22，所述输出端面21为圆环状，所述圆环可以是同心圆环，也可以是不同心圆环。优选所述输出端面为同心圆环输出端面，如图3所示。
[0027]
熔接柱10与输出柱20连接，输出尾纤的轴线分别与熔接柱10的轴线和输出柱20的轴线在同一直线上，输出尾纤中的激光从熔接柱10的熔接端面11进入依次穿过熔接柱和输出柱后从输出柱20的圆环状输出端面21输出，从而实现光纤激光器的环形光斑输出，操作简单、成本低廉，同时大幅提高光纤激光器的加工效率。
[0028]
在一个实施例中，所述凹槽自所述输出端面内圈沿输出柱的轴线方向向内凹陷，且所述凹槽自所述输出端面向内直径递减。熔接柱10是圆柱形或者顶部朝向所述输出尾纤的圆台形，熔接柱10的长度h1<＝3mm，d1为1mm～2.5mm。
[0029]
在另一个实施例中，输出柱20可以是圆柱形或者顶部朝向所述熔接柱10的圆台形，输出柱20的长度h2<＝17mm，直径d2<＝10mm，并且所述输出柱20的最小直径(比如圆台形输出柱的顶部直径)大于或等于所述熔接柱的最大直径(比如圆台形熔接柱的底部直径)。此时，所述输出柱20的圆环状输出端面外圈212直径d2<＝10mm，输出端面内圈211直径d3<＝4mm，所述凹槽22的深度h3<＝6mm，并且所述凹槽的深度h3<＝所述输出柱的长度h2。
[0030]
在一个优选的实施例中，所述凹槽22为顶部朝向所述熔接柱10的圆锥形或者圆台形，所述凹槽22的轴线与所述输出柱20的轴线在同一直线上。
[0031]
在一个实施例中，所述熔接柱和所述输出柱为纯石英柱体，所述纯石英的折射率为1.457。
[0032]
需要说明的是，本实用新型公开的用于光纤激光器输出的石英柱，也可以是一个柱体(比如一个圆台形或圆柱形)，但是包括熔接柱和输出柱这两个部分。熔接柱和输出柱的形状也不限于上述描述的形状。
[0033]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体的实施例进一步说明本实用新型的技术方案。但是本实用新型不限于所列出的实施例。
[0034]
实施例一
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请参考图1，所述用于光纤激光器输出的石英柱，包括圆柱形熔接柱10和圆柱形输出柱20，所述凹槽22为圆锥形，熔接柱10长度h1＝3mm，直径d1＝2.5mm。输出柱20的长度h2＝17mm，直径d2＝10mm。圆锥形的凹槽的高h3＝6mm，开口直径(底面直径)d3＝4mm。所述熔接柱10和输出柱20为折射率是1.457的纯石英。
[0036]
实施例二
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请参考图2，所述用于光纤激光器输出的石英柱，包括圆台形熔接柱10和圆柱形输出柱20，所述凹槽22为圆台形，熔接柱10长度h1＝3mm，顶面直径为2.5mm，底面直径为10mm。输出柱20的长度h2＝17mm，直径d2＝10mm。圆台形的凹槽的高h3＝6mm，底面直径d3＝4mm。所述熔接柱10和输出柱20为折射率是1.457的纯石英。
[0038]
以上所述，仅为本实用新型两个具体的应用实例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，凡采用本实用新型的设计思路，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，以及任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。