三包层光纤的制作方法

本发明涉及光纤、光耦合到光纤以及增强光耦合到光纤的光纤配置。

背景技术：

1、基于红外(ir)(例如，波长大于700nm，特别是波长大于1000nm)的增材制造系统(additive manufacturing systems)，除了其他方面，存在两个缺点，这限制了构建体积和构建速度。

2、如本文所用，除非另有明确说明，否则“uv”、“紫外光”、“uv光谱”和“光谱的uv部分”以及类似术语，应赋予其最广泛的含义，并且包括波长约10nm至约400nm和10nm至400nm的光。

3、如本文所用，除非另有明确说明，否则术语“高功率”、“多千瓦”和“多kw”激光和激光束以及类似的此类术语表示和包括激光束、以及提供或传送激光束的系统，该激光束具有至少1kw(非低功率，例如，不少于1kw)、至少2kw(例如，不少于2kw)、至少3kw(例如，不小于3kw)、大于1kw、大于2kw、大于3kw、约1kw至约3kw、约1kw至约5kw、约2kw至约10kw的功率和在这些范围内的其他功率以及更大的功率。

4、如本文所用，除非另有明确说明，否则术语“可见”、“可见光谱”和“光谱的可见部分”以及类似术语，应赋予其最广泛的含义，并且包括波长约380nm至约750nm和约400nm至700nm的光。

5、如本文所用，除非另有说明，否则“光学连接器”、“光纤连接器”、“连接器”和类似术语将被赋予其最广泛的可能含义，并且包括激光束被或可被从其传送的任何部件，激光束可传送到其内的任何部件，和传送或接收或传送和接收与例如自由空间(其包括真空、气体、液体、泡沫和其他非光学部件材料)相关的激光束的任何部件，光学部件，波导，光纤以及前述部件的组合。

6、如本文所用，除非另有明确说明，否则部件(例如光纤)的术语“近端”是指当部件与激光源进行光学通信时，最靠近激光源的一端，例如接收激光束的一端。如本文所用，除非另有明确说明，否则部件(例如光纤)的术语“远端”是指当部件与激光源进行光学通信时，光学上离激光源最远的一端，例如从其发射或传送激光束的一端。

7、如本文所用，除非另有明确说明，否则术语“蓝色激光束”、“蓝色激光”和“蓝色”应给出其最广泛的含义，并且通常指的是提供激光束的系统，激光束，提供(例如传送)激光束的激光源，例如激光器和二极管激光器，或波长为约400nm至约500nm的光。

8、如本文所用，除非另有明确说明，否则术语“绿色激光束”、“绿色激光”和“绿色”应给出其最广泛的含义，并且通常指的是提供激光束的系统，激光束，提供(例如传送)激光束的激光源，例如激光器和二极管激光器，或波长为约500nm至约575nm的光。

9、通常，除非另有说明，否则本文所用的术语“约”意在涵盖±10％的方差或范围，涵盖与得到所述值相关的实验或仪器误差，并且优选地涵盖其中较大者。

10、除非另有说明，否则本文的数值范围的叙述仅旨在作为一种单独地指代落入该范围内的每个单独值的速记方法。除非本文另有说明，否则在范围内的每个单独值均并入到说明书中，如在本文中被单独引用一样。

11、本发明背景部分旨在介绍与本发明的实施例相关的本领域的各个方面。因此，本节前面的讨论为更好地理解本发明提供了框架，而不应视为对现有技术的承认。

技术实现思路

1、本发明使本领域进步并解决了长期存在的将光，特别是高功率激光束有效耦合到光纤中并通过这些光纤来传输光的需求。本发明通过提供本文所教导和公开的制品、设备和工艺，尤其是使本领域进步并解决了这些问题和需求。

2、提供了使用三包层光纤来保护激光，以免激光与壳体或壳体中的材料的相互作用。

3、进一步地，还提供了二次包层的使用，以保护光，以免光与污染物或其他材料相互作用，这样的相互作用会导致对光纤的热损伤、光损伤或损伤。由于包层界面处的光相互作用，材料从污染物中脱气(outgassing)而产生的功能。

4、此外，还提供了带有可选端盖的三包层光纤设计。

5、还更进一步地，提供了具有一个或多个以下特征的这些方法、光纤和组件：其中包层限定外表面；并且，其中该外表面具有污染物。

6、还提供了一种光纤连接器组件，其具有：具有近端和远端的三包层光纤，在近端和远端之间限定了长度；该光纤具有纤芯、与纤芯直接接触的内包层、邻近内包层的第二包层和邻近第二包层的外包层；其中沿着光纤长度的近端部分，外包层已经被去除，从而限定光纤的近端长度并暴露沿着近端长度的第二包层的外表面，该外表面具有污染物；并且，该近端长度位于连接器的内腔中，由此污染物位于连接器的内表面和第二包层的外表面之间；由此，污染物被第二包层屏蔽，使污染物不受内包层中的激光能量的影响；从而最大程度降低来自激光-污染物相互作用的有害热效应。

7、另外，提供了具有一个或多个以下特征的这些方法、光纤和组件：其中连接器具有端盖，光纤的近端光学连接到端盖；其中光纤的远端光学连接到单包层光纤；其中光学连接是接头；其中单包层光纤具有模态消除器；其中污染物覆盖光纤的近端长度的超过约5％的表面；并且其中污染物覆盖与连接器的内表面接触的超过约10％的外部光纤表面。

8、此外，提供了一种光纤连接器组件，其具有：具有近端和远端的光纤，在近端和远端之间限定了长度；该光纤具有纤芯、与纤芯直接接触的内包层、邻近内包层的第二包层；该第二包层具有沿光纤的长度的区域，其中光纤的外表面被污染物污染，所述污染物在与激光束相互作用时导致光纤的热降解；由此限定外部的受污染区域；并且，外部的受污染区域与连接器的内表面直接接触；由此，污染物被第二包层屏蔽，使污染物不受内包层中的激光能量影响；从而防止光纤的热降解。

9、另外，提供了通过这些组件来传输激光束的方法；其中所述激光束具有一个或多个以下特征：约1w至约10kw的功率；约1w至50kw的功率；约5w至2kw的功率；蓝色波长；蓝绿色波长；绿色波长；并且其中组件不会发生热降解。

10、此外，提供了一种制造受污染的光学连接器的方法，该光学连接器在传输激光束时不会热降解，该方法包括：获得三包层光纤；该光纤具有纤芯、邻近纤芯的内包层、邻近内包层的第二包层和邻近第二包层的外包层；去除外包层的一部分，从而暴露第二包层的表面；第二包层的表面具有污染物，从而限定了受污染的外表面；以及，将光纤的近端插入连接器中；其中受污染表面的至少一部分与连接器的内表面直接接触；由此，污染物被第二包层屏蔽，使污染物不受内包层中的激光能量影响；从而防止激光-污染物相互作用的有害热效应。

11、更进一步，提供了通过具有三包层光纤的受污染的光学连接器组件来传输功率为约10w至约20kw的激光束，而不会由于组件中的污染而对光纤或连接器造成有害的热效应。

12、此外，提供了具有一个或多个以下特征的方法、光纤和组件：如权利要求11的方法，其中污染物位于光纤的外表面和连接器的主体的内表面之间。

13、此外，提供了具有一个或多个以下特征的这些方法、光纤和组件：其中激光能量被传输至少1000小时的总持续时间，而不会引起有害的热效应；其中激光能量被传输至少100小时的总持续时间，而不会引起有害的热效应；其中激光能量被传输至少500小时的总持续时间，而不会引起有害的热效应；其中激光能量被传输至少1000小时的总持续时间，而不会引起有害的热效应；其中激光束被传输激光系统的1至500个工作循环(duty cycle)，而不会引起有害的热效应；其中激光束被传输激光系统的1至2000个工作循环，而不会引起有害的热效应；其中激光束被传输激光系统的超过500个工作循环，而不会造成有害影响；其中激光束被传输激光系统的超过1000个工作循环，而不会引起有害的热效应；并且其中激光束被传输激光系统的超过5000个工作循环，而不会引起有害的热效应。

14、更进一步，提供了一种组装用于激光系统的组件的方法，该组件被配置用于具有约50w至约50kw功率的激光束，该方法具有以下步骤：提供具有纤芯、包围纤芯的第一包层、包围第一包层的第二包层和包围第二包层的外层的光纤；去除外层，从而暴露第二包层的外表面；由此污染物与外表面相关；将光纤插入具有空腔的结构中，空腔限定了内表面；留下至少约100％的与外表面相关的污染物；将光纤插入空腔，由此污染物位于外表面和内表面之间；其中所述光纤能够接收和传送功率为约50w至约50kw的激光束，而不会被激光束和污染物之间的相互作用损坏。

15、更进一步，提供了具有一个或多个以下特征的这些方法、光纤和组件：其中外表面不能被清洁；其中外表面不被抛光；其中内表面具有与其相关的污染物；其中内表面不被清洁；其中90％的污染物被留下；其中80％的污染物被留下；其中50％的污染物被留下；其中20％的污染物被留下；其中污染物在外表面上；其中污染物嵌入外表面中；其中在插入之后，污染物嵌入内表面和外表面中；其中该结构是套圈；其中内表面和外表面直接接触；其中激光功率为约50w至1kw；其中激光功率为约1w至10w；其中功率为约100w至约500w；其中功率为约100w至约200w；其中功率为约150w；并且其中功率为约1kw至约20w。