一种高功率扩束准直器和连接器制造技术

本实用新型专利技术提供一种高功率扩束准直器和连接器。高功率扩束准直器包括光纤、光纤端面熔接的直径大于纤芯光折射率与纤芯相同的玻璃棒、光纤置于插芯的芯孔中，玻璃棒端面外有准直光束的透镜，插芯和透镜固定于外封管中。本技术方案中，由于玻璃棒与纤芯折射率相同且熔接在一起，相当于纤芯直径扩大，不会产生局部的能量集中，玻璃棒出射的是扩大了光斑的扩散光束，经过透镜再准直为与插芯内孔同向的平行光束。高功率扩束连接器，是将前述的准直器两个相向同轴对准耦合后固定，即构成连接器。即构成连接器。即构成连接器。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率扩束准直器和连接器


[0001]本技术属于光学器件
，特别涉及一种高功率扩束准直器和连接器。

技术介绍

[0002]在某些应用场合，对高功率光纤系统的互联提出了更高的要求。在工业激光加工领域，常规的高功率连接方式一般采用SMA905连接器，也叫HPSMA905。该连接器采用金属插芯，方便散热，同时由于金属插芯的同心度较差，一般只适合于大芯径传能光纤，采用端面对接方式。随着光通讯市场的发展和光纤激光器，比如超快激光器的发展，在小芯径多模光纤，甚至是单模（保偏）光纤中的传输功率越来越高。如用于城域网的高增益光纤放大器，其输出功率可以达到瓦级，常规连接器已经满足不了实际应用的需求。
[0003]本专利提出一种新型的高功率扩束准直器，以及用此准直器制成的高功率扩束连接器，以克服现有技术的不足。

技术实现思路

[0004]首先介绍本技术的技术原理。
[0005]如图1所示，常规小芯径光纤1的连接采用端面接触方式，使纤芯11接触。当传输高功率光束时，由于纤芯直径很细，所以功率密度高。另一方面由于端面研磨都会存在微小划痕，或者外来脏污，进一步造成功率密度在局部集中，逐渐在端面形成不可逆转的破坏。如图2所示，可在光纤1端面熔接直径大于纤芯11直径的与纤芯同折射率的玻璃（或石英，下同）棒2，增加光束在玻璃棒端面的光斑大小（图中喇叭形虚线表示扩束光），从而降低出射端面的功率密度，从而提高承受功率。这时从玻璃棒出射的光为发散光，不能直接耦合。但可以通过透镜将光束准直，使之可以耦合。利用该原理可制成高功率扩束准直器，再利用该种准直器生成连接器进行市功率光传输。
[0006]以下说明本技术的具体技术方案。
[0007]一种高功率扩束准直器，包括光纤、光纤端面熔接的直径大于纤芯光折射率与纤芯相同的玻璃棒、光纤置于插芯的芯孔中，玻璃棒端面外有准直光束的透镜，插芯和透镜固定于外封管中。本技术方案中，由于玻璃棒与纤芯折射率相同且熔接在一起，相当于纤芯直径扩大，不会产生局部的能量集中。从光纤纤芯出射光，经过玻璃棒后，光束发散角很大，可以利用很短的玻璃棒，大幅增加出射端面的光斑大小，从而大大降低了出射端面的光功率密度，再通过镀增透膜，可以大幅提高光纤端面的耐受功率。玻璃棒出射的是扩大了光斑的扩散光束，经过透镜再准直为与插芯内孔同向的平行光束。
[0008]一种优选方案，所述的玻璃棒与光纤同直径，与光纤同置于插芯的芯孔中。更进一步，玻璃棒的端面与插芯端面齐平。该方案利于稳定固定光纤和玻璃棒。
[0009]另一种优选方案，所述的光纤与玻璃棒的熔接部位突出于插芯端面。这样的目的是让靠近熔接部位的周围没有胶水（芯孔中会用胶水固定光纤）。在高功率光束耦合到光纤中的时候，不能耦合的部分会散射消耗在光纤周围，当能量过高，这部分能量被光纤周围的
胶水吸收，会气化胶水，从而污染玻璃棒端面，造成失效。本方案让靠近熔接部位的周围没有胶水，则当然不会发生胶水气化。
[0010]再一种优选方案是，所述的外封管为法兰型封管，透镜在封管的近法兰盘一端。该方案中使得准直后光束的出射方向完全垂直于法兰端面，会方便该准直器与其他器件的耦合连接。
[0011]本技术还提供一种使用上述高功率扩束准直器的高功率扩束连接器。
[0012]方案1：两个同规格（指外封管外径）的准直器相向置于V型槽中，调节对准使光束耦合，与V型槽固定连接。
[0013]本技术所说的固定（连接），是使相对位置固定，根据实际需要可以是可拆卸（如插接）连接或不可拆卸（如胶接）连接。
[0014]方案2：两个准直器置于同轴的套管中，调节对准使光束耦合，与套管固定连接。本方案中两个准直器可以是同规格的，这时套管为等内径的；两个准直器也可以是不同规格的，这时套管两侧为适应两个准直器的同轴但不同内径的。
[0015]方案3，两个法兰型外套管的准直器，相向对准贴合固定连接。
[0016]本技术，通过熔接玻璃棒扩束的方式，解决了现有技术小芯径光纤的连接在传输大功率光时的不足。
附图说明
[0017]图1，现有技术小芯径光纤的连接示意图；
[0018]图2，本技术原理示意图；
[0019]图3，本技术的准直器实施例1的示意图；
[0020]图4，本技术的准直器实施例2的示意图；
[0021]图5，本技术的准直器实施例3的示意图；
[0022]图6，本技术的连接器实施例1的示意图；
[0023]图7，本技术的连接器实施例2的示意图；
[0024]图8，本技术的连接器实施例3的示意图。
[0025]图中：1
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光纤、11
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纤芯，2
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玻璃棒，3
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插芯，4
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透镜，5
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外封管、51
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法兰型外封管，6
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V型槽，7套管，a和b
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一对耦合的高功率扩束准直器。
具体实施方式
[0026]（一）高功率扩束准直器
[0027]实施例1
[0028]如图3。一种高功率扩束准直器，包括光纤1、光纤端面熔接的直径等于纤芯11的直径且光折射率与纤芯11折射率相同的玻璃棒2，光纤置于插芯3的芯孔中，玻璃棒2端面与插芯3端面齐平，玻璃棒2端面外有用于准直光束的透镜4，插芯3和透镜4固定于外封管5中，外封管5为等外径的同轴直管。
[0029]实施例2
[0030]如图4。本实施例与实施例1的区别在于，所述的光纤1与玻璃棒2的熔接部位突出于插芯3的端面。
[0031]实施例3
[0032]如图5。本实施例与实施例1或2的区别在于，所述的外封管为法兰型外封管51，透镜在法兰型外封管的近法兰盘一端。
[0033]（二）使用上述高功率扩束准直器的高功率扩束连接器
[0034]实施例1
[0035]如图6。图中a和b是一对耦合的高功率扩束准直器。两个如前述（一）中实施例1或2的高功率扩束准直器a和b，外封管外径相同，相向置于V型槽6中，调节对准，保证两个准直器的外封管物理同轴使光束耦合，固定外封管于V型槽6。
[0036]实施例2
[0037]如图7。图中a和b是一对耦合的高功率扩束准直器。两个如前述（一）中实施例1或2的高功率扩束准直器a和b准直器相向置于同轴的套管7中，调节对准保证两个准直器的外封管物理同轴，使光束耦合，固定。图7中的两个准直器是同规格的，这时套管为等内径的；两个准直器也可以是不同规格的，这时套管两侧为适应两个准直器的不同内径但同轴的。
[0038]实施例3
[0039]如图8。两个如前述（一）中实施例3的法兰型外套管的准直器，相向同轴对准贴合固定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率扩束准直器，包括插芯（3）、固定于插芯（3）的芯孔中的光纤（1）、外封管（5），其特征在于：光纤（1）的端面熔接有直径大于纤芯（11）直径的玻璃棒（2），玻璃棒（2）端面外有用于准直光束的透镜（4）。2.根据权利要求1所述的一种高功率扩束准直器，其特征在于：所述玻璃棒（2）直径与纤芯（11）的直径相同且光折射率与纤芯（11）折射率相同，玻璃棒（2）端面与插芯（3）端面齐平，外封管（5）为等外径的同轴直管。3.根据权利要求1所述的一种高功率扩束准直器，其特征在于：所述的光纤（1）与玻璃棒（2）的熔接部位突出于插芯（3）的端面。4.根据权利要求1所述的一种高功率扩束准直器，其特征在于：所述的外封管为法兰型外封管（51），透镜（4）在法兰型外封管（51）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金新刚，
申请(专利权)人：嘉兴旭锐电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：