光纖耦合器制造技術

一種光學組件，所述光學組件包括多個輸入，所述輸入包括具有非圓形核心截面的光纖維，所述纖維具有用于從對應的二極管發(fā)射器接收光的近極端以及末端，所述纖維在它們的末端結(jié)合并與具有圓形核心截面的單個輸出纖維接合，從而使用結(jié)合了來自多個二極管發(fā)射器的光并且通過所述單個輸出纖維輸出。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及光學設備。具體地講，本專利技術涉及一種用于將諸如激光二極管的多個發(fā)射二極管(emitter diode)的輸出結(jié)合為單個輸出的結(jié)合器。
技術介紹
高功率的二極管激光器制造商通常使用二極管激光條作為激光器的主要激光功率源，利用自由空間微光學方法來結(jié)合多個單獨的激光發(fā)射器，以適合于直接使用或適用于進入束傳輸纖維。然而，這涉及使用多個精密排列的組件，導致高度的復雜性以及高成本。由于簡化了所需要的光學布置，所以單個發(fā)射器的纖維耦合以及后續(xù)的纖維結(jié)合是具有吸引力的方式。然而，大多數(shù)方案采用圓形核心截面的光纖，這樣引起明顯的亮度損·失，通常導致30倍的亮度損失。該問題的一種解決方案是采用矩形核心截面的纖維，由于這種幾何結(jié)構(gòu)更好地與來自單發(fā)射激光二極管的不對稱輸出匹配。這樣亮度損失被大大減少，通常為10倍因數(shù)。對于許多應用，將多個單發(fā)射器纖維耦合的激光二極管的輸出組合為單個大直徑的輸出纖維是有利的。這種輸出纖維通常需要具有圓形的截面。多個纖維耦合的單發(fā)射器的結(jié)合可包括多于一個的纖維結(jié)合階段。這種纖維結(jié)合方案的一個缺點為每個結(jié)合階段存在明顯的亮度損失。這種亮度損失是由于輸入纖維的核心的結(jié)合的截面面積與輸出纖維的核心的截面面積失配造成的。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術致力于提供一種改進的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)較好地保持結(jié)合的纖維耦合的單發(fā)射激光二極管的亮度，尤其是直接二極管系統(tǒng)和纖維激光器。更具體地講，本專利技術描述了纖維結(jié)合方法，所述方案將一個以上的矩形核心截面的輸入纖維結(jié)合為圓形核心截面的單個輸出纖維。根據(jù)本專利技術，在第一方面，提供一種光學結(jié)合器，所述光學結(jié)合器包括多個輸入，所述輸入包括具有非圓形核心截面的光纖維，所述纖維具有用于從對應的二極管發(fā)射器接收光的近極端以及末端，所述纖維在它們的末端結(jié)合并與具有圓形核心截面的單個輸出纖維接合，從而使用結(jié)合了來自多個二極管發(fā)射器的光并且通過所述單個輸出纖維輸出。所述輸入纖維的截面優(yōu)選是矩形或基本矩形。所述輸出纖維的截面優(yōu)選是圓形或基本圓形。外部毛細管可以布置為從外圍至少圍繞纖維堆或纖維束的末端、和/或圍繞所有纖維的末端。根據(jù)本專利技術，在另一方面，提供了一種形成光學結(jié)合器的方法，所述光學結(jié)合器包括非圓形截面的多個輸入光纖維，所述纖維具有用于從對應的二極管發(fā)射器接收光的近極端以及末端，所述纖維在它們的末端結(jié)合并與具有圓形核心截面的單個輸出纖維接合，從而使用結(jié)合了來自多個二極管發(fā)射器的光并且通過所述單個輸出纖維輸出。優(yōu)選地，所述輸入纖維的截面是矩形或基本矩形。所述輸出纖維的截面優(yōu)選是圓形或基本圓形。外部毛細管可以安裝至少圍繞纖維的熔合以形成結(jié)合器的部分。可選地，和/或另外地，毛細管可以安裝為圍繞每個纖維堆疊或纖維束。附圖說明現(xiàn)在將參照示意性的附圖僅通過示例的方式描述本專利技術的實施例，在附圖中 圖I示出了結(jié)合器布置；圖2示出了光纖布置的橫截面；圖3示出了光纖布置的橫截面；圖4 (a)至圖4 (d)示出了制造步驟；圖5示出了 5根矩形纖維的I個線性堆疊；圖6示出了 7根纖維的堆疊(stack)；圖7示出了 15根纖維的陣列；圖8示出了 7根圓形纖維的陣列；圖9示出了 3根圓形纖維的陣列；圖10示出了 9根矩形纖維的陣列；圖11示出了輸入纖維不按堆疊布置的布置。具體實施例方式參照圖1，示出了通常的布置。布置單發(fā)射器激光二極管D1、D2........Dn的陣列A來將激光器輸出發(fā)射到N根矩形或其它通常的拉長截面的纖維FI、F2........Fn的陣列，每個二極管向?qū)睦w維FI、F2.........Fn發(fā)射。請注意，在特定的實施例中，可以僅有兩根這種纖維或兩根以上任何數(shù)量的纖維。來自激光的輸出被發(fā)射到纖維的自由近極端4。在它們的對應的末端6，纖維FI、F2........Fn被熔合在一起成為圓形纖維8，然后攜載來自二極管的組合的激光或者其它光能。因此，在輸入纖維被熔合并且接合到輸出纖維的位置形成結(jié)合器7。 單個圓形纖維8提供攜載N倍于激光二極管的組合輸出的輸出。這種技術可單獨應用或應用于泵送纖維激光器或用于其它目的。輸入纖維Fl到Fn的橫截面及其長寬比被設計為與之前的圓形設計相比，其與二極管端面的幾何結(jié)構(gòu)更好地匹配。矩形或基本矩形是最優(yōu)選地。例如，這些橫截面可以具有彎曲的端部或拐角，但基本上仍然是矩形。具有矩形或其它延長截面的纖維降低在纖維結(jié)合階段的光損失。相信的是，保持亮度的因數(shù)可以比圓形纖維大5 10倍，盡管可能高于或低于這個范圍。將兩根或兩根以上輸入纖維的輸出結(jié)合到單個輸出光纖的步驟通常導致光亮度的減小，這是由于輸入纖維的核心的結(jié)合的截面面積小于或等于輸出纖維的核心的截面面積。換句話說，結(jié)合器的填充因子(等于輸入核心截面面積與輸出核心截面面積的比)的值小于或等于I (unity)。下面的等式針對具有i個單根輸入纖維的結(jié)合器對此進行了描述，其中，Ai為單根纖維的核心截面面積，B為輸出纖維的核心截面面積權(quán)利要求1.一種光學組件，所述光學組件包括具有多個輸入的結(jié)合器，所述輸入包括具有非圓形核心截面的光纖維，所述纖維具有用于從對應的二極管發(fā)射器接收光的近極端以及末端，所述纖維在它們的末端結(jié)合并與具有圓形核心截面的單個輸出纖維接合，從而使用結(jié)合了來自多個二極管發(fā)射器的光并且通過所述單個輸出纖維輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述光學組件，其中，所述結(jié)合器的填充因子超過O.64。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述光學組件，其中，所述非圓形纖維是任意布置的。4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述光學組件，其中，所述輸入纖維布置在一個或更多的堆疊或束中。5.根據(jù)任何一項前面的權(quán)利要求所述的設備，其中，纖維的截面是矩形或基本矩形。6.根據(jù)任何一項前面的權(quán)利要求所述的組件，其中，外部毛細管布置在纖維周圍。7.根據(jù)任何一項前面的權(quán)利要求所述的組件，其中，外部毛細管布置在每個纖維堆疊或每個纖維束周圍。8.根據(jù)任何一項前面的權(quán)利要求所述的組件，所述組件包括多疊的纖維堆疊。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，所述組件在結(jié)合部分包括布置成三疊結(jié)構(gòu)的五個纖維堆疊。10.根據(jù)任何一項前面的權(quán)利要求所述的組件，所述組件包括一個或多個由七根纖維組成的堆疊。11.一種形成光學結(jié)合器的方法，所述光學結(jié)合器包括多個輸入，所述輸入包括具有非圓形核心截面的光纖維，所述纖維具有用于從對應的二極管發(fā)射器接收光的近極端以及末端，所述纖維在它們的末端結(jié)合并與具有圓形核心截面的單個輸出纖維接合，從而使用結(jié)合了來自多個二極管發(fā)射器的光并且通過所述單個輸出纖維輸出。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述結(jié)合器的填充因子超過O.64。13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中，所述輸入纖維的截面是矩形或基本矩形。14.根據(jù)權(quán)利要求11 13中的任一項所述的方法，其中，所述纖維形成為一個或多個堆疊。15.根據(jù)權(quán)利要求11 14中的任一項所述的方法，其中，所述纖維布置為五個的堆疊和/或七個的堆疊。16.根據(jù)權(quán)利要求11 15中的任一項所述的方法，其中，多個堆疊設置為旋轉(zhuǎn)對稱。17.根據(jù)權(quán)利要求11 16中的任一項所述的方法，其中，所述方法包括安裝在所述纖維的熔合以形成結(jié)合器的至少一部分周圍的毛細管。18.根據(jù)權(quán)利要求11 17中的任一項所述的方法，其中，毛細管安裝在每個纖維堆疊本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：伊恩·伯恩羅伊德，格林·愛德華茲，史蒂夫·凱恩，李成，
申請(專利權(quán))人：GSI集團有限公司，
類型：
國別省市：