一种光子晶体光纤端帽制造技术

本发明专利技术提供了一种光子晶体光纤端帽，包括光子晶体光纤，包括纤芯和规则排列的空气孔；第一石英管，同轴套设于光子晶体光纤上，并与光子晶体光纤熔接；第二石英管，同轴套设于第一石英管上，并与第一石英管熔接；其中，光子晶体光纤、第一石英管和第二石英管的一端平齐，且有Do1＜Di2，Dg＜Di1，Lg＞Ls1＞Ls2，其中Di1，Do1分别为第一石英管的内径和外径，Di2为第二石英管的内径，Dg为光子晶体光纤的外径，Lg、Ls1、Ls2分别表示光子晶体光纤、第一石英管和第二石英管的长度，本发明专利技术解决了现有光子晶体光纤端帽在熔接时容易造成空气孔坍塌而导致大的连接损耗问题，获得高质量的端帽结构。

A Photonic Crystal Fiber Endcap

The invention provides a photonic crystal fiber end cap, which comprises a photonic crystal fiber, including a core and regularly arranged air holes; a first quartz tube, coaxially sleeved on the photonic crystal fiber, and fused with the photonic crystal fiber; a second quartz tube, coaxially sleeved on the first quartz tube, and fused with the first quartz tube; and a photonic crystal fiber, the first quartz tube and the second quartz tube. One end of the quartz tube is even, and Do1 < Di2, Dg < Di1, Lg > Ls1 > Ls2. Di1 and Do1 are the inner diameter and outer diameter of the first quartz tube, Di2 is the inner diameter of the second quartz tube, Dg is the outer diameter of the photonic crystal fiber, Lg, Ls1 and Ls2 represent the length of the photonic crystal fiber, the first quartz tube and the second quartz tube respectively. The invention solves the problem that the end cap of the existing photonic crystal fiber is fused. It is easy to cause the collapse of air holes and lead to the problem of large connection loss, so as to obtain high quality end cap structure.

【技术实现步骤摘要】
一种光子晶体光纤端帽
本专利技术涉及光纤端帽，特别是一种光子晶体光纤端帽。
技术介绍
近年来，光子晶体光纤在高功率光纤激光器中的应用引起了人们广泛的兴趣，采用光子晶体光纤可以实现大模场面积的单模传输，可以获得具有更高数值孔径的双包层光纤，从而有利于提高泵浦光的聚光效率和转换效率以及更高功率的激光输出。由于纤芯可以做得很大，光子晶体光纤也适合用于传输高功率激光，从而减小由于激光功率密度过大而引起的非线性效应对激光质量的影响和光纤损伤。如同普通传能光缆一样，光子晶体光纤在输出端需要连接端帽，以减小高功率激光对光纤端面的损伤。理论上，可以直接将光子晶体光纤与石英端帽直接熔接以形成端帽结构。但是，光子晶体光纤与石英端帽直接熔接时，其熔接时发生孔的塌陷等均会影响到输出光的形状和传输损耗，因而，需要对其熔接过程进行精确控制，同时，还需要保证光子晶体光纤受到均匀加热，以避免形成非均匀或非对称的光纤端面。因而，由于空气孔的存在，光子晶体光纤在熔接时通常要比普通光纤之间的熔接困难，且具有更大的熔接损耗。这给光子晶体光纤在高功率激光传输中的应用带来了一定的困难。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种光子晶体光纤端帽，解决现有光子晶体光纤端帽在熔接时容易造成空气孔坍塌而导致大的连接损耗问题。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种光子晶体光纤端帽，包括光子晶体光纤，包括纤芯和规则排列在石英基质上的空气孔；第一石英管，同轴套设于所述光子晶体光纤上，并与所述光子晶体光纤熔缩，所述光子晶体光纤与所述第一石英管对应部分内的空气孔完全融缩；第二石英管，同轴套设于所述第一石英管上，并与所述第一石英管熔缩；其中，所述光子晶体光纤、所述第一石英管和所述第二石英管的一端平齐，且有Do1＜Di2，Dg＜Di1，Lg＞Ls1＞Ls2，其中Di1，Do1分别为所述第一石英管的内径和外径，Di2为所述第二石英管的内径，Dg为所述光子晶体光纤的外径，Lg、Ls1、Ls2分别表示所述光子晶体光纤的长度、所述第一石英管的长度和所述第二石英管的长度。优选地，所述第一石英管的内径Di1和所述光子晶体光纤的外径Dg满足：Di1-Dg＜50μm。优选地，所述第二石英管的内径Di2和第一石英管的外径Do1满足：Di2-Do1＜200μm。优选地，所述第一石英管的长度Ls1满足，Ls1＝(Dp-Ds)/(2tanβ),其中Ds、Dp分别是所述光子晶体光纤的基模模场直径和所述端帽输出端光斑直径，β为所述光子晶体光纤基模的传播常数。优选地，所述第二石英管的长度Ls2满足，Ls2＞Ls1-(Do1-Ds)/(2tanβ),其中Dp是所述端帽输出端光斑直径，β为所述光子晶体光纤基模的传播常数。优选地，所述第一石英管的外径Do1、所述光子晶体光纤的外径Dg满足，8Dg＞Do1＞2.5Dg。优选地，所述第一石英管的外径Do2、所述端帽输出端光斑直径Dp满足，Do2＞4.29Dp。优选地，所述纤芯由纯石英组成。本专利技术的有益效果：1)本专利技术将光子晶体光纤与第一石英管嵌套，第一石英管与第二石英管套接以制备光子晶体光纤端帽，克服了现有技术中光子晶体光纤端帽在熔接时容易造成空气孔坍塌而导致大的连接损耗，以光子晶体光纤与石英管嵌套的方法再经熔缩实现光子晶体光纤与石英管组成端帽结构，从而获得高质量的端帽结构，为基于光子晶体光纤的高功率的激光传输提供理想方案。2)本专利技术采用光子晶体光纤与石英管嵌套组成端帽结构，其熔接面为光子晶体光纤的外侧面与第一石英管的内壁。同时，在熔缩过程中，光子晶体光纤在第一石英管内部部分的空气孔也发生熔缩，由于光子晶体光纤由基质材料和空气孔组成，因而，经熔缩后，光子晶体光纤成为无芯光纤，从光子晶体光纤传输过来的光将在无芯光纤区域首先发生扩展，再进一步扩展到石英管区域。由于光从光子晶体光纤首先是进入到无芯光纤，经过一段距离传输，使光从光子晶体光纤的小纤芯传输转变为无芯光纤的大纤芯传输，降低光功率密度，再进一步，激光进入石英管与无芯光纤组成的端帽以后，光场进一步展开，从而降低输出端面的光功率密度。激光从无芯光纤向石英管扩展时，由于光是从无芯光纤侧面输出，其侧面面积远大于无芯端面面积，因此可有效避免激光从光纤向端帽传输时的损伤问题。由于采用熔缩的方法将无芯光纤与石英管熔合在一起，其热源先经石英管再传到无芯光纤，熔接面不需要直接面对热源，可以使熔接面的温度场更为均匀，从而提高熔接质量。相比于直接将光子晶体光纤与石英管熔接相比，其制作工艺在参数控制方面更为简单。附图说明图1为根据本专利技术实施例的光子晶体光纤端帽的组成示意图。图2为根据本专利技术实施例的光子晶体光纤端帽的结构示意图。图3中(a)为光在光子晶体光纤中的模场分布，(b)为光在本专利技术实施例的端帽输出面的模场分布。图4为根据本专利技术实施例的激光进入端帽后，在无芯光纤中的能量与总能量之比的曲线。附图标记：1.第一石英管；2.第二石英管；3.光子晶体光纤。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面首先结合附图具体描述根据本专利技术实施例的光子晶体光纤3端帽。请参阅图1和图2，根据本专利技术实施例的光子晶体光纤3端帽，包括光子晶体光纤3、第一石英管1和第二石英管2。具体地，光子晶体光纤3包括纤芯和规则排列在石英基质上的空气孔，纤芯由纯石英组成。第一石英管1同轴套设于光子晶体光纤3上，并与光子晶体光纤3熔接，第二石英管2同轴套设于第一石英管1上，并与第一石英管1熔接，光子晶体光纤3、第一石英管1和第二石英管2的一端平齐，且第一石英管1内部的光子晶体光纤3的空气孔完全融缩，使得该部分光子晶体光纤3成为无芯光纤。为了避免端帽上的传输损耗和光斑畸变，需保证端帽具有足够大的外径，而石英管外径较粗时，其小内径的制备和精度控制存在困难，并且由石英管和光子晶体光纤3的热传导特性，当第一石英管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光子晶体光纤端帽，其特征在于，包括：光子晶体光纤，包括纤芯和规则排列在石英基质上的空气孔；第一石英管，同轴套设于所述光子晶体光纤上，并与所述光子晶体光纤熔缩，所述光子晶体光纤与所述第一石英管对应部分内的空气孔完全融缩；第二石英管，同轴套设于所述第一石英管上，并与所述第一石英管熔缩；其中，所述光子晶体光纤、所述第一石英管和所述第二石英管的一端平齐，且有Do1＜Di2，Dg＜Di1，Lg＞Ls1＞Ls2，其中Di1，Do1分别为所述第一石英管的内径和外径，Di2为所述第二石英管的内径，Dg为所述光子晶体光纤的外径，Lg、Ls1、Ls2分别表示所述光子晶体光纤的长度、所述第一石英管的长度和所述第二石英管的长度。

【技术特征摘要】
1.一种光子晶体光纤端帽，其特征在于，包括：光子晶体光纤，包括纤芯和规则排列在石英基质上的空气孔；第一石英管，同轴套设于所述光子晶体光纤上，并与所述光子晶体光纤熔缩，所述光子晶体光纤与所述第一石英管对应部分内的空气孔完全融缩；第二石英管，同轴套设于所述第一石英管上，并与所述第一石英管熔缩；其中，所述光子晶体光纤、所述第一石英管和所述第二石英管的一端平齐，且有Do1＜Di2，Dg＜Di1，Lg＞Ls1＞Ls2，其中Di1，Do1分别为所述第一石英管的内径和外径，Di2为所述第二石英管的内径，Dg为所述光子晶体光纤的外径，Lg、Ls1、Ls2分别表示所述光子晶体光纤的长度、所述第一石英管的长度和所述第二石英管的长度。2.根据权利要求1所述的光子晶体光纤端帽，其特征在于，所述第一石英管的内径Di1和所述光子晶体光纤的外径Dg满足：Di1-Dg＜50μm。3.根据权利要求1所述的光子晶体光纤端帽，其特征在于，所述第二石英管的内径Di2和第一石...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明阳，徐航，孙丽华，苏鹏，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32