一种光纤在线隔离器制造技术

本发明专利技术提供了一种光纤在线隔离器，包括：输入光纤、准直透镜、隔离组件、聚焦透镜和输出光纤；输入激光由输入光纤进入隔离器，从输入光纤的末端出射后，经准直透镜变为准直激光，再依次经过隔离组件和聚焦透镜，最后耦合进入输出光纤的纤芯中；输入光纤纤芯直径为D

【技术实现步骤摘要】
一种光纤在线隔离器
本专利技术涉及光纤激光
，具体涉及一种光纤在线隔离器。
技术介绍
光纤激光器具有光束质量高、热管理方便、环境适应性强等优点，被广泛应用于现代工业加工技术中。高功率光纤在线隔离器是工业级脉冲光纤激光器中的关键核心器件之一，其作用是隔离回返光，达到保护光纤激光器的目的。高功率在线光纤隔离器的最大可承受功率直接决定了脉冲光纤激光器的最大可输出功率，因此提升光纤在线隔离器的承受功率是获得更高功率脉冲光纤激光器的重要瓶颈因素之一。在线隔离器通常由输入光纤、准直透镜、隔离组件、聚焦透镜和输出光纤组成，限制在线隔离器的承受功率的主要因素包括：隔离组件的承受功率、自聚焦效应引起的焦点漂移等。自聚焦效应引起的焦点漂移是指，当输入激光功率达到一定程度后，隔离组件的热效应使得在输入激光在经过隔离组件后的光场出现畸变，导致其经过聚焦透镜后的焦点位置发生偏移。当自聚焦效应引起的焦点偏移现象出现后，输入激光将不能高效地耦合进入输出光纤中，引起在线隔离器的插入损耗增大，甚至损坏在线隔离器。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供了一种光纤在线隔离器。具体地，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了一种光纤在线隔离器，包括：依次设置的输入光纤、准直透镜、隔离组件、聚焦透镜和输出光纤；其中，输入激光由所述输入光纤进入隔离器，从所述输入光纤的末端出射后，经所述准直透镜变为准直激光，再依次经过所述隔离组件和所述聚焦透镜，最后耦合进入输出光纤的纤芯中；其中，所述输入光纤的末端位于所述准直透镜的焦点处，所述输出光纤的输入端位于所述聚焦透镜的焦点处，所述输入光纤的纤芯直径为D1，纤芯数值孔径为NA1，所述准直透镜的焦距为f1，所述聚焦透镜的焦点为f2，所述输出光纤的纤芯直径为D2，纤芯数值孔径为NA2；其中，所述输出光纤的纤芯直径D2满足第一预设条件，所述输出光纤的纤芯数值孔径NA2满足第二预设条件；其中，所述第一预设条件为：所述第二预设条件为：进一步地，所述输入光纤的纤芯直径D1在10～30μm之间，纤芯数值孔径NA1在0.06～0.12之间。进一步地，所述输出光纤的纤芯直径D2在50～400μm之间，纤芯数值孔径NA2在0.12～0.22之间。由上述技术方案可知，本专利技术实施例提供的光纤在线隔离器，输出光纤的纤芯直径D2满足第一预设条件，输出光纤的纤芯数值孔径NA2满足第二预设条件，本专利技术实施例通过增大输出光纤的纤芯直径和纤芯数值孔径，使得即便出现了自聚焦现象引起的焦点漂移，也可以保证输入激光高效地耦合进入输出光纤，避免隔离器插入损耗增大。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提供的光纤在线隔离器的结构示意图；图2是本专利技术一实施例提供的高功率激光在经过在线隔离器前后的光斑示意图；其中，图1中各附图标记的含义为：1、输入光纤；2、准直透镜；3、隔离组件；4、聚焦透镜；5、输出光纤。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1示出了本专利技术实施例提供的光纤在线隔离器的结构示意图。如图1所示，本专利技术实施例提供的光纤在线隔离器，包括：依次设置的输入光纤1、准直透镜2、隔离组件3、聚焦透镜4和输出光纤5；其中，输入激光由所述输入光纤1进入隔离器，从所述输入光纤1的末端出射后，经所述准直透镜2变为准直激光，再依次经过所述隔离组件3和所述聚焦透镜4，最后耦合进入输出光纤5的纤芯中；其中，所述输入光纤1的末端位于所述准直透镜2的焦点处，所述输出光纤5的输入端位于所述聚焦透镜4的焦点处，所述输入光纤1的纤芯直径为D1，纤芯数值孔径为NA1，所述准直透镜2的焦距为f1，所述聚焦透镜2的焦点为f2，所述输出光纤5的纤芯直径为D2，纤芯数值孔径为NA2；其中，所述输出光纤5的纤芯直径D2满足第一预设条件，所述输出光纤5的纤芯数值孔径NA2满足第二预设条件；其中，所述第一预设条件为：所述第二预设条件为：在本实施例中，第一预设条件是指输出光纤的纤芯直径要大于两倍的输入激光经过准直透镜、隔离组件、聚焦透镜后的理论光斑直径。按照透镜成像变换公式，输入光纤的纤芯直径是D1，近似认为输入激光的光斑直径为D1，经过准直透镜、隔离组件、聚焦透镜后的理论焦点光斑直径是其中f1和f2分别是准直透镜和聚焦透镜的焦距，在实验中(300W隔离器)，发现当在300W输入功率时，实际焦点光斑直径通常是理论光斑直径的1.5倍左右，进一步提高输入功率时，这个光斑则进一步增大。这时，如果输出光纤的纤芯直径小于实际光斑直径，就会导致耦合效率下降。因此，输出光纤的纤芯直径大于2倍理论光斑直径，即可以满足目前实际使用的需求。这种结构能够保证输出激光可以高效通过隔离器，避免损耗增大。在本实施例中，第二预设条件是指输出光纤的纤芯数值孔径大于等于输入激光经过准直透镜、隔离组件、聚焦透镜后的理论发散角需要说明的是，实验中发现热透镜效应虽然引起了输入激光经各组件后的焦点光斑直径增大，但是发散角变化不大，甚至有些情况下存在发散角变小的情况，因此输出光纤的纤芯数值孔径只需要满足不低于理论的发散角即可。由上述技术方案可知，本专利技术实施例提供的光纤在线隔离器，输出光纤的纤芯直径D2满足第一预设条件，输出光纤的纤芯数值孔径NA2满足第二预设条件，本专利技术实施例通过增大输出光纤的纤芯直径和纤芯数值孔径，使得即便出现了自聚焦现象引起的焦点漂移，也可以保证输入激光高效地耦合进入输出光纤，避免隔离器插入损耗增大。进一步地，基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述输入光纤是单模或少模光纤，其纤芯直径D1在10～30μm之间，纤芯数值孔径NA1在0.06至0.12之间。进一步地，基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述输出光纤是多模光纤，其纤芯直径D2在50～400μm之间，纤芯数值孔径NA2在0.12至0.22之间。在本实施例中，需要说明的是，按照本实施例设计的在线隔离器，即使出现了自聚焦效应引起的焦点漂移现象，也可以保证输入激光高效的耦合进入输出光纤，避免隔离器插损升高，进一步提升了在线隔离器的承受功率。下面结合图1和图2对本实施例提供的光纤在线隔离器进行更为详细的介绍。如图1所示，该光纤在线隔离器包括：输入光纤1，用于传输输入激光，纤芯直径为D1，纤芯数值孔径为NA1，优选的纤芯直径在10～30μm之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤在线隔离器，其特征在于，包括：依次设置的输入光纤、准直透镜、隔离组件、聚焦透镜和输出光纤；/n其中，输入激光由所述输入光纤进入隔离器，从所述输入光纤的末端出射后，经所述准直透镜变为准直激光，再依次经过所述隔离组件和所述聚焦透镜，最后耦合进入输出光纤的纤芯中；其中，所述输入光纤的末端位于所述准直透镜的焦点处，所述输出光纤的输入端位于所述聚焦透镜的焦点处，所述输入光纤的纤芯直径为D

【技术特征摘要】
1.一种光纤在线隔离器，其特征在于，包括：依次设置的输入光纤、准直透镜、隔离组件、聚焦透镜和输出光纤；
其中，输入激光由所述输入光纤进入隔离器，从所述输入光纤的末端出射后，经所述准直透镜变为准直激光，再依次经过所述隔离组件和所述聚焦透镜，最后耦合进入输出光纤的纤芯中；其中，所述输入光纤的末端位于所述准直透镜的焦点处，所述输出光纤的输入端位于所述聚焦透镜的焦点处，所述输入光纤的纤芯直径为D1，纤芯数值孔径为NA1，所述准直透镜的焦距为f1，所述聚焦透镜的焦点为f2，所述输出光纤的纤芯直径为D2，纤芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁秀兵，孔令超，胡振峰，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11