一种复合包层柱状光波导结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种复合包层柱状光波导结构，包括芯层、以及与芯层邻接的第1至第n子包层，n≥2；所述第1至第n子包层存在具有不同的折射率的子包层或所述第1至第n子包层存在至少一个子包层在与芯层的邻接面上具有折射率分布；所述第1至第n子包层组成具有开口的两端和封闭侧面长柱状复合包层，复合包层形成连通的内部区域，外覆于芯层；所述芯层其折射率高于第i子包层的折射率，i为1,

【技术实现步骤摘要】
一种复合包层柱状光波导结构


[0001]本技术属于激光
，更具体地，涉及一种复合包层柱状光波导结构。

技术介绍

[0002]柱状光波导结构，典型如光纤，由于具有较长的光传输距离，出光端结构简单，整体设计灵活，在各种行业中有着广泛的应用，尤其是作为激光的输出介质，比如医疗中的光子嫩肤、显影、传像；比如工业激光加工对不同材料的激光切削、焊接和加工；比如封闭空间中的人工光源照明等。
[0003]在柱状光波导作为激光传输介质的众多应用中，其对于激光能量分布的调节能力是至关重要的，例如很多时候需要光束在光波导结构输出端具有尽可能均匀的强度分布。而典型的内外嵌套式全反射原理的柱状介质光波导常见的是高斯分布，即输出光束最大强度仅在中心处，而光斑离开中心处强度急剧下降。
[0004]目前，分散柱状光波导光斑能量，获得类似“平顶”光斑的方式，主要是破坏光波导芯层的圆对称性，例如采用对称性不完美的异形导光介质比如正方形/八边形、在导光介质中增加不均匀的“偏芯”、用两段具有相异结构的光波导对接等等。
[0005]然而破坏柱状光波导内层的导光介质的对称性，存在着加工困难、精度要求高、成本高的问题、批次一致性差的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种复合包层柱状光波导结构，其目的在于通过在包层设置子包层，从而使包层与芯层之间的具有变化的相对数值孔径，使耦合到光波导中的光在沿光波导传输过程中不再由于光波导的几何对称性而呈现高斯光斑，从而分散柱状光波导光斑能量，获得类似“平顶”光斑，由此解决现有的获得平顶光的方式需要破坏内层导光介质的几何对称性，导致加工困难的技术问题。
[0007]为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种复合包层柱状光波导结构，其包括芯层、以及与芯层邻接的第1至第n子包层，n≥2；
[0008]所述第1至第n子包层存在具有不同的折射率的子包层或所述第1至第n子包层存在至少一个子包层在与芯层的邻接面上具有折射率分布；
[0009]所述第1至第n子包层组成具有开口的两端和封闭侧面长柱状复合包层，复合包层形成连通的内部区域，外覆于芯层；
[0010]所述芯层其折射率高于第i子包层的折射率，i为1,
…
,n中的任一。
[0011]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其所述复合包层的厚度与芯层直径的比例是0.5％～50％。
[0012]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其所述复合包层的厚度与芯层直径的比例是5％～10％。
[0013]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其所述复合包层横截面的外侧轮廓和/或
所述芯层的横截面具有几何中心。
[0014]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其同一横截面上所述复合包层与所述芯层具有重合的几何中心。
[0015]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其所述芯层的横截面和/或所述复合包层横截面的外侧轮廓为正多边形、长方形、菱形、椭圆形或圆形。
[0016]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其所述复合包层与芯层的邻接面上，芯层与复合包层中第i子包层的折射率的差值范围为0.0012～0.0034、0.0034～0.0067、0.0067～0.0167、0.0167～0.0199、0.0199～0.0477、0.0477～0.0531、0.0531～0.0884、或0.0884～0.1480。
[0017]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其所述子包层为匀质结构；所述复合包层折射率沿周向阶跃变化；所述子包层相对折射率满足：
[0018]第i子包层与其邻接的第j子包层的折射率的差值大于等于0.001，第i子包层与其邻接的第j子包层的折射率的差值小于等于0.4，i,j为1,
…
,n中的任一，且i≠j。
[0019]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其第i子包层与其邻接的第j子包层的折射率的差值小于等于0.15。
[0020]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其所述第1至第n子包层沿轴向延伸且呈周向分布。
[0021]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其所述第1至第n子包层呈螺旋型或直线型。
[0022]优选地，所述复合包层柱状光波导结构，其所述芯层为匀质结构。
[0023]总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0024]本技术提供的复合包层柱状光波导，通过改变外侧包层的折射率，来改变光束在光波导结构输出端的强度分布，避免了由于需要对内层的传输介质进行几何不对称加工，导致的加工困难、精度要求高、成本高的问题。尤其是本技术提供的复合包层柱状光波导可以内外层都具有对称性的方案，采用圆形的包层横截面轮廓和圆形的芯层横截面，亦能取得匀化效果。而很多柱状光波导的制作，例如光纤制作，圆形设计能极大的提高产品批次一致性，成品率高。
附图说明
[0025]图1是本技术实施例1提供的复合包层柱状光波导横截面结构示意图；
[0026]图2是本技术实施例1提供的复合包层柱状光波导侧视图；
[0027]图3是本技术实施例2提供的复合包层柱状光波导横截面结构示意图；
[0028]图4是本技术实施例3提供的复合包层柱状光波导横截面结构示意图；
[0029]图5是本技术实施例4提供的复合包层柱状光波导横截面结构示意图；
[0030]图6是本技术实施例5提供的复合包层柱状光波导横截面结构示意图；
[0031]图7是本技术实施例5提供的复合包层柱状光波导侧视图；
[0032]图8是本技术实施例6提供的复合包层柱状光波导横截面结构示意图；
[0033]图9是本技术实施例7提供的复合包层柱状光波导横截面结构示意图；
[0034]图10本技术实施例8提供的复合包层柱状光波导横截面结构示意图。
[0035]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为芯层，2为复合包层，3为掺氟石英玻璃，4为含空气孔微结构的石英玻璃层，5为外包层。
具体实施方式
[0036]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0037]如无特殊说明，本技术所涉及折射率皆指绝对折射率，在589nm波长下测试所得，例如真空的折射率为1，水的折射率为1.333，常用的掺杂有氯氟锗铝铋等元素的石英玻璃的折射率为1.40至1.46之间。
[0038]如无特殊说明，本技术以柱状光波导延伸方向为轴向建立柱坐标系描述柱状光波导结构。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合包层柱状光波导结构，其特征在于，包括芯层、以及与芯层邻接的第1至第n子包层，n≥2；所述第1至第n子包层存在具有不同的折射率的子包层或所述第1至第n子包层存在至少一个子包层在与芯层的邻接面上具有折射率分布；所述第1至第n子包层组成具有开口的两端和封闭侧面长柱状复合包层，复合包层形成连通的内部区域，外覆于芯层；所述芯层其折射率高于第i子包层的折射率，i为1,
…
,n中的任一。2.如权利要求1所述的复合包层柱状光波导结构，其特征在于，所述复合包层的厚度与芯层直径的比例是0.5％～50％。3.如权利要求2所述的复合包层柱状光波导结构，其特征在于，所述复合包层的厚度与芯层直径的比例是5％～10％。4.如权利要求1所述的复合包层柱状光波导结构，其特征在于，所述复合包层横截面的外侧轮廓和/或所述芯层的横截面具有几何中心。5.如权利要求4所述的复合包层柱状光波导结构，其特征在于，同一横截面上所述复合包层与所述芯层具有重合的几何中心。6.如权利要求1至5任意一项所述的复合包层柱状光波导结构，其特征在于，所述芯层的横截面和/或所述复合包层横截面的外侧轮廓为正多边形、长方形、菱形、椭圆形或圆形。7.如权利要求1所述的复合包层柱状光波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓严，余海湖，何岭松，
申请(专利权)人：武汉飞鲲科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：