玻璃圆台激光光纤耦合器属于高功率、大能量激光光纤耦合器件技术领域。现有的高功率、大能量激光光纤耦合器加工难度大。本实用新型专利技术提供了一种具有实心圆台结构的耦合器，圆台下底面为入光面，上底面为出光面，锥面为反射面（外镀膜），入光面与出光面和二者之间均以光学玻璃为介质，出光面与光纤的光输入端面重合。这种耦合器不仅适用于高功率、大能量激光光纤耦合，而且，加工简单。这种耦合器可应用于象Ｎｄ：ＹＡＧ激光器这类大功率激光器输出的高功率、大能量的激光束与光纤的耦合。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高功率、大能量激光光纤耦合器件
技术介绍
在现有技术中，专利号为200410042735. 7的中国专利记载的空心圆台激光光纤 耦合器所要解决的问题是在提高激光与光纤耦合效率的同时，降低耦合器出光面的光斑功 率密度，以保证大功率激光与光纤耦合时光纤端面不被损毁。见图1所示，耦合器其工作腔 呈空心圆台状，圆台下底面为入光面1，上底面为出光面2，锥面为反射面3，入光面1和出 光面2以及二者之间均以空气为介质，出光面2与光纤端面重合。该技术方案的主要技术 特征是激光束直接入射耦合器。激光束中较弱的边缘光束a经反射面3反射到出光面2接 近轴心处，激光束强度适中的中间光束b经反射面3反射到出光面2远离轴心处，边缘光束 a、中间光束b只经过一次反射即进入光纤4，而激光束中较强的中心光束c直接照射到出光 面2的中心部位，在输出光面2形成功率密度接近均勻的光斑，由此实现降低耦合器出光面 的光斑功率密度的目的。
技术实现思路
上述技术可以实现高功率、大能量激光与光纤的耦合。但是，空心圆台的锥反射面 需要抛光，而抛光面是圆锥形内表面，圆台上下底面直径又是毫米级，加工难度很大。为了 解决抛光难的问题，我们专利技术了玻璃圆台激光光纤耦合器。本专利技术之方案见图2所示，与现有技术相同之处在于，所说的耦合器其工作腔呈 圆台状，圆台下底面为入光面5，上底面为出光面6，锥面为反射面7，出光面6与光纤端面9 重合。与现有技术不同之处在于，所说的耦合器工作腔为实心，以光学玻璃为导光介质，并 且在锥面7的外表面镀反射膜8。本专利技术之玻璃圆台激光光纤耦合器易于加工，克服了现有 技术的缺点。以下结合附图具体说明本专利技术的实施方案。附图说明图1是现有的空心圆台激光光纤耦合器件及与光纤耦合示意图。图2是本专利技术之玻璃圆台激光光纤耦合器件及与光纤耦合示意图。图3是本专利技术一实例示意图。具体实施方式见图2和图3所示，本专利技术之玻璃圆台激光光纤耦合器可以采用石英、光学玻璃制 作成实心玻璃圆台状。如图2所示，锥面7是工作面，要求具有良好的光学反射性能，先将 锥面7加工成光学镜面，然后根据所耦合的激光波长的不同，在镜面上镀金属反射膜或介 质反射膜8。入光面5的孔径D与激光光斑的孔径相匹配，出光面6的孔径与光纤9的数值3孔径NA相匹配。孔径D、d和空心圆台的高h决定了锥面7的锥度。该锥度与光纤的数值 孔径密切相关。现举一实例说明本专利技术，见图3所示，玻璃圆台激光光纤耦合器采用K9玻璃，圆 台下底面孔径D为10mm，圆台上底面孔径d为1mm。圆台锥面7外表面镀铝反射膜8。与 之耦合的光纤9的数值孔径NA为0.37，K9玻璃对波长λ为1. 064 μ m激光的折射率nQ为 1. 5069。耦合器出光面6与光纤9的光输入端面同轴、重合。激光束边缘光束u照射到反 射面8上，其反射光u'作为入射光在耦合器出光面6折射，折射光u"作为入射光在光纤 9内部全反射，进而在光纤9中传输。要实现上述光传播过程，决定反射面7的锥度的最后 因素，也就是玻璃圆台的高h和底角度数的值可通过下述推导过程求得因为 nQsine =NA 八 NA贝 将各数值代入，得到入射光的入射角θ = 14.2139°，玻璃圆台高h = 19. 7mm，玻 璃圆台的底角α = 12.8°。该玻璃圆台激光光纤耦合器可实现Nd: YAG激光器波长λ为 1. 064 μ m激光束与光纤的耦合。权利要求一种激光光纤耦合器，激光束通过其工作腔后发生反射，工作腔具有锥面工作面，所说的耦合器呈圆台状，圆台下底面为入光面，上底面为出光面，锥面为反射面，入光面和出光面以及二者之间均以光学玻璃为介质，出光面与光纤端面重合，其特征在于工作腔为实心，以光学玻璃为导光介质，锥面外表面镀反射膜。专利摘要玻璃圆台激光光纤耦合器属于高功率、大能量激光光纤耦合器件
现有的高功率、大能量激光光纤耦合器加工难度大。本技术提供了一种具有实心圆台结构的耦合器，圆台下底面为入光面，上底面为出光面，锥面为反射面(外镀膜)，入光面与出光面和二者之间均以光学玻璃为介质，出光面与光纤的光输入端面重合。这种耦合器不仅适用于高功率、大能量激光光纤耦合，而且，加工简单。这种耦合器可应用于象Nd:YAG激光器这类大功率激光器输出的高功率、大能量的激光束与光纤的耦合。文档编号G02B6/30GK201681171SQ20092026722公开日2010年12月22日 申请日期2009年10月10日 优先权日2009年10月10日专利技术者兰关军, 刘新, 李燕南, 程学军, 蒋伟宏 申请人:空军大连通信士官学校本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光光纤耦合器，激光束通过其工作腔后发生反射，工作腔具有锥面工作面，所说的耦合器呈圆台状，圆台下底面为入光面［５］，上底面为出光面［６］，锥面为反射面［７］，入光面［５］和出光面［６］以及二者之间均以光学玻璃为介质，出光面［６］与光纤［９］端面重合，其特征在于：工作腔为实心，以光学玻璃为导光介质，锥面外表面镀反射膜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李燕南，程学军，蒋伟宏，刘新，兰关军，
申请(专利权)人：空军大连通信士官学校，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]
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