基于毛细管的光纤合束器的生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种基于毛细管的光纤合束器的生产方法，该工艺包括以下步骤：1)获取捆状光纤束；2)采用毛细管对步骤1)所得到的捆状光纤束进行集束和排列，形成内嵌捆状光纤束的毛细管；3)对步骤2)所得到的内嵌捆状光纤束的毛细管进行合束处理，形成锥形光波导。本发明专利技术提供了一种便于固定、容易拉锥、可大幅降低激光合束过程中的能量损耗以及可提高合束器功率承载水平的基于毛细管的光纤合束器的生产工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤耦合
，涉及一种光纤合束器的制备工艺，尤其涉及一种基于毛细管的光纤合束器的生产方法。
技术介绍
光纤合束器(耦合器)是将多路激光耦合入一根光纤，将多路光合成为一路光的无源光学器件，尤其在高功率光纤激光器的泵浦耦合
、光通信信号光合束领域都是必不可少的关键器件。随着高功率光纤激光器全光纤化进程的飞速发展，以及千瓦级、万瓦级全光纤激光器的实现，对光纤合束器的承载功率水平提出了更高的要求，亟待在全光纤合束器领域 有新的革命和技术的突破。光纤合束器的工艺制备，大致分为三种技术方案磨抛法、腐蚀法和熔锥法。磨抛法就是将去涂覆层的光纤按照一定的曲率和磨抛深度进行磨抛，然后将磨抛好的光纤进行拼接，实现光纤之间模场耦合和激光合束；腐蚀法是采用HF等化学腐蚀试剂将待合束的裸光纤包层腐蚀掉一部分，然后使腐蚀区域扭绞缠绕在一起，实现激光耦合和合束；熔锥法是将待稱合裸光纤整齐排列和集束，形成规则堆积的捆状光纤束，然后对捆状光纤束加热使之溶化，同时在光纤束两端施加拉力，使熔融捆状光纤束拉制为锥形，形成锥形光波导，实现激光的耦合和合束。目前，熔锥法已经实现了较大承载功率的光纤器件，如国际上7X1、19X I、(6+1) Xl等多款多模泵浦合束器产品都采用的熔融拉锥的方法，这也是光纤合束器的主流制法。国际上，以ITF公司商业化的(6+1) X I多模光纤泵浦合束器是采用熔融拉锥的方法，例如PCT专利W02007/090272，国内专利200780009246，在椎体的粗细合适的地方切割，与另一根相同粗细的待耦合光纤实现熔接，完成6路激光的合束，目前ITF实验室(6+1) X I合束器的单臂最高承载功率已经超过200瓦，代表着业界最高水平。但是该项技术方案中，多根光纤实现集束和规则排列难度大，不仅需要拉锥，还需要将泵浦光纤扭绞缠绕，必须在线切割、熔接，对微机电系统要求很高，难度较大。国内光纤合束器领域，朗光科技采用了光纤磨抛、拼接、烧结的方法进行(N+l) Xl光纤合束器的制备，例如专利200920132578. 7，其最高承载功率为100瓦，代表业界国内最高水平。大族激光将多束光纤激光粘接和抛光，采用多路激光反射式耦合方式，实现激光合束，例如专利200910110240. 6。中科院半导体研究所采用磨抛法，将两根同型光纤磨抛、拼接、切割，形成树杈型的多级光纤合束器，例如专利200510126432. 8。目前国内在微机电系统领域亟待提高，造成目前整体技术水平低下。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种便于固定、容易拉锥、可大幅降低激光合束过程中的能量损耗以及可提高合束器功率承载水平的基于毛细管的光纤合束器的生产工艺。本专利技术的技术解决方案是本专利技术提供了一种基于毛细管的光纤合束器的生产工艺，其特殊之处在于所述基于毛细管的光纤合束器的生产工艺包括以下步骤I)获取捆状光纤束； 2)采用毛细管对步骤I)所得到的捆状光纤束进行集束和排列，形成内嵌捆状光纤束的毛细管；3)对步骤2)所得到的内嵌捆状光纤束的毛细管进行合束处理，形成锥形光波导。上述光纤是多模泵浦光纤和/或传输光纤。当所述光纤是多模泵浦光纤或传输光纤时(制备NX I合束器时)，所述步骤I)的具体实现方式是I. I. I)获取预拉制的至少两根光纤；I. I. 2)将预拉制的光纤的任一端去除涂覆层，形成裸光纤段的预拉制的光纤；I. I. 3)将裸光纤段的裸光纤段拉制为锥形，形成锥形预拉制的光纤；I. I. 4)将步骤I. I. 3)所得到锥形预拉制的光纤规则堆放为捆状光纤束。当所述光纤是多模泵浦光纤和传输光纤时(制备(N+l) X I合束器时)，所述步骤I)的具体实现方式是I. 2. I)获取预拉制的光纤；所述光纤包括一根传输光纤以及至少两根多模泵浦光纤;I. 2. 2)将多模泵浦光纤的任一端去掉涂覆层，形成裸光纤段的泵浦光纤；I. 2. 3)将裸光纤段的泵浦光纤的裸光纤段拉制为锥形，形成锥形泵浦光纤；I. 2. 4)将传输光纤的任一端去除涂覆层,形成裸光纤段的传输光纤；I. 2. 5)将步骤I. 2. 3)所得到的锥形泵浦光纤和步骤I. 2. 4)所得到的裸光纤段的传输光纤的涂覆层对齐，使泵浦光纤的裸光纤区段紧紧依靠在裸光纤段的传输光纤的周围，规则堆积为捆状光纤束。上述步骤I. 2. 5)中泵浦光纤的裸光纤区段紧紧对称环绕在裸光纤段的传输光纤的周围，规则堆积为捆状光纤束。上述步骤2)中毛细管对步骤I)所得到的捆状光纤束进行集束和排列的具体实现方式是所述步骤I)得到的捆状光纤束直接插入毛细管中。上述步骤3)中进行合束处理的具体方式是对内嵌捆状光纤束的毛细管进行加热拉锥、切割以及熔接。上述毛细管的材质是石英或玻璃。本专利技术的优点是本专利技术提供了一种基于毛细管的光纤合束器的生产工艺，该生产工艺采用拉锥的技术方案先将N根多模泵浦光纤的一端去除涂覆层并拉制为锥形，对称环绕排列在一端去除涂覆层的传输光纤周围，形成规则排列的捆状光纤束，并使传输光纤长度长于锥形泵浦光纤长度；将捆状光纤束穿入准备好的预拉制毛细管中，使泵浦光纤的锥形部分处于预拉制毛细管的直管区，从捆状光纤束中泵浦光纤锥形起始位置开始，将内嵌捆状光纤束的毛细管进行拉锥，使得捆状光纤束、毛细管外壁融为一体，形成锥形光波导，N根光纤中满足锥形传播条件的泵浦光就在锥形光波导的引导下，耦合入传输光纤，实现合束功能。然后将椎体右侧的传输光纤与另外一根传输光纤实现低损耗熔接，就实现了合束后泵浦光的传导。再将毛细管、光纤、熔点用胶固定，用金属外壳封装后，就完成了(N+l) X I光纤合束器器件的制备。本专利技术克服了传统方式中，对光纤排布、夹持、拉锥不便的困难，采用了玻璃管制法，使光纤排布更规则和便捷，同时，摈弃了传统方式中复杂的旋转拉锥方法，采用一维直线拉锥，降低了微机电系统的复杂度。本方法避开了传统拉锥、切割、熔接方法中熔点在圆椎体光波导中(或光耦合区域)的缺点，将最终椎体与另一根传输光纤的熔接点置于结构单一的传输光纤区段，保持了圆锥形光波导的整体性，降低了光耦合损耗，加强了熔接强度，保护了熔点安全，提升了光纤合束器的功率承载水平。此外，本方法采用石英毛细管对光纤进行集束、排列、夹持，简单高效，克服了传统方式集束、排列和拉伸点位固定难度高的缺点，具有实现熔融拉锥容易、拉锥均匀的优点，可以大幅降低激光合束过程中的能量损耗，提高合束器功率承载水平，对于实现光纤激光器更高功率的泵浦，以及提高光纤激光功率输出水平，具有至关重要的作用。本专利技术所提供的方法主要用于高功率全光纤光纤激光器的泵浦耦合，基于熔融拉锥的方法，实现高承载功率(N+l) Xl光纤激光泵浦合束器的制 备，为高功率全光纤激光器提供高效泵浦耦合解决方案，大幅提高全光纤激光器的功率输出水平。附图说明图I是锥形的多模泵浦光纤示意图；图2是一端去涂覆层后的信号传输光纤示意图；图3是多根泵浦光纤对称分布在传输光纤四周的捆状光纤束；图4是毛细管一次拉锥后的示意图(预拉制毛细管)；图5是捆状光纤束穿入预拉制毛细管示意图；图6是内嵌捆状光纤束的毛细管拉锥后的示意图；图7是二次拉锥过后的光纤束椎与另一传输光纤的熔接示意图；图8是二次拉锥后的光纤束锥切割本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于毛细管的光纤合束器的生产工艺，其特征在于：所述基于毛细管的光纤合束器的生产工艺包括以下步骤：1)获取捆状光纤束；2)采用毛细管对步骤1)所得到的捆状光纤束进行集束和排列，形成内嵌捆状光纤束的毛细管；3)对步骤2)所得到的内嵌捆状光纤束的毛细管进行合束处理，形成锥形光波导。

【技术特征摘要】
1.一种基于毛细管的光纤合束器的生产工艺，其特征在于所述基于毛细管的光纤合束器的生产工艺包括以下步骤 1)获取捆状光纤束； 2)采用毛细管对步骤I)所得到的捆状光纤束进行集束和排列，形成内嵌捆状光纤束的毛细管； 3)对步骤2)所得到的内嵌捆状光纤束的毛细管进行合束处理，形成锥形光波导。2.根据权利要求I所述的基于毛细管的光纤合束器的生产工艺，其特征在于所述光纤是多模泵浦光纤和/或传输光纤。3.根据权利要求2所述的基于毛细管的光纤合束器的生产工艺，其特征在于当所述光纤是多模泵浦光纤或传输光纤时，所述步骤I)的具体实现方式是 1.1.1)获取预拉制的至少两根光纤； I. I. 2)将预拉制的光纤的任一端去除涂覆层，形成裸光纤段的预拉制的光纤； I. I. 3)将裸光纤段的裸光纤段拉制为锥形，形成锥形预拉制的光纤； I. I. 4)将步骤I. I. 3)所得到锥形预拉制的光纤规则堆放为捆状光纤束。4.根据权利要求3所述的基于毛细管的光纤合束器的生产工艺，其特征在于当所述光纤是多模泵浦光纤和传输光纤时，所述步骤I)的具体实现方式是 I. 2. I)获取预拉制的光纤；所述光纤包括一根传输光纤以及至少两根多模泵浦光纤； I. 2. 2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恩涛，段开椋，赵保银，赵卫，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：