光纤耦合器制造技术

一种光学组件，所述光学组件包括多个输入，所述输入包括具有非圆形核心截面的光纤维，所述纤维具有用于从对应的二极管发射器接收光的近极端以及末端，所述纤维在它们的末端结合并与具有圆形核心截面的单个输出纤维接合，从而使用结合了来自多个二极管发射器的光并且通过所述单个输出纤维输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学设备。具体地讲，本专利技术涉及一种用于将诸如激光二极管的多个发射二极管(emitter diode)的输出结合为单个输出的结合器。
技术介绍
高功率的二极管激光器制造商通常使用二极管激光条作为激光器的主要激光功率源，利用自由空间微光学方法来结合多个单独的激光发射器，以适合于直接使用或适用于进入束传输纤维。然而，这涉及使用多个精密排列的组件，导致高度的复杂性以及高成本。由于简化了所需要的光学布置，所以单个发射器的纤维耦合以及后续的纤维结合是具有吸引力的方式。然而，大多数方案采用圆形核心截面的光纤，这样引起明显的亮度损·失，通常导致30倍的亮度损失。该问题的一种解决方案是采用矩形核心截面的纤维，由于这种几何结构更好地与来自单发射激光二极管的不对称输出匹配。这样亮度损失被大大减少，通常为10倍因数。对于许多应用，将多个单发射器纤维耦合的激光二极管的输出组合为单个大直径的输出纤维是有利的。这种输出纤维通常需要具有圆形的截面。多个纤维耦合的单发射器的结合可包括多于一个的纤维结合阶段。这种纤维结合方案的一个缺点为每个结合阶段存在明显的亮度损失。这种亮度损失是由于输入纤维的核心的结合的截面面积与输出纤维的核心的截面面积失配造成的。
技术实现思路
本专利技术致力于提供一种改进的系统，所述系统较好地保持结合的纤维耦合的单发射激光二极管的亮度，尤其是直接二极管系统和纤维激光器。更具体地讲，本专利技术描述了纤维结合方法，所述方案将一个以上的矩形核心截面的输入纤维结合为圆形核心截面的单个输出纤维。根据本专利技术，在第一方面，提供一种光学结合器，所述光学结合器包括多个输入，所述输入包括具有非圆形核心截面的光纤维，所述纤维具有用于从对应的二极管发射器接收光的近极端以及末端，所述纤维在它们的末端结合并与具有圆形核心截面的单个输出纤维接合，从而使用结合了来自多个二极管发射器的光并且通过所述单个输出纤维输出。所述输入纤维的截面优选是矩形或基本矩形。所述输出纤维的截面优选是圆形或基本圆形。外部毛细管可以布置为从外围至少围绕纤维堆或纤维束的末端、和/或围绕所有纤维的末端。根据本专利技术，在另一方面，提供了一种形成光学结合器的方法，所述光学结合器包括非圆形截面的多个输入光纤维，所述纤维具有用于从对应的二极管发射器接收光的近极端以及末端，所述纤维在它们的末端结合并与具有圆形核心截面的单个输出纤维接合，从而使用结合了来自多个二极管发射器的光并且通过所述单个输出纤维输出。优选地，所述输入纤维的截面是矩形或基本矩形。所述输出纤维的截面优选是圆形或基本圆形。外部毛细管可以安装至少围绕纤维的熔合以形成结合器的部分。可选地，和/或另外地，毛细管可以安装为围绕每个纤维堆叠或纤维束。附图说明现在将参照示意性的附图仅通过示例的方式描述本专利技术的实施例，在附图中 图I示出了结合器布置；图2示出了光纤布置的横截面；图3示出了光纤布置的横截面；图4 (a)至图4 (d)示出了制造步骤；图5示出了 5根矩形纤维的I个线性堆叠；图6示出了 7根纤维的堆叠(stack)；图7示出了 15根纤维的阵列；图8示出了 7根圆形纤维的阵列；图9示出了 3根圆形纤维的阵列；图10示出了 9根矩形纤维的阵列；图11示出了输入纤维不按堆叠布置的布置。具体实施例方式参照图1，示出了通常的布置。布置单发射器激光二极管D1、D2........Dn的阵列A来将激光器输出发射到N根矩形或其它通常的拉长截面的纤维FI、F2........Fn的阵列，每个二极管向对应的纤维FI、F2.........Fn发射。请注意，在特定的实施例中，可以仅有两根这种纤维或两根以上任何数量的纤维。来自激光的输出被发射到纤维的自由近极端4。在它们的对应的末端6，纤维FI、F2........Fn被熔合在一起成为圆形纤维8，然后携载来自二极管的组合的激光或者其它光能。因此，在输入纤维被熔合并且接合到输出纤维的位置形成结合器7。 单个圆形纤维8提供携载N倍于激光二极管的组合输出的输出。这种技术可单独应用或应用于泵送纤维激光器或用于其它目的。输入纤维Fl到Fn的横截面及其长宽比被设计为与之前的圆形设计相比，其与二极管端面的几何结构更好地匹配。矩形或基本矩形是最优选地。例如，这些横截面可以具有弯曲的端部或拐角，但基本上仍然是矩形。具有矩形或其它延长截面的纤维降低在纤维结合阶段的光损失。相信的是，保持亮度的因数可以比圆形纤维大5 10倍，尽管可能高于或低于这个范围。将两根或两根以上输入纤维的输出结合到单个输出光纤的步骤通常导致光亮度的减小，这是由于输入纤维的核心的结合的截面面积小于或等于输出纤维的核心的截面面积。换句话说，结合器的填充因子(等于输入核心截面面积与输出核心截面面积的比)的值小于或等于I (unity)。下面的等式针对具有i个单根输入纤维的结合器对此进行了描述，其中，Ai为单根纤维的核心截面面积，B为输出纤维的核心截面面积权利要求1.一种光学组件，所述光学组件包括具有多个输入的结合器，所述输入包括具有非圆形核心截面的光纤维，所述纤维具有用于从对应的二极管发射器接收光的近极端以及末端，所述纤维在它们的末端结合并与具有圆形核心截面的单个输出纤维接合，从而使用结合了来自多个二极管发射器的光并且通过所述单个输出纤维输出。2.根据权利要求I所述光学组件，其中，所述结合器的填充因子超过O.64。3.根据权利要求I或2所述光学组件，其中，所述非圆形纤维是任意布置的。4.根据权利要求I或2所述光学组件，其中，所述输入纤维布置在一个或更多的堆叠或束中。5.根据任何一项前面的权利要求所述的设备，其中，纤维的截面是矩形或基本矩形。6.根据任何一项前面的权利要求所述的组件，其中，外部毛细管布置在纤维周围。7.根据任何一项前面的权利要求所述的组件，其中，外部毛细管布置在每个纤维堆叠或每个纤维束周围。8.根据任何一项前面的权利要求所述的组件，所述组件包括多叠的纤维堆叠。9.根据权利要求8所述的组件，所述组件在结合部分包括布置成三叠结构的五个纤维堆叠。10.根据任何一项前面的权利要求所述的组件，所述组件包括一个或多个由七根纤维组成的堆叠。11.一种形成光学结合器的方法，所述光学结合器包括多个输入，所述输入包括具有非圆形核心截面的光纤维，所述纤维具有用于从对应的二极管发射器接收光的近极端以及末端，所述纤维在它们的末端结合并与具有圆形核心截面的单个输出纤维接合，从而使用结合了来自多个二极管发射器的光并且通过所述单个输出纤维输出。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述结合器的填充因子超过O.64。13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述输入纤维的截面是矩形或基本矩形。14.根据权利要求11 13中的任一项所述的方法，其中，所述纤维形成为一个或多个堆叠。15.根据权利要求11 14中的任一项所述的方法，其中，所述纤维布置为五个的堆叠和/或七个的堆叠。16.根据权利要求11 15中的任一项所述的方法，其中，多个堆叠设置为旋转对称。17.根据权利要求11 16中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括安装在所述纤维的熔合以形成结合器的至少一部分周围的毛细管。18.根据权利要求11 17中的任一项所述的方法，其中，毛细管安装在每个纤维堆叠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩·伯恩罗伊德，格林·爱德华兹，史蒂夫·凯恩，李成，
申请(专利权)人：GSI集团有限公司，
类型：
国别省市：