專利名稱：玻璃圓臺激光光纖耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高功率、大能量激光光纖耦合器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，專利號為200410042735. 7的中國專利記載的空心圓臺激光光纖 耦合器所要解決的問題是在提高激光與光纖耦合效率的同時，降低耦合器出光面的光斑功 率密度，以保證大功率激光與光纖耦合時光纖端面不被損毀。見圖1所示，耦合器其工作腔 呈空心圓臺狀，圓臺下底面為入光面1，上底面為出光面2，錐面為反射面3，入光面1和出 光面2以及二者之間均以空氣為介質(zhì)，出光面2與光纖端面重合。該技術(shù)方案的主要技術(shù) 特征是激光束直接入射耦合器。激光束中較弱的邊緣光束a經(jīng)反射面3反射到出光面2接 近軸心處，激光束強度適中的中間光束b經(jīng)反射面3反射到出光面2遠(yuǎn)離軸心處，邊緣光束 a、中間光束b只經(jīng)過一次反射即進(jìn)入光纖4，而激光束中較強的中心光束c直接照射到出光 面2的中心部位，在輸出光面2形成功率密度接近均勻的光斑，由此實現(xiàn)降低耦合器出光面 的光斑功率密度的目的。
發(fā)明內(nèi)容上述技術(shù)可以實現(xiàn)高功率、大能量激光與光纖的耦合。但是，空心圓臺的錐反射面 需要拋光，而拋光面是圓錐形內(nèi)表面，圓臺上下底面直徑又是毫米級，加工難度很大。為了 解決拋光難的問題，我們發(fā)明了玻璃圓臺激光光纖耦合器。本發(fā)明之方案見圖2所示，與現(xiàn)有技術(shù)相同之處在于，所說的耦合器其工作腔呈 圓臺狀，圓臺下底面為入光面5，上底面為出光面6，錐面為反射面7，出光面6與光纖端面9 重合。與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于，所說的耦合器工作腔為實心，以光學(xué)玻璃為導(dǎo)光介質(zhì)，并 且在錐面7的外表面鍍反射膜8。本發(fā)明之玻璃圓臺激光光纖耦合器易于加工，克服了現(xiàn)有 技術(shù)的缺點。
以下結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的實施方案。
圖1是現(xiàn)有的空心圓臺激光光纖耦合器件及與光纖耦合示意圖。圖2是本發(fā)明之玻璃圓臺激光光纖耦合器件及與光纖耦合示意圖。圖3是本發(fā)明一實例示意圖。
具體實施方式
見圖2和圖3所示，本發(fā)明之玻璃圓臺激光光纖耦合器可以采用石英、光學(xué)玻璃制 作成實心玻璃圓臺狀。如圖2所示，錐面7是工作面，要求具有良好的光學(xué)反射性能，先將 錐面7加工成光學(xué)鏡面，然后根據(jù)所耦合的激光波長的不同，在鏡面上鍍金屬反射膜或介 質(zhì)反射膜8。入光面5的孔徑D與激光光斑的孔徑相匹配，出光面6的孔徑與光纖9的數(shù)值
3孔徑NA相匹配。孔徑D、d和空心圓臺的高h(yuǎn)決定了錐面7的錐度。該錐度與光纖的數(shù)值 孔徑密切相關(guān)。現(xiàn)舉一實例說明本發(fā)明，見圖3所示，玻璃圓臺激光光纖耦合器采用K9玻璃，圓 臺下底面孔徑D為10mm，圓臺上底面孔徑d為1mm。圓臺錐面7外表面鍍鋁反射膜8。與 之耦合的光纖9的數(shù)值孔徑NA為0.37，K9玻璃對波長λ為1. 064 μ m激光的折射率nQ為 1. 5069。耦合器出光面6與光纖9的光輸入端面同軸、重合。激光束邊緣光束u照射到反 射面8上，其反射光u'作為入射光在耦合器出光面6折射，折射光u"作為入射光在光纖 9內(nèi)部全反射，進(jìn)而在光纖9中傳輸。要實現(xiàn)上述光傳播過程，決定反射面7的錐度的最后 因素，也就是玻璃圓臺的高h(yuǎn)和底角度數(shù)的值可通過下述推導(dǎo)過程求得因為 nQsine =NA
八 NA貝 將各數(shù)值代入，得到入射光的入射角θ = 14.2139°，玻璃圓臺高h(yuǎn) = 19. 7mm，玻 璃圓臺的底角α = 12.8°。該玻璃圓臺激光光纖耦合器可實現(xiàn)Nd: YAG激光器波長λ為 1. 064 μ m激光束與光纖的耦合。
權(quán)利要求一種激光光纖耦合器，激光束通過其工作腔后發(fā)生反射，工作腔具有錐面工作面，所說的耦合器呈圓臺狀，圓臺下底面為入光面[5]，上底面為出光面[6]，錐面為反射面[7]，入光面[5]和出光面[6]以及二者之間均以光學(xué)玻璃為介質(zhì)，出光面[6]與光纖[9]端面重合，其特征在于工作腔為實心，以光學(xué)玻璃為導(dǎo)光介質(zhì)，錐面外表面鍍反射膜。
專利摘要玻璃圓臺激光光纖耦合器屬于高功率、大能量激光光纖耦合器件技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有的高功率、大能量激光光纖耦合器加工難度大。本實用新型提供了一種具有實心圓臺結(jié)構(gòu)的耦合器，圓臺下底面為入光面，上底面為出光面，錐面為反射面(外鍍膜)，入光面與出光面和二者之間均以光學(xué)玻璃為介質(zhì)，出光面與光纖的光輸入端面重合。這種耦合器不僅適用于高功率、大能量激光光纖耦合，而且，加工簡單。這種耦合器可應(yīng)用于象Nd:YAG激光器這類大功率激光器輸出的高功率、大能量的激光束與光纖的耦合。
文檔編號G02B6/30GK201681171SQ20092026722
公開日2010年12月22日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月10日
發(fā)明者蘭關(guān)軍, 劉新, 李燕南, 程學(xué)軍, 蔣偉宏 申請人:空軍大連通信士官學(xué)校