一種光纖隔離器結構及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術領域，尤其涉及一種用于激光傳輸中的光纖隔離器結構及其制作方法。
【背景技術】
[0002]在高功率激光器尤其是光纖激光器領域，在激光加工、激光切割和激光焊接時，處理那些具有高反射率的材料時，例如銅，有時甚至會有高達90%的光被返回，返回光很有可能會損傷傳輸光纖，甚至是激光器，因而在光纖激光器的輸出端加入隔離器進行保護就顯得十分必要?，F(xiàn)有的隔離器結構復雜，成本較高。
[0003]美國專利局于2009年7月9日公開的專利申請《Fibre Laser System》(光纖激光器系統(tǒng)，公開號:US 2009/0175301 A1 )，如圖1所示，提出在高功率光纖激光器輸出光纖10尾端熔接一個喇叭狀光纖頭20，并將喇叭狀光纖頭20固定于一毛細管30內(nèi)，該毛細管30的一端切割成具有約49°傾斜角的斜面31，該斜面31可以盡可能地減小背反射，對返回光起到了光纖隔離器的作用。在光纖10尾端熔接的喇叭狀光纖頭20的直徑大約為2000 μ m,遠大于一般單模光纖的直徑，使得激光在輸出至空氣中時端面面積大大增加，能量密度大為減小，一方面使得輸出端面不至于因為灰塵等污染而造成光纖端面損傷，另一方面使得在輸出端面鍍增透膜較為容易。
[0004]但是上述專利公開的結構中，毛細管30內(nèi)徑一般與喇叭狀光纖頭20最大直徑相當，以致單模光纖與毛細管30之間存在較大空氣間隙32。但是，返回光只有進入毛細管30的部分會被毛細管30尾端的斜面31反射而隔離，而進入喇叭狀光纖頭20的返回光除了極少的一部分沿單模光纖纖芯回傳外，其余進入喇叭狀光纖頭20的返回光將可能沿單模光纖的包層(非纖芯部分)回傳。該結構中，單模光纖與毛細管30之間存在的較大空氣間隙31，使得這部分非纖芯光極有可能回傳至激光器，從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種光纖隔離器結構及其制作方法，可以隔離掉大部分的返回光，以及沿光纖非纖芯部分回傳的非纖芯光，使得非纖芯光幾乎為零，避免傳輸光纖或激光器被損傷，而且結構簡單，成本低。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為:一種光纖隔離器結構，包括毛細管和套于毛細管內(nèi)的光纖，所述毛細管端面為內(nèi)凹的圓錐結構；所述光纖輸出端熔接一光纖端頭，所述光纖端頭直徑大于光纖直徑；光纖端頭和光纖與毛細管之間填滿Si02氣溶膠固定。
[0007]進一步的，所述光纖端頭與光纖熔接端為喇叭狀尾椎結構。
[0008]或者，所述光纖端頭為一節(jié)無芯光纖，其直徑大小與毛細管外徑相等。
[0009]進一步的，所述毛細管端面圓錐結構的倒角為45°。
[0010]進一步的，還包括一玻璃套管，所述玻璃套管一端為與所述毛細管端面相同的內(nèi)凹的圓錐結構；所述光纖端頭、光纖和毛細管設于該玻璃套管內(nèi)，并通過Si02氣溶膠固定。
[0011]上述光纖隔離器的制造方法，包括如下步驟:a)截取一段毛細管，將毛細管一端或兩端的端面制作成內(nèi)凹的圓錐結構山)將熔接有光纖端頭的光纖插入所述毛細管內(nèi)，光纖端頭與毛細管端面之間留有間隔；c)在光纖端頭與毛細管端面、光纖與毛細管之間填充Si02氣溶膠，并固化；步驟b)中所述光纖端頭與光纖熔接端為喇叭狀尾椎結構。
[0012]進一步的，還包括步驟d)準備一玻璃套管，該玻璃套管一端為與所述毛細管端面相同的內(nèi)凹的圓錐結構；在玻璃套管內(nèi)表面涂上Si02氣溶膠，將所述固化在一起的毛細管、光纖端頭和光纖套進玻璃套管內(nèi)，并通過涂于玻璃套管內(nèi)表面的Si02固化在一起。
[0013]或者，所述光纖隔離器的制造方法，包括如下步驟:a)截取一段毛細管，將毛細管一端的端面制作成內(nèi)凹的圓錐結構，將光纖插入毛細管內(nèi)，并穿過毛細管，通過Si02氣溶膠將光纖與毛細管固化在一起山)切割毛細管不具有圓錐結構的另一端面，使光纖端面與毛細管該端面平齊；c)在所述毛細管平齊的端面熔接一節(jié)無芯光纖；所述無芯光纖直徑大小與毛細管外徑相等。
[0014]進一步的，還包括步驟d)準備一玻璃套管，該玻璃套管一端為與所述毛細管端面相同的內(nèi)凹的圓錐結構；在玻璃套管內(nèi)表面涂上Si02氣溶膠，將所述固化在一起的毛細管、無芯光纖和光纖套進玻璃套管內(nèi)，并通過涂于玻璃套管內(nèi)表面的Si02固化在一起。
[0015]進一步的，上述各制作方法中，所述毛細管端面的圓錐結構倒角優(yōu)選45°。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:將毛細管套于光纖上，并通過Si02氣溶膠與光纖端頭固化在一起，在光纖、光纖端頭與毛細管之間填充Si02氣溶膠固化，由于Si02氣溶膠固化后折射率與光纖包層折射率很接近，使得非纖芯光較易離開光纖，并最終被毛細管或玻璃套管的圓錐結構反射而隔離；而且通過將光纖與毛細管固化，使得毛細管與光纖接觸的長度可以大大延長，使得非纖芯光有足夠的距離可以離開光纖包層，并通過Si02氣溶膠層進入毛細管，從而將非纖芯光隔離，使得返回激光器內(nèi)的非纖芯光幾乎為零，達到更好的隔離效果。
【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術的光纖隔離器結構示意圖；
圖2本發(fā)明光纖隔離器實施例一結構示意圖；
圖3為本發(fā)明光纖隔離器實施例二結構示意圖；
圖4為本發(fā)明實施例一光纖隔離器結構的制作過程示意圖；
圖5為本發(fā)明實施例二光纖隔離器結構的制作過程示意圖。
[0018]附圖標示:10、光纖；20、喇叭狀光纖頭；30、毛細管；31、斜面；32、空氣間隙；33、圓錐結構；40、光纖端頭；50、Si02氣溶膠；60、玻璃套管；70、無芯光纖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明做進一步說明。
[0020]本發(fā)明的光纖隔離器結構將毛細管套于光纖上，并通過Si02氣溶膠與光纖端頭固化在一起，在光纖、光纖端頭與毛細管之間填充Si02氣溶膠固化，由于Si02氣溶膠固化后折射率與光纖包層折射率很接近，使得非纖芯光較易離開光纖，并最終被毛細管或玻璃套管的圓錐結構反射而隔離；而且通過將光纖與毛細管固化，使得毛細管與光纖接觸的長度可以大大延長，使得非纖芯光有足夠的距離可以離開光纖包層，并通過Si02氣溶膠層進入毛細管，從而將非纖芯光隔離，使得返回激光器內(nèi)的非纖芯光幾乎為零，達到更好的隔離效果。具體的，該光纖隔離器結構，包括毛細管和套于毛細管內(nèi)的光纖。其中，毛細管端面為內(nèi)凹的圓錐結構，光纖輸出端熔接一光纖端頭，該光纖端頭直徑大于光纖直徑，與毛細管直徑相當；光纖端頭和光纖與毛細管之間填滿Si02氣溶膠固定。
[0021]如圖2所示的實施例一，該實施例中采用的光纖端頭40為喇叭狀光纖頭，其一端為喇叭狀尾椎結構，毛細管30的兩端面均設為內(nèi)凹的圓錐結構33。該喇叭狀尾椎結構的末端與光纖10熔接在一起，光纖10穿過毛細管30，該喇叭狀光纖頭與毛細管30端面之間具有一定間隔，在喇叭狀光纖頭與毛細管30之間的該間隔、光纖10與毛細管30之間的間隙內(nèi)均填充有Si02氣溶膠50，通過該Si02氣溶膠50固定在一起，構成一個光纖隔離器。該實施例中，還設有一玻璃套管60，該玻璃套管60的一端具有與毛細管30端面相同的內(nèi)凹的圓錐結構；上述固定在一起的喇叭狀光纖頭、光纖10和毛細管30設于該玻璃套管60內(nèi)，并通過Si02氣溶膠50與玻璃套管60固定。其中，毛細管30端面的圓錐結構33的倒角α可在40° -50°之間，以45°為優(yōu)選。
[0022]返回光，如圖2中虛線所示，一部分入射到玻璃套管60內(nèi)，經(jīng)玻璃套管60末端的圓錐結構反射隔離，另一部