藍寶石單晶光纖端帽與藍寶石單晶毛細管的連接結構的制作方法

本實用新型屬于光纖傳輸技術領域，特別是涉及一種藍寶石單晶光纖端帽與藍寶石單晶毛細管的連接結構。

背景技術：

目前，用傳能光纖傳輸高功率激光時，傳能光纖入射端和出射端端面損傷問題是限制光纖傳輸高功率激光的主要因素；當激光功率很小時，光纖端面無任何變化，當激光功率逐漸增大后，因光纖端面不是絕對潔凈，污漬會使端面出現明顯坑狀損傷點，但不影響光纖傳輸激光，但是隨著激光功率的進一步增大，將出現局部熔融現象，同時端面表面發生微小形變，并且當激光功率達到損傷閾值后產生等離子，伴有等離子閃光和響聲，光纖輸出激光能量下，如果繼續照射激光脈沖，將會出現嚴重的熔融現象，光纖表面也將受到嚴重破壞。

解決光纖端面損傷的方案是在光纖端面前增加端帽結構，端帽可以有效避免高峰值功率下激光對光纖端面損傷。

目前端帽全部采用石英結構，采用此結構的主要原因是石英端帽與光纖材質屬于同類產品，熔接時可以避免不同材料的連接問題。石英端帽的制作采用熔接的辦法，使光纖和端帽的材料均勻而完整地結合在一起；目前，絕大多數工業上連接光纖的方法是采用激光器作為熱源，這對于石英端帽和光纖熔接過程中需要改變熱源強度的連接方式是有局限性的。而且連接部位幾何形狀的改變也要求熱源能量和熔接距離要有相應的改變。總之，按照目前的石英端帽生產技術，碰到的幾個主要問題是：1，石英端帽技術不是很成熟的技術方案，在應用過程中總會碰到各種技術問題，整體散熱，端帽脫落等等，目前都無法徹底解決。2，石英端帽的熔接是個技術難度很大的工作，本身光纖與端帽的熔接就有很大的技術含量，不是能夠有很好的操作文件就可以解決的，3，熔接時使用的大功率激光設備是一個相當貴重的設備，對前期投資以及后續使用都會提出相應的要求。我們提出的藍寶石端帽方案就是對石英型熔接方案的問題進行改進，依靠目前可實現的材料以及精密加工技術把石英端帽的問題解決掉，而加速此類型的應用。

技術實現要素：

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種打破傳統藍寶石端帽熔接型技術，采用螺紋配合結構，將光纖端面與藍寶石器件進行空間配合，采用分立元件，可以更加靈活的組織光路的藍寶石單晶光纖端帽與藍寶石單晶毛細管的連接結構。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種藍寶石單晶光纖端帽與藍寶石單晶毛細管的連接結構，其特征在于：包括藍寶石單晶光纖端帽、藍寶石單晶毛細管以及設置在藍寶石單晶光纖端帽、藍寶石單晶毛細管之間的藍寶石單晶隔片；其中所述的藍寶石單晶毛細管內放置有光纖，藍寶石單晶毛細管的一端螺紋連接上述的藍寶石單晶光纖端帽。

本實用新型還可以采用如下技術措施：

所述藍寶石單晶光纖端帽包括藍寶石基質的端帽本體，所述端帽本體一端設有內螺紋孔；對應所述的藍寶石單晶毛細管端部設有外螺紋；在藍寶石單晶光纖端帽和藍寶石單晶毛細管螺紋連接后所述的藍寶石單晶隔片位于內螺紋孔的孔底。

所述端帽本體的另一端設有與內螺紋孔連通的光束孔；所述藍寶石單晶光纖端帽的光束孔與藍寶石單晶毛細管中心孔在同一中心線上。

本實用新型具有的優點和積極效果是：由于本實用新型采用上述技術方法，具有以下優點：

1)、此方案主要利用藍寶石可以耐受2050攝氏度，遠高于石英熔點的特性，提高器件的耐受能力，以保證更大功率的激光光路的順利運行。尤其可以作為一種萬瓦級大功率光纖端帽，應用于高端大功率的光纖激光器、固體激光器、半導體激光器等激光加工，如激光切割、激光焊接、激光3D打印等工業加工應用和軍事激光武器等領域。

2)、此方案選用的藍寶石相比于石英材料，具有優異的散熱性能，可以更好的將工作時產生的熱量盡快的輸送出去，由于全部采用藍寶石材料，避免了不同材料之間導熱性能的差異，普通石英端帽端面灼傷最根本的原因就是因為污漬等缺陷產生的熱量沒有盡快排出而導致端面惡化，惡化后會產生更大的光阻從而加大散熱，導致惡性循環，從而迅速的燒毀端面，而藍寶石更高的熔點，更好的散熱性能會大大加強此類產品的性能。

3)、此方案主要有三部分藍寶石單晶材料組成，分別是藍寶石單晶毛細管，藍寶石單晶隔片，藍寶石單晶螺帽。其中第一部分的柱狀藍寶石單晶毛細管，內部可以放置光纖，藍寶石單晶毛細管底部有喇叭型凹槽，以保證光纖可以順利放置進毛細管。此藍寶石單晶毛細管也可以作為藍寶石包層剝離器使用，同樣在此結構中，光纖中的包層光通過緊密配合的藍寶石單晶毛細管時，因為折射率原因，有害的包層光會被剝除，從而減小端面耦合時的散熱，提高耦合效率。

4)、此方案的藍寶石單晶隔片，隔片放置在藍寶石單晶毛細管與藍寶石單晶光纖端帽之間，以起到保護光纖端面，防塵以及部分光學作用，可以使有害的反射光直接反射到其他介質中，以避免反射進光纖包層，從而提高光纖的輸出效率，增加系統的穩定性。

5)、此方案中的藍寶石單晶隔片因為是分立元件，所以在有損傷時可以迅速更換，而目前采用的石英熔接方案如有損壞，需要更換整個的光纖器件，耗時長，費用高，但此方案既可避免此問題。

6)、此方案的主要打破傳統熔接結構，可以避免過大的前期投資，可以實現更優的組合方案。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型內部結構示意圖；

圖3和圖4是本實用新型立體分解圖；

圖5是藍寶石單晶毛細管結構示意圖；

圖6和圖7是藍寶石單晶光纖端帽內部結構示意圖。

圖中：1、藍寶石單晶光纖端帽；1-1、端帽本體；1-2、內螺紋孔；1-3、光束孔；2、藍寶石單晶毛細管；2-1、藍寶石單晶毛細管中心孔；2-2、喇叭型槽；3、藍寶石單晶隔片；4、光纖。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1至圖6，一種藍寶石單晶光纖端帽與藍寶石單晶毛細管的連接結構，包括藍寶石單晶光纖端帽1、藍寶石單晶毛細管2以及設置在藍寶石單晶光纖端帽1、藍寶石單晶毛細管2之間的藍寶石單晶隔片3；其中所述的藍寶石單晶毛細管內放置有光纖4，藍寶石單晶毛細管2的一端螺紋連接上述的藍寶石單晶光纖端帽1。所述藍寶石單晶光纖端帽1包括藍寶石基質的端帽本體1-1，所述端帽本體一端設有內螺紋孔1-2，對應所述的藍寶石單晶毛細管2端部設有外螺紋；在藍寶石單晶光纖端帽和藍寶石單晶毛細管螺紋連接后所述的藍寶石單晶隔片3位于內螺紋孔1-2的孔底。

請參閱圖7，所述端帽本體的另一端設有與內螺紋孔連通的光束孔1-3，所述藍寶石單晶光纖端帽的光束孔與藍寶石單晶毛細管中心孔2-1在同一中心線上。

本實用新型組裝方法，將已研磨好端面的裸光纖從喇叭型槽2-2穿入藍寶石石英毛細管到達毛細管頂端后，與藍寶石單晶隔片接觸。藍寶石單晶光纖端帽與藍寶石單晶毛細管通過螺紋連接緊密配合。光纖在穿入藍寶石單晶毛細管后，喇叭型槽部分用膠水固定，從而保證整體的穩定性。

光纖端面，藍寶石單晶隔片兩端，藍寶石單晶光纖端帽都要做良好的清潔。激光從光纖傳輸到光纖端面，如圖2所示，激光從右至左傳輸，耦合進藍寶石單晶隔片，穿過藍寶石單晶隔片后，經過藍寶石單晶光纖端帽傳出，藍寶石單晶光纖端帽可以是中空結構，大功率激光主要透過藍寶石單晶隔片傳出，因為首先從光纖進入藍寶石晶體，會有擴束作用，降低功率密度，同時藍寶石的良好傳熱性能以及高熔點特征會大大增加使用壽命。在實際使用時，藍寶石單晶隔片需要更換時，只需將藍寶石單晶光纖端帽擰下，更換藍寶石單晶隔片即可，可大大改善使用效果。

采用上述技術方法，具有以下優點：

1)、此方案主要利用藍寶石可以耐受2050攝氏度，遠高于石英熔點的特性，提高器件的耐受能力，以保證更大功率的激光光路的順利運行。尤其可以作為一種萬瓦級大功率光纖端帽，應用于高端大功率的光纖激光器、固體激光器、半導體激光器等激光加工，如激光切割、激光焊接、激光3D打印等工業加工應用和軍事激光武器等領域。

2)、此方案選用的藍寶石相比于石英材料，具有優異的散熱性能，可以更好的將工作時產生的熱量盡快的輸送出去，由于全部采用藍寶石材料，避免了不同材料之間導熱性能的差異，普通石英端帽端面灼傷最根本的原因就是因為污漬等缺陷產生的熱量沒有盡快排出而導致端面惡化，惡化后會產生更大的光阻從而加大散熱，導致惡性循環，從而迅速的燒毀端面，而藍寶石更高的熔點，更好的散熱性能會大大加強此類產品的性能。

3)、此方案主要有三部分藍寶石單晶材料組成，分別是藍寶石單晶毛細管，藍寶石單晶隔片，藍寶石單晶螺帽。其中第一部分的柱狀藍寶石單晶毛細管，內部可以放置光纖，藍寶石單晶毛細管底部有喇叭型凹槽，以保證光纖可以順利放置進毛細管。此藍寶石單晶毛細管也可以作為藍寶石包層剝離器使用，同樣在此結構中，光纖中的包層光通過緊密配合的藍寶石單晶毛細管時，因為折射率原因，有害的包層光會被剝除，從而減小端面耦合時的散熱，提高耦合效率。

4)、此方案的藍寶石單晶隔片，隔片放置在藍寶石單晶毛細管與藍寶石單晶光纖端帽之間，以起到保護光纖端面，防塵以及部分光學作用，可以使有害的反射光直接反射到其他介質中，以避免反射進光纖包層，從而提高光纖的輸出效率，增加系統的穩定性。

5)、此方案中的藍寶石單晶隔片因為是分立元件，所以在有損傷時可以迅速更換，而目前采用的石英熔接方案如有損壞，需要更換整個的光纖器件，耗時長，費用高，但此方案既可避免此問題。

6)、此方案的主要打破傳統熔接結構，可以避免過大的前期投資，可以實現更優的組合方案。

以上所述僅是對本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術方案的范圍內。