本實用新型屬于光纖傳輸技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種藍(lán)寶石螺帽非熔接型藍(lán)寶石光纖輸出端帽。

背景技術(shù)：

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(dāng)激光功率很小時，光纖端面無任何變化，當(dāng)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(xiàn)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(jìn)一步增大，將出現(xiàn)局部熔融現(xiàn)象，同時端面表面發(fā)生微小形變，并且當(dāng)激光功率達(dá)到損傷閾值后產(chǎn)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(xù)照射激光脈沖，將會出現(xiàn)嚴(yán)重的熔融現(xiàn)象，光纖表面也將受到嚴(yán)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，采用此結(jié)構(gòu)的主要原因是石英端帽與光纖材質(zhì)屬于同類產(chǎn)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(jié)合在一起；目前，絕大多數(shù)工業(yè)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(yīng)的改變?？傊?，按照目前的石英端帽生產(chǎn)技術(shù)，碰到的幾個主要問題是：1，石英端帽技術(shù)不是很成熟的技術(shù)方案，在應(yīng)用過程中總會碰到各種技術(shù)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(shù)難度很大的工作，本身光纖與端帽的熔接就有很大的技術(shù)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(shè)備是一個相當(dāng)貴重的設(shè)備，對前期投資以及后續(xù)使用都會提出相應(yīng)的要求。我們提出的藍(lán)寶石端帽方案就是對石英型熔接方案的問題進(jìn)行改進(jìn)，依靠目前可實現(xiàn)的材料以及精密加工技術(shù)把石英端帽的問題解決掉，而加速此類型的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種打破傳統(tǒng)藍(lán)寶石端帽熔接型技術(shù)，采用螺紋配合結(jié)構(gòu)，將光纖端面與藍(lán)寶石器件進(jìn)行空間配合，采用分立元件，可以更加靈活的組織光路的藍(lán)寶石螺帽非熔接型藍(lán)寶石光纖輸出端帽。

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種藍(lán)寶石螺帽非熔接型藍(lán)寶石光纖輸出端帽，其特征在于：包括藍(lán)寶石螺帽、藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管以及設(shè)置在藍(lán)寶石螺帽、藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管之間的藍(lán)寶石單晶窗口片；其中所述的藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管內(nèi)放置有光纖，所述光纖距離藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管的端面小于10μm；藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管對應(yīng)藍(lán)寶石螺帽端中心孔設(shè)有喇叭型槽；藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管的一端螺紋連接上述的藍(lán)寶石螺帽；所述藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管的連接端設(shè)有凹槽，所述凹槽的中心與藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管中心孔同心；所述藍(lán)寶石螺帽包括藍(lán)寶石基質(zhì)的螺帽本體，所述螺帽本體一端設(shè)有內(nèi)螺紋孔，對應(yīng)所述的藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管端部設(shè)有外螺紋；在藍(lán)寶石螺帽和藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管螺紋連接后所述的藍(lán)寶石單晶窗口片位于內(nèi)螺紋孔的孔底。

本實用新型還可以采用如下技術(shù)措施：

所述螺帽本體的另一端設(shè)有與內(nèi)螺紋孔連通的光束孔；所述藍(lán)寶石螺帽的光束孔與藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管中心孔在同一中心線上。

所述喇叭型槽的錐角為90°。

所述藍(lán)寶石單晶窗口片為等厚隔片、單面斜角隔片、單面透鏡型隔片或雙面透鏡型隔片。

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

1)、此方案主要利用藍(lán)寶石可以耐受2050攝氏度，遠(yuǎn)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(yīng)用于高端大功率的光纖激光器、固體激光器、半導(dǎo)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(yè)加工應(yīng)用和軍事激光武器等領(lǐng)域。

2)、此方案選用的藍(lán)寶石相比于石英材料，具有優(yōu)異的散熱性能，可以更好的將工作時產(chǎn)生的熱量盡快的輸送出去，由于全部采用藍(lán)寶石材料，避免了不同材料之間導(dǎo)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(chǎn)生的熱量沒有盡快排出而導(dǎo)致端面惡化，惡化后會產(chǎn)生更大的光阻從而加大散熱，導(dǎo)致惡性循環(huán)，從而迅速的燒毀端面，而藍(lán)寶石更高的熔點，更好的散熱性能會大大加強此類產(chǎn)品的性能。

3)、此方案主要有三部分藍(lán)寶石單晶材料組成，分別是藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管，藍(lán)寶石單晶窗口片，藍(lán)寶石單晶螺帽。其中第一部分的柱狀藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管，內(nèi)部可以放置光纖，藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管底部有喇叭型凹槽，以保證光纖可以順利放置進(jìn)毛細(xì)管。此藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管也可以作為藍(lán)寶石包層剝離器使用，同樣在此結(jié)構(gòu)中，光纖中的包層光通過緊密配合的藍(lán)寶石單晶毛細(xì)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(lán)寶石單晶窗口片放置在藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管與藍(lán)寶石螺帽之間，以起到保護(hù)光纖端面，防塵以及部分光學(xué)作用，尤其是具有單面斜面的隔片，應(yīng)用中可以使有害的反射光直接反射到其他介質(zhì)中，以避免反射進(jìn)光纖包層，從而提高光纖的輸出效率，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？梢园凑湛蛻粢笾谱鳎謩e為等厚隔片，單面斜角隔片，單面透鏡型隔片以及雙面透鏡型隔片，以適應(yīng)于不同光路的技術(shù)方案。

5)、此方案中的藍(lán)寶石單晶窗口片因為是分立元件，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(tǒng)熔接結(jié)構(gòu)，可以避免過大的前期投資，可以實現(xiàn)更優(yōu)的組合方案。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3和圖4是本實用新型立體分解圖；

圖5是藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6和圖7是兩種藍(lán)寶石螺帽內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8至圖11是藍(lán)寶石單晶窗口片截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、藍(lán)寶石螺帽；1-1、螺帽本體；1-2、內(nèi)螺紋孔；1-3、光束孔；2、藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管；2-1、藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管中心孔；2-2、喇叭型槽；3、藍(lán)寶石單晶窗口片；4、光纖。

具體實施方式

為能進(jìn)一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請參閱圖1至圖6，一種藍(lán)寶石螺帽非熔接型藍(lán)寶石光纖輸出端帽，包括藍(lán)寶石螺帽1、藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管2以及設(shè)置在藍(lán)寶石螺帽1、藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管2之間的藍(lán)寶石單晶窗口片3；其中所述的藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管內(nèi)放置有光纖4，所述光纖距離藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管的端面小于10μm；藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管對應(yīng)藍(lán)寶石螺帽端中心孔設(shè)有喇叭型槽；所述喇叭型槽的錐角為90°；藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管2的一端螺紋連接上述的藍(lán)寶石螺帽1；所述藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管2的連接端設(shè)有凹槽2-3，所述凹槽的中心與藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管中心孔2-1同心；凹槽的設(shè)計有利于光纖散熱，提高光纖壽命；所述藍(lán)寶石螺帽1包括藍(lán)寶石基質(zhì)的螺帽本體1-1，所述螺帽本體一端設(shè)有內(nèi)螺紋孔1-2，對應(yīng)所述的藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管2端部設(shè)有外螺紋；在藍(lán)寶石螺帽和藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管螺紋連接后所述的藍(lán)寶石單晶窗口片3位于內(nèi)螺紋孔1-2的孔底。

請參閱圖7，所述螺帽本體的另一端設(shè)有與內(nèi)螺紋孔連通的光束孔1-3，所述藍(lán)寶石螺帽的光束孔與藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管中心孔2-1在同一中心線上。

所述藍(lán)寶石單晶窗口片3為等厚隔片(如圖8)、單面斜角隔片(如圖9)、單面透鏡型隔片(如圖10)或雙面透鏡型隔片(如圖11)。

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(lán)寶石石英毛細(xì)管到達(dá)毛細(xì)管頂端后，與藍(lán)寶石單晶窗口片接觸。藍(lán)寶石螺帽與藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管通過螺紋連接緊密配合。光纖在穿入藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管后，喇叭型槽部分用膠水固定，從而保證整體的穩(wěn)定性。

光纖端面，藍(lán)寶石單晶窗口片兩端，藍(lán)寶石螺帽都要做良好的清潔。激光從光纖傳輸?shù)焦饫w端面，如圖2所示，激光從右至左傳輸，耦合進(jìn)藍(lán)寶石單晶窗口片，穿過藍(lán)寶石單晶窗口片后，經(jīng)過藍(lán)寶石螺帽傳出，藍(lán)寶石螺帽可以是中空結(jié)構(gòu)，大功率激光主要透過藍(lán)寶石單晶窗口片傳出，因為首先從光纖進(jìn)入藍(lán)寶石晶體，會有擴束作用，降低功率密度，同時藍(lán)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(lán)寶石單晶窗口片需要更換時，只需將藍(lán)寶石螺帽擰下，更換藍(lán)寶石單晶窗口片即可，可大大改善使用效果。

采用上述技術(shù)方法，具有以下優(yōu)點：

1)、此方案主要利用藍(lán)寶石可以耐受2050攝氏度，遠(yuǎn)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(yīng)用于高端大功率的光纖激光器、固體激光器、半導(dǎo)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(yè)加工應(yīng)用和軍事激光武器等領(lǐng)域。

2)、此方案選用的藍(lán)寶石相比于石英材料，具有優(yōu)異的散熱性能，可以更好的將工作時產(chǎn)生的熱量盡快的輸送出去，由于全部采用藍(lán)寶石材料，避免了不同材料之間導(dǎo)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(chǎn)生的熱量沒有盡快排出而導(dǎo)致端面惡化，惡化后會產(chǎn)生更大的光阻從而加大散熱，導(dǎo)致惡性循環(huán)，從而迅速的燒毀端面，而藍(lán)寶石更高的熔點，更好的散熱性能會大大加強此類產(chǎn)品的性能。

3)、此方案主要有三部分藍(lán)寶石單晶材料組成，分別是藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管，藍(lán)寶石單晶窗口片，藍(lán)寶石單晶螺帽。其中第一部分的柱狀藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管，內(nèi)部可以放置光纖，藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管底部有喇叭型凹槽，以保證光纖可以順利放置進(jìn)毛細(xì)管。此藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管也可以作為藍(lán)寶石包層剝離器使用，同樣在此結(jié)構(gòu)中，光纖中的包層光通過緊密配合的藍(lán)寶石單晶毛細(xì)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(lán)寶石單晶窗口片，隔片放置在藍(lán)寶石單晶毛細(xì)管與藍(lán)寶石螺帽之間，以起到保護(hù)光纖端面，防塵以及部分光學(xué)作用，可以使有害的反射光直接反射到其他介質(zhì)中，以避免反射進(jìn)光纖包層，從而提高光纖的輸出效率，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5)、此方案中的藍(lán)寶石單晶窗口片因為是分立元件，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(tǒng)熔接結(jié)構(gòu)，可以避免過大的前期投資，可以實現(xiàn)更優(yōu)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(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)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(shù)方案的范圍內(nèi)。