专利名称：用于大功率激光耦合的光纤头结构和光纤头冷却方法
技术领域：
本发明提供一种光纤头结构和光纤头冷却方法，特别是指一种用于大功率激光耦合的光纤头结构和光纤头冷却方法。
背景技术：
在医疗、泵浦、材料加工和处理等方面，需要很大的激光器光纤耦合输出功率，这种大功率激光通过光纤输出时，有时是单根光纤输出，有时为了增大光纤耦合输出功率，要用光纤束列阵实现大功率激光器线列阵的光纤耦合输出。在大功率激光光纤耦合中，无论是单根光纤输出还是多根光纤输出，单根光纤与光纤头的固定、多根光纤之间以及多根光纤与光纤头的固定采用的最广泛的方法是用光学胶(通常是353ND)将单根或多根光纤粘接在光纤头中，然后对光纤头进行研磨、抛光等工艺处理。应用这种单根或多根光纤粘接在光纤头中的激光输出头有一个非常大的缺点，即光纤头极易烧毁。这是因为传导大功率激光的光纤端面的功率密度通常很高，如果光纤头处理工艺有缺陷，单根、尤其是多根光纤的出光端面不平、划痕较多或者表面粘有灰尘等，都会使光纤头局部温度很高，而用于粘接光纤的353ND等光学胶导热性通常很差。因此，在大功率激光光纤耦合中，常常由于光纤头局部温度很高，并且热量不能及时散出去，造成粘接光纤的光学胶炭化；光学胶炭化后挥发出类似油状的物质，附着在光纤端面，使光纤端面温度进一步升高，光纤端面温度的升高又造成了光纤头更深处光学胶的炭化挥发，这样的恶性循环很快就会使光纤头烧毁。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于大功率激光耦合的光纤头结构和光纤头冷却方法，其可解决大功率激光光纤耦合中光纤输出头易烧毁的问题。
本发明一种用于大功率激光耦合的光纤头结构，其特征在于，其中包括一主体，该主体分为一大径端和小径端，在小径端的端部有螺纹，中间有中心通孔以便光纤容置，在中心通孔的两侧开有两通孔，该两通孔是冷却水的通道，在大径端上开有两个水孔，该两个水孔分别与通孔连通；一前堵头、一后堵头，该前后堵头结构相同；该前堵头的中心有一通孔，在通孔的两侧有两与主体上的两通孔对应的凹槽，该前后堵头分别焊接在主体的两端，该两凹槽是将两通孔连通；一光纤头固定环，该光纤头固定环的中间有一圆孔，该圆孔的直径略大于主体的小径端的直径，该光纤头固定环套在主体的小径端上，以便固定光纤头；两个水嘴焊接在主体的大径端上的水孔上。
其中该主体的中心孔的两侧的两通孔为连通结构，冷却水在光纤头中形成回路，可以对光纤头冷却。
其中该光纤头固定环的外周一部分为滚花状，一部分为六角形，以方便手动和工具旋动。
本发明一种用于大功率激光耦合的光纤头冷却方法，其特征在于，包括如下步骤将单根或多根光纤金属化；将金属化后的光纤焊在光纤头结构的中心通孔中。
其中光纤头采用水冷结构。
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如下，其中图1是本发明的结构示意图；图2是图1中主体1的结构示意图；
图3是图1中前堵头的结构示意图；图4是图1中后堵头的结构示意图；图5是图1中光纤头固定环的结构示意图；图6是图1中水嘴的结构示意图。
具体实施例方式
首先请参阅图1及图2，本发明为一种用于大功率激光耦合的光纤头结构，其中包括一主体1，该主体1分为一大径端11和小径端12，在小径端的端部有螺纹13，中间有中心通孔14以便光纤容置，在中心通孔14的两侧开有两通孔15、16，该两通孔15、16是冷却水的通道，在大径端11上开有两个水孔17，该两个水孔17一个是与通孔15连通，另一个是与通孔16连通；请参阅图1图3及图4，一前堵头2、一后堵头3，该前后堵头2、3结构相同；该前堵头2的中心有一通孔21，在通孔21的两侧有两与主体1上的两通孔15、16对应的凹槽22，该前后堵头2、3分别焊接在主体1的两端，该两凹槽22是将两通孔15、16连通；请再参阅图1及图5，一光纤头固定环4，该光纤头固定环4的中间有一圆孔41，该圆孔41的直径略大于主体1的小径端12的直径，该光纤头固定环4套在主体1的小径端12上，以便固定光纤头；另请参阅图1及图6，两个水嘴5焊接在主体1的大径端11上的水孔17上；其中该光纤头固定环4的外周一部分为滚花状，一部分为六角形，以方便手动和工具旋动。
本发明一种用于大功率激光耦合的光纤头冷却方法，包括如下步骤将单根或多根光纤金属化；将金属化后的光纤焊在光纤头结构的中心通孔14中。其中光纤头采用水冷结构。
本发明与现有技术相比具有如下的优点本发明为一种用于大功率激光耦合的光纤头结构和光纤头冷却方法。在大功率激光器的光纤耦合中，和传统的光纤耦合用激光输出光纤头相比，本发明具有很大的优点。通常所用的光纤耦合用激光输出光纤头是用353ND光学胶或者其它浓度较稀、固化后颗粒很小、可以和光纤头同时研磨和抛光的胶水将单根或多根光纤粘接固定在光纤头中，这种结构在大功率激光器的光纤耦合中，在光纤头输出光束部分由于激光束功率密度很高，很容易使光纤头局部温度很高，同时，将光纤粘接在光纤头中的353ND等光学胶导热性很差，因此，造成粘接光纤的光学胶炭化；光学胶炭化后挥发出类似油状的物质，附着在光纤端面，使光纤端面温度进一步升高，光纤端面温度的升高又造成了光纤头更深处光学胶的炭化挥发，这样的恶性循环很快就会使光纤头烧毁。因此，本发明采用光纤金属化后焊接在水冷的大功率激光光纤耦合用通水光纤头中，因为所采用的焊料为金属焊料，较通常所用的353ND等光学胶具有更好的导热性，同时，光纤头通有冷却水，因此，可以有效解决由于大功率激光耦合中光纤头热量不能及时散出去而造成的大功率激光耦合中光纤头易烧毁的问题。
权利要求
1.一种用于大功率激光耦合的光纤头结构，其特征在于，其中包括一主体，该主体分为一大径端和小径端，在小径端的端部有螺纹，中间有中心通孔以便光纤容置，在中心通孔的两侧开有两通孔，该两通孔是冷却水的通道，在大径端上开有两个水孔，该两个水孔分别通孔连通；一前堵头、一后堵头，该前后堵头结构相同；该前堵头的中心有一通孔，在通孔的两侧有两与主体上的两通孔对应的凹槽，该前后堵头分别焊接在主体的两端，该两凹槽是将两通孔连通；一光纤头固定环，该光纤头固定环的中间有一圆孔，该圆孔的直径略大于主体的小径端的直径，该光纤头固定环套在主体的小径端上，以便固定光纤头；两个水嘴焊接在主体的大径端上的水孔上。
2.如权利要求1所述的一种用于大功率激光耦合的光纤头冷却方法和冷却结构，其特征在于，其中该主体的中心孔的两侧的两通孔为连通结构，冷却水在光纤头中形成回路，可以对光纤头冷却。
3.如权利要求2所述的一种用于大功率激光耦合的光纤头冷却方法和冷却结构，其特征在于，其中该光纤头固定环的外周一部分为滚花状，一部分为六角形，以方便手动和工具旋动。
4.一种用于大功率激光耦合的光纤头冷却方法，其特征在于，包括如下步骤将单根或多根光纤金属化；将金属化后的光纤焊在光纤头结构的中心通孔中。
5.根据权利要求4所述的用于大功率激光耦合的光纤头冷却方法，其特征在于，其中光纤头采用水冷结构。
全文摘要
一种用于大功率激光耦合的光纤头结构，包括一主体，分为一大径端和小径端，在小径端的端部有螺纹，中间有中心通孔以便光纤容置，在中心通孔的两侧开有两通孔，两通孔是冷却水的通道，在大径端上开有两个水孔，该两个水孔分别与通孔连通；一前堵头、一后堵头，该前后堵头结构相同；前堵头的中心有一通孔，在通孔的两侧有两与主体上的两通孔对应的凹槽，前后堵头分别焊接在主体的两端，两凹槽是将两通孔连通；一光纤头固定环，其中间有一圆孔，该圆孔的直径略大于主体的小径端的直径，光纤头固定环套在主体的小径端上，以便固定光纤头；两个水嘴焊接在主体的大径端上的水孔上。
文档编号G02B6/255GK1523384SQ0310377
公开日2004年8月25日 申请日期2003年2月19日 优先权日2003年2月19日
发明者王晓薇, 马骁宇, 方高瞻, 喜崇浩, 王颖 申请人:中国科学院半导体研究所