一种可配置光纤合束器

摘要

本发明公开了一种可配置光纤合束器，包括第一光输入耦合模块、第二光输入耦合模块、第一连接光纤、第二连接光纤、合束模块、第三连接光纤和光输出耦合模块；第一光输入耦合模块通过第一连接光纤连接合束模块，第二光输入耦合模块通过第二连接光纤连接合束模块，合束模块通过第三连接光纤连接光输出耦合模块，第一输入光纤和第二输入光纤可分别直接插接在第一光输入耦合模块和第二光输入耦合模块，输出光纤直接插接在光输出耦合模块。通过上述方式，本发明实现输入光纤和输出光纤均直接插接连接，操作简单方便；另外，可配置光纤合束器采用空间镜片耦合和全光纤耦合两种光耦合的方式，既方便可配置光纤合束器的维修，又缩小可配置光纤合束器的体积。

权利要求

1.一种可配置光纤合束器，其特征在于，包括：

第一光输入耦合模块，包括第一输入接口、第一凸透镜、第一聚焦透镜和第一输出接口；

第二光输入耦合模块，包括第二输入接口、第二聚焦透镜和第二输出接口；

第一连接光纤，所述第一连接光纤的一端与第一输出接口插接连接；

第二连接光纤，所述第二连接光纤的一端与第二输出接口插接连接；

合束模块，所述合束模块分别与所述第一连接光纤的另一端和第二连接光纤的另一端连接；

第三连接光纤，所述第三连接光纤的一端与合束模块连接；

光输出耦合模块，包括第三输入接口和第三输出接口，所述第三输入接口与所述第三连接光纤的另一端插接连接；

所述第一光输入耦合模块用于通过第一输入接口插接第一输入光纤，并且所述第一光输入耦合模块接收所述第一输入光纤所输入的光，所述第二光输入耦合模块用于通过第二输入接口插接第二输入光纤，并且所述第二光输入耦合模块接收所述第二输入光纤所输入的光，所述合束模块用于将所述第一光输入耦合模块和第二光输入耦合模块输出的光合束形成一束合束光，并将所述合束光输出至第三连接光纤，所述光输出耦合模块用于通过第三输出接口插接输出光纤，并且所述光输出耦合模块用于将所述合束光输出至输出光纤；

所述第一输入接口、第一凸透镜、第一聚焦透镜和第一输出接口依次设置，所述第一输出接口与第一连接光纤的一端连接，所述第一输入接口用于插接第一输入光纤，并且接收所述第一输入光纤输入的光，其中，所述第一输入光纤输入的光为发散光，所述第一输入光纤输入的光经过第一输入接口入射至第一凸透镜，所述第一凸透镜用于改变所述第一输入光纤输入的光的传输方向，使其成为第一平行光，所述第一聚焦透镜用于对所述第一平行光进行聚焦并输出至所述第一连接光纤内；

所述第二输入接口、第二聚焦透镜和第二输出接口依次设置，所述第二输出接口与第二连接光纤的一端连接，所述第二输入接口用于插接第二输入光纤，并且接收所述第二输入光纤所输入的光，其中，所述第二输入光纤的光为平行光，所述第二输入光纤所输入的光经过所述第二输入接口后入射至第二聚焦透镜，所述第二聚焦透镜用于对所述第二输入光纤所输入的光进行聚焦并输出至所述第二连接光纤。

2.根据权利要求1所述的可配置光纤合束器，其特征在于，

所述第一光输入耦合模块还包括第一内壳体；

所述第一内壳体设置有第一窗口和第二窗口，所述第一输入接口固定于所述第一窗口，所述第一输出接口固定于所述第二窗口，所述第一凸透镜和第一聚焦透镜固定于所述第一内壳体内。

3.根据权利要求2所述的可配置光纤合束器，其特征在于，

所述第二光输入耦合模块还包括第二内壳体；

所述第二内壳体设置有第三窗口和第四窗口；

所述第二输入接口固定于所述第三窗口，所述第二输出接口固定于所述第四窗口，所述第二聚焦透镜固定于所述第二内壳体内。

4.根据权利要求1所述的可配置光纤合束器，其特征在于，

所述光输出耦合模块包括第三输入接口、第二凸透镜、第三聚焦透镜和第三输出接口；

所述第三输入接口、第二凸透镜、第三聚焦透镜和第三输出接口依次设置，所述第三输出接口用于插接输出光纤，所述第三输入接口与第三连接光纤的另一端连接，并且用于接收第三连接光纤输出的光，所述第二凸透镜用于改变第三输入接口输出的光的传输方向，使其成为第二平行光，所述第三聚焦透镜用于对所述第二平行光进行聚焦并输出至所述输出光纤。

5.根据权利要求4所述的可配置光纤合束器，其特征在于，

所述光输出耦合模块还包括第三内壳体；

所述第三内壳体设置有第五窗口和第六窗口；

所述第三输入接口固定于所述第五窗口，所述第三输出接口固定于所述第六窗口，所述第二凸透镜和第三聚焦透镜固定于所述第三内壳体内。

6.根据权利要求1所述的可配置光纤合束器，其特征在于，

所述合束模块包括锥形部和本体部；

所述锥形部设置于所述本体部上，所述第三连接光纤的一端从所述锥形部的顶部插入合束模块，所述第一连接光纤和第二连接光纤的另一端从合束本体远离锥形部的一表面插入合束模块，并且所述第一连接光纤的另一端、第二连接光纤的另一端和第三连接光纤的一端相熔接。

7.根据权利要求1所述的可配置光纤合束器，其特征在于，

所述可配置光纤合束器还包括外壳体；

所述第一光输入耦合模块、第二光输入耦合模块、第一连接光纤、第二连接光纤、合束模块、第三连接光纤和光输出耦合模块均设置于外壳体内。

8.根据权利要求7所述的可配置光纤合束器，其特征在于，

所述外壳体为铁或者铜。

说明书

一种可配置光纤合束器

技术领域

[0001] 本发明涉及光耦合技术领域，特别是涉及一种可配置光纤合束器。

背景技术

[0002] 随着市场对光纤激光器的功率和效率的要求不断提高，光纤激光器也朝功率更高、寿命更长、成本更低的方向发展。但是单一光纤激光器受其制作工艺、制作材料的影响，其功率越来越接近极限值，很难再取得进一步的突破。

[0003] 为了提高激光的功率，通常将多台光纤激光器输出的光进行合束形成一束激光，由此出现光纤合束器。目前常见光纤合束器的合束方式包括全光纤耦合和空间镜片耦合。全光纤耦合必须把多个根光纤熔接在一起，操作和后期维修都不方便。空间镜片耦合是指多个光纤激光器输出光通过多种镜片反射、折射和聚焦后形成一路束激光，多种镜片排布需要占用较大体积，从而造成光纤合束器的体积过大。

[0004] 综上所述，现有技术中光纤合束器不是操作和后期维修都不方便，就是体积过大，无法很好地满足用户需求，迫切需要出现一种新型的光纤合束器。

发明内容

[0005] 本发明主要解决的技术问题是提供一种可配置光纤合束器，实现输入光纤和输出光纤均插接连接可配置光纤合束器，操作简单方便；另外，可配置光纤合束器采用空间镜片耦合和全光纤耦合两种光耦合的方式，既方便可配置光纤合束器的维修，又缩小可配置光纤合束器的体积。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种可配置光纤合束器，包括：第一光输入耦合模块；第二光输入耦合模块；第一连接光纤，所述第一连接光纤的一端与第一光输入耦合模块连接；第二连接光纤，所述第二连接光纤的一端与第二光输入耦合模块连接；合束模块，所述合束模块分别与所述第一连接光纤的另一端和第二连接光纤的另一端连接；第三连接光纤，所述第三连接光纤的一端与合束模块连接；光输出耦合模块，所述光输出耦合模块与所述第三连接光纤的另一端连接；所述第一光输入耦合模块还用于插接第一输入光纤，并接收所述第一输入光纤所输入的光，所述第二光输入耦合模块还用于插接第二输入光纤，并且接收所述第二输入光纤所输入的光，所述合束模块用于将所述第一光输入耦合模块和第二光输入耦合模块输出的光合束形成一束合束光，并将所述合束光输出至第三连接光纤，所述光输出耦合模块用于插接输出光纤，并且用于将所述合束光输出至输出光纤。

[0007] 其中，所述第一光输入耦合模块包括第一输入接口、第一凸透镜、第一聚焦透镜和第一输出接口；所述第一输入接口、第一凸透镜、第一聚焦透镜和第一输出接口依次设置，所述第一输出接口与第一连接光纤的一端连接，所述第一输入接口用于插接第一输入光纤，并且接收所述第一输入光纤输入的光，其中，所述第一输入光纤输入的光为发散光，所述述第一输入光纤输入的光经过第一输入接口后入射至第一凸透镜，所述第一凸透镜用于改变所述述第一输入光纤输入的光的传输方向，使其成为第一平行光，所述第一聚焦透镜用于对所述第一平行光进行聚焦并输出至所述第一连接光纤内。

[0008] 其中，所述第一光输入耦合模块还包括第一内壳体；

[0009] 所述第一内壳体设置有第一窗口和第二窗口，所述第一输入接口固定于所述第一窗口，所述第一输出接口固定于所述第二窗口，所述第一凸透镜和第一聚焦透镜固定于所述第一内壳体内。

[0010] 其中，所述第二光输入耦合模块包括第二输入接口、第二聚焦透镜和第二输出接口；所述第二输入接口、第二聚焦透镜和第二输出接口依次设置，所述第二输出接口与第二连接光纤的一端连接，所述第二输入接口用于插接第二输入光纤，并且接收所述第二输入光纤所输入的光，所述第二输入光纤所输入的光为平行光，所述第二输入光纤所输入的光经过所述第二输入接口后入射至第二聚焦透镜，所述第二聚焦透镜用于对所述第二输入光纤所输入的光进行聚焦并输出至所述第二连接光纤。

[0011] 其中，所述第二光输入耦合模块还包括第二内壳体；所述第二内壳体设置有第三窗口和第四窗口；所述第二输入接口固定于所述第三窗口，所述第二输出接口固定于所述第四窗口，所述第二聚焦透镜固定于所述第二内壳体内。

[0012] 其中，所述光输出耦合模块包括第三输入接口、第二凸透镜、第三聚焦透镜和第三输出接口；所述第三输入接口、第二凸透镜、第三聚焦透镜和第三输出接口依次设置，所述第三输出接口用于插接输出光纤，所述第三输入接口与第三连接光纤的另一端连接，并且用于接收第三连接光纤输出的光，所述第二凸透镜用于改变第三输入接口输出的光的传输方向，使其成为第二平行光，所述第三聚焦透镜用于对所述第二平行光进行聚焦并输出至所述输出光纤。

[0013] 其中，所述光输出耦合模块还包括第三内壳体；所述第三内壳体设置有第五窗口和第六窗口；所述第三输入接口固定于所述第五窗口，所述第三输出接口固定于所述第六窗口，所述第二凸透镜和第三聚焦透镜固定于所述第三内壳体内。

[0014] 其中，所述合束模块包括锥形部和本体部；所述锥形部设置于所述本体部上，所述第三连接光纤的一端从所述锥形部的顶部插入合束模块，所述第一连接光纤和第二连接光纤的另一端从合束本体远离锥形部的一表面插入合束模块，并且所述第一连接光纤的另一端、第二连接光纤的另一端和第三连接光纤的一端相熔接。

[0015] 其中，所述可配置光纤合束器还包括外壳体；所述第一光输入耦合模块、第二光输入耦合模块、第一连接光纤、第二连接光纤、合束模块、第三连接光纤和光输出耦合模块均设置于外壳体内。

[0016] 其中，所述外壳体为铁或者铜。

[0017] 本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明第一光输入耦合模块通过第一连接光纤连接合束模块，第二光输入耦合模块通过第二连接光纤连接合束模块，合束模块通过第三连接光纤连接光输出耦合模块，第一输入光纤和第二输入光纤可分别直接插接在第一光输入耦合模块和第二光输入耦合模块，输出光纤直接插接在光输出耦合模块，通过第一光输入耦合模块、第二光输入耦合模块、合束模块和光输出耦合模块将第一输入光纤和第二输入光纤输入光合束形成一路合束光，并且合束光输出至输出光纤，实现光合束，其中，第一输入光纤、第二输入光纤和输出光纤通过插接连接，操作简单、方便；另外，第一光输入耦合模块、第二光输入耦合模块和光输出耦合模块均采用空间镜片耦合，合束模块采用全光纤耦合，空间镜片耦合和全光纤耦合相结合，既方便可配置光纤合束器的维修，又缩小可配置光纤合束器的体积。

附图说明

[0018] 图1是本发明可配置光纤合束器实施方式的示意图；

[0019] 图2是本发明可配置光纤合束器实施方式中第一光输入耦合模块的示意图；

[0020] 图3是本发明可配置光纤合束器实施方式中第二光输入耦合模块的示意图；

[0021] 图4是本发明可配置光纤合束器实施方式中光输出耦合模块的示意图。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

[0023] 请参阅图1，可配置光纤合束器20包括第一光输入耦合模块21、第二光输入耦合模块22、第一连接光纤23、第二连接光纤24、合束模块25、第三连接光纤26和光输出耦合模块27。

[0024] 第一连接光纤23的一端与第一光输入耦合模块21连接，并且另一端与合束模块25连接。第二连接光纤24的一端与第二光输入耦合模块22连接，并且另一端与合束模块25连接。第三连接光纤26的一端与合束模块25连接，并且另一端与光输出耦合模块27与第三连接光纤26的另一端连接。第一光输入耦合模块21还用于插接第一输入光纤31，并接收第一输入光纤31所输入的光，第二光输入耦合模块22还用于插接第二输入光纤32，并且接收第二输入光纤32所输入的光，合束模块25用于将第一光输入耦合模块21和第二光输入耦合模块22输出的光合束形成一束合束光，并将合束光输出至第三连接光纤26，光输出耦合模块27还用于插接输出光纤33，并且用于将合束光输出至输出光纤33。

[0025] 第一光输入耦合模块21和第二光输入耦合模块22均通过连接光纤与合束模块25连接，光输出耦合模块27与合束模块25之间也是通过连接光纤连接，使得第一光输入耦合模块21、第二光输入耦合模块22、合束模块25和光输出耦合模块27之间保持松散的连接关系，当其中一个模块出现问题时，直接更换即可，方便对可配置光纤合束器20的修维。当然，为了使可配置光纤合束器20的修维保养更方便，第一连接光纤23与第一光输入耦合模块21之间的连接方式、第一连接光纤23与合束模块25之间的连接方式、第二连接光纤24与第二光输入耦合模块22之间的连接方式、第二连接光纤24与合束模块25之间的连接方式、第三连接光纤26与合束模块25之间的连接方式、第三连接光纤26与光输出耦合模块27之间的连接方式均为插接连接。

[0026] 具体的，请参阅图2，第一光输入耦合模块21包括第一输入接口211、第一凸透镜212、第一聚焦透镜213和第一输出接口214。

[0027] 第一输入接口211、第一凸透镜212、第一聚焦透镜213和第一输出接口214依次设置，并且第一输入接口211、第一凸透镜212、第一聚焦透镜213和第一输出接口214呈一字排布。第一输出接口214与第一连接光纤23的一端连接，第一输入接口211用于插接第一输入光纤31，并且接收第一输入光纤31输入的光，其中，第一输入光纤31输入的光为发散光，第一输入光纤31输入的光经过第一输入接口211后入射至第一凸透镜212，第一凸透镜212用于改变第一输入光纤31输入的光的传输方向，使其成为第一平行光，第一聚焦透镜213用于对第一平行光进行聚焦并输出至第一连接光纤23内。第一输入光纤31输出的光是来自连接第一输入光纤31的激光输出头，第一输入光纤31只负责传输激光输出头输出光，但是从第一输入光纤31输出的光的发散角度是由第一输入光纤31的NA值决定。

[0028] 进一步的，第一光输入耦合模块21还包括第一内壳体215。第一内壳体215设置有第一窗口2151和第二窗口2152，第一输入接口211固定于第一窗口2151，第一输出接口214固定于第二窗口2152，第一凸透镜212和第一聚焦透镜213固定于第一内壳体215内。通过第一内壳体215将第一输入接口211、第一凸透镜212、第一聚焦透镜213和第一输出接口214封装成一个整体，当第一光输入耦合模块21损坏时，直接整体更换即可，方便快捷；另外，第一内壳体215也起到保护第一输入接口211、第一凸透镜212、第一聚焦透镜213和第一输出接口214的作用。

[0029] 请参阅图3，第二光输入耦合模块22包括第二输入接口221、第二聚焦透镜222和第二输出接口223。

[0030] 第二输入接口221、第二聚焦透镜222和第二输出接口223依次设置，并且第二输入接口221、第二聚焦透镜222和第二输出接口223呈一字排布。第二输出接口223与第二连接光纤24的一端连接，第二输入接口221用于插接第二输入光纤32，并且接收第二输入光纤32所输入的光，第二输入光纤32所输入的光为平行光，第二输入光纤32所输入的光经过第二输入接口221后入射至第二聚焦透镜222，第二聚焦透镜222用于对第二输入光纤32所输入的光进行聚焦并输出至第二连接光纤24。其中，第二输入光纤32输出的光是来自连接第二输入光纤32的激光输出头，第二输入光纤32只负责传输激光输出头所输出的光。

[0031] 进一步的，第二光输入耦合模块22还包括第二内壳体224。第二内壳体224设置有第三窗口2241和第四窗口2242。第二输入接口221固定于第三窗口2241，第二输出接口223固定于第四窗口2242，第二聚焦透镜222固定于第二内壳体224内。通过第二内壳体224将第二输入接口221、第二聚焦透镜222和第二输出接口223封装成一个整体，当第二光输入耦合模块22损坏时，直接整体更换即可，方便快捷；另外，第二内壳体224也起到保护第二输入接口221、第二聚焦透镜222和第二输出接口223的作用。

[0032] 需要说明的是：第一光输入耦合模块21和第二光输入耦合模块22对应不同类型的光，当输入光纤中传输的光是发散光时，输入光纤接入第一输入接口211，当输入光纤中传输的光是平行光时，输入光纤接入第二输入接口221。在可配置光纤合束器20中集成不同的光输入耦合模块，不同的光输入耦合模块适用于不同类型的光，扩大可配置光纤合束器20的适用范围。另外，上述只是列举了第一光输入耦合模块21和第二光输入耦合模块22两个光输入耦合模块，但是本领域技术人员可以根据本发明的技术思想扩展更多光输入耦合模块，以适用更好不同类型的光，同样的，每一种光输入耦合模块也可以配置多个。

[0033] 请参阅图4，光输出耦合模块27包括第三输入接口271、第二凸透镜272、第三聚焦透镜273和第三输出接口274。

[0034] 第三输入接口271、第二凸透镜272、第三聚焦透镜273和第三输出接口274依次设置，并且第三输入接口271、第二凸透镜272、第三聚焦透镜273和第三输出接口274呈一字排布。第三输出接口274用于插接输出光纤33，第三输入接口271与第三连接光纤26的另一端连接，并且用于接收第三连接光纤26输出的光。其中，从第三连接光纤26输出的光呈发散状态，但是光的发散角度是由第三连接光纤26的NA值决定。第二凸透镜272用于改变第三输入接口271输出的光的传输方向，使其成为第二平行光，第三聚焦透镜273用于对第二平行光进行聚焦并输出至输出光纤33。

[0035] 进一步的，请再次参阅图1，光输出耦合模块27还包括第三内壳体275。第三内壳体275设置有第五窗口2751和第六窗口2752。第三输入接口271固定于第五窗口2751，第三输出接口274固定于第六窗口2752，第二凸透镜272和第三聚焦透镜273固定于第三内壳体275内。通过第三内壳体275将第三输入接口271、第二凸透镜272、第三聚焦透镜273和第三输出接口274封装成一个整体，当光输出耦合模块27损坏时，直接整体更换即可，方便快捷；另外，第三内壳体275也起到保护第三输入接口271、第二凸透镜272、第三聚焦透镜273和第三输出接口274的作用。

[0036] 合束模块25包括锥形部251和本体部252。锥形部251设置于本体部252上，第三连接光纤26的一端从锥形部251的顶部插入合束模块25，第一连接光纤23和第二连接光纤24的另一端从合束本体远离锥形部251的一表面插入合束模块25，并且第一连接光纤23的另一端、第二连接光纤24的另一端和第三连接光纤26的一端相熔接。简而言之，第一连接光纤23的另一端、第二连接光纤24的另一端和第三连接光纤26的一端通过光纤拉锥的方式进行对接。

[0037] 为了更好地保护可配置光纤合束器20内部的各个元器件，可配置光纤合束器20还包括外壳体28。第一光输入耦合模块21、第二光输入耦合模块22、第一连接光纤23、第二连接光纤24、合束模块25、第三连接光纤26和光输出耦合模块27均设置于外壳体28内。在本实施方式中，外壳体28为铁或者铜。

[0038] 值得说明的是：由于第一输入光纤31直接插接在第一光输入耦合模块21上，第二输入光纤32直接插接在第二光输入耦合模块22上，无需关注连接第一输入光纤31和第二输入光纤32的激光输出头的类型，只要激光输出头输出的光的类型与光输入耦合模块相匹配即可。另外，通过插接的方式进行连接，操作简单而方便。

[0039] 在本发明实施方式中，第一光输入耦合模块通过第一连接光纤连接合束模块，第二光输入耦合模块通过第二连接光纤连接合束模块，合束模块通过第三连接光纤连接光输出耦合模块，第一输入光纤和第二输入光纤可分别直接插接在第一光输入耦合模块和第二光输入耦合模块，输出光纤直接插接在光输出耦合模块，通过第一光输入耦合模块、第二光输入耦合模块、合束模块和光输出耦合模块将第一输入光纤和第二输入光纤输入光合束形成一路合束光，并且合束光输出至输出光纤，实现光合束，其中，第一输入光纤、第二输入光纤和输出光纤通过插接连接，操作简单、方便；另外，第一光输入耦合模块、第二光输入耦合模块和光输出耦合模块均采用空间镜片耦合，合束模块采用全光纤耦合，空间镜片耦合和全光纤耦合相结合，既方便可配置光纤合束器的维修，又缩小可配置光纤合束器的体积。

[0040] 以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。