TWI788076B - 光纖模組及其製法 - Google Patents

光纖模組及其製法 Download PDF

Info

Publication number
TWI788076B
TWI788076B TW110140441A TW110140441A TWI788076B TW I788076 B TWI788076 B TW I788076B TW 110140441 A TW110140441 A TW 110140441A TW 110140441 A TW110140441 A TW 110140441A TW I788076 B TWI788076 B TW I788076B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical fiber
fiber bundle
optical
tapered end
light
Prior art date
Application number
TW110140441A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202318050A (zh
Inventor
蘇信嘉
楊映暉
宋育誠
何淙潤
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 財團法人工業技術研究院 filed Critical 財團法人工業技術研究院
Priority to TW110140441A priority Critical patent/TWI788076B/zh
Priority to US17/558,656 priority patent/US11940658B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI788076B publication Critical patent/TWI788076B/zh
Publication of TW202318050A publication Critical patent/TW202318050A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0425—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using optical fibers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

一種光纖模組係於一殼體內配置光纖結構、吸光區及光電感測器，該光纖結構係將複數第一光纖集合配置以形成至少一具有錐狀端之光纖束，且以第二光纖連接該光纖束之錐狀端，以令該光纖束匯整至該第二光纖，並將該吸光區對應該第二光纖之端部，使該吸光區吸收由該複數第一光纖傳導至該第二光纖所逸散之散射訊號，而該光電感測器係對應該複數第一光纖配置，以接收由該第二光纖反射到該複數第一光纖所逸散之目標訊號，故該光纖模組不僅具有多光束雷射合光的效能，且能具有反射功率訊號之偵測功能。

Description

光纖模組及其製法
本發明有關一種光纖結構，尤指一種多功能之光纖模組及其製法。
近年來，雷射已廣泛應用於各種加工作業上，隨著加工多樣化及加工厚度的需求之增加，雷射功率也越做越高。提升雷射功率最佳方式之一係利用光纖式集光元件將多個雷射光束合併，再由一根光纖輸出，此方式能達到最好的收光效果，且確保不同來源之雷射都為同軸。
一般直接二極體雷射（direct diode laser，簡稱DDL）型式之配置係將多個光纖雷射以光纖連接至一輸出光束耦合器，且該輸出光束耦合器藉由一根傳輸光纖將雷射光輸出。
於加工物件時，最怕反射光沿著雷射光軸反射回原光路系統，此情形容易造成雷射系統損傷，尤其是輸入端之激發源最易被反射光打壞，且該激發源之成本通常佔雷射機台之整體成本之50%以上。
然而，一般雷射機台中，集光元件只能用於將多個源頭的雷射源合併於一個光纖軸上進行傳輸，因而該輸出光束耦合器僅能作為合光之用，故需額外配置光學系統（如反射光偵測光路或光纖式濾光元件）進行判別反射光之作業，以於雷射出口端進行反射功率之偵測作業，俾供作為保護雷射源之機制。
惟，一般外加光學元件之方式會降低雷射傳輸效率，增加雷射成本，且無法精準的判別實際反射回到發射源的反射光功率大小，致使監控誤判。因此，如何克服習知技術之種種問題，實已成為目前業界亟待克服之難題。
鑑於上述一般技術，本發明提供一種光纖模組，係包括：複數第一光纖，係集合配置以形成至少一具有錐狀端之光纖束；一第二光纖，係連接該光纖束之錐狀端，以令該光纖束匯整至該第二光纖；殼體，係容置具有錐狀端之該光纖束與該第二光纖，且具有對應該第二光纖端部之吸光區，以令該第二光纖位於該光纖束與該吸光區之間，使該吸光區吸收由該複數第一光纖傳導至該第二光纖所逸散之散射訊號；以及光電感測器，係對應具有錐狀端之該光纖束配置且設置於該殼體內，以接收由該第二光纖反射到該複數第一光纖所逸散之目標訊號。
本發明亦提供一種光纖模組之製法，係包括：進行一前置清除放電調製作業，以清理複數第一光纖之表面；進行步進放電，且擺動拉錐該複數第一光纖，以形成至少一具有錐狀端之光纖束；進行週期性放電，以提高拉錐後的該光纖束之結構強度；以及將一第二光纖連接該光纖束之錐狀端。
由上可知，本發明之光纖模組及其製法，係藉由將該光電感測器與光纖結構（即該光纖束與該第二光纖）整合於一殼體中，以形成一具有內建反射功率偵測功能（即該光電感測器）的雷射集光元件（即該光纖模組），故相較於一般技術，本發明不僅具有多光束雷射合光的效能，且能在其內部同時進行反射功率訊號之擷取與偵測。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「第一」、「第二」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
如圖1A所示，一般直接二極體雷射（direct diode laser，簡稱DDL）型式之配置係將多個光纖雷射10以光纖100連接至一輸出光束耦合器11，且該輸出光束耦合器11藉由一根傳輸光纖110將雷射光輸出（如圖1A所示之傳輸方向X）。
或者，如圖1B所示，一般光纖雷射（Fiber laser）型式之配置係將多個泵浦二極體(pump diode)12以光纖120分別連接至第一泵浦耦合器13a與第二泵浦耦合器13b，且該第一泵浦耦合器13a藉由一條主動光纖130連接至第二泵浦耦合器13b，以令該第二泵浦耦合器13b藉由一條輸出光纖14將雷射光輸出（如圖1B所示之傳輸方向Y）。
於加工物件時，最怕反射光沿著雷射光軸反射回原光路系統，此情形容易造成雷射系統損傷，尤其是輸入端之激發源最易被反射光打壞，且該激發源之成本通常佔雷射機台之整體成本之50%以上。
然而，一般雷射機台中，集光元件只能用於將多個源頭的雷射源合併於一個光纖軸上進行傳輸，因而該輸出光束耦合器11（或第一泵浦耦合器13a與第二泵浦耦合器13b）僅能作為合光之用，故需額外配置光學系統（如反射光偵測光路或光纖式濾光元件）進行判別反射光之作業，以於雷射出口端進行反射功率之偵測作業，俾供作為保護雷射源之機制。
如圖1A-1所示，於一般直接二極體雷射（DDL）型式之配置中，係於該輸出光束耦合器11與雷射頭1a之間藉由傳輸光纖110依序連接纖殼功率濾波器(cladding power stripper)15與分光鏡(splitter)16，以利用該分光鏡16將反射光進行局部分光（如圖1A-1所示之分光路徑Z），再由光功率計(Power meter)17進行偵測。
或者，如圖1A-2所示，於一般直接二極體雷射（DDL）型式之配置中，係於該輸出光束耦合器11與該雷射頭1a之間藉由傳輸光纖110依序連接第一纖殼功率濾波器15a與第二纖殼功率濾波器15b，且泵浦光(pump light)會從第一纖殼功率濾波器15a散逸，並利用第二纖殼功率濾波器15b將散逸至纖殼上的反射光進行擷取，再由光功率計17進行偵測。
惟，一般外加光學元件之方式會降低雷射傳輸效率，增加雷射成本，且無法精準的判別實際反射回到發射源的反射光功率大小，致使監控誤判。例如，外加如圖1A-1所示之纖殼功率濾波器15與分光鏡16，會造成部分雷射損耗，且調整路徑之對光步驟非常繁雜，因而需額外增加較多材料成本及人力對位成本。或者，外加如圖1A-2所示之第一纖殼功率濾波器15a與第二纖殼功率濾波器15b，因需設置多濾波器而需額外增加成本，且漏光的比例會隨反射光的角度不同而改變，因而容易造成誤判。
圖2A至圖2D為本發明之光纖模組2之示意圖。如圖2A至圖2B所示，所述之光纖模組2係包括：複數第一光纖210、一第二光纖22、一殼體20以及一光電感測器23。
如圖2B所示，所述之複數第一光纖210係集合配置以形成至少一具有錐狀端21a之光纖束21。需注意，圖2A至圖2D所示之錐狀端21a係為示意輪廓，且該錐狀端21a即為用以包覆該第一光纖210之遮罩，並如後述製法，複數第一光纖210係採用熔融拉錐方式形成該具有錐狀端21a之光纖束21。
於本實施例中，該複數第一光纖210係用以接收雷射光源，且該第一光纖210係具有相對之第一埠口210a與第二埠口210b，以令該複數第一光纖210之第一埠口210a作為該光纖束21之錐狀端21a之錐頂面T，且該第二埠口210b係導接一如雷射源之訊號源（圖略）。
所述之第二光纖22係連接該光纖束21之錐狀端21a，且令該光纖束21匯整至該第二光纖22，以構成一包含有光纖束21及第二光纖22之光纖結構。
於本實施例中，該光纖束21之錐狀端21a之錐頂面T（如圖2B-1所示）的第一截面積A1（如圖2A所示）與該第二光纖22之橫切面22c（如圖2B-2所示）之第二截面積A2（如圖2A所示）係相等。
再者，該光纖束21之錐狀端21a與該第二光纖22之間的連接處（或熔接處）的模場直徑（Mode Field Diameter，簡稱MFD）之比值D係為1±0.1，即介於0.9至1.1之間（如0.9＜D＜1.1）。具體地，如圖2C所示，該光纖束21之錐狀端21a之模場直徑d1與該第二光纖22之模場直徑d2之比值D係為d1/d2。
請配合參閱圖2D，該光纖束21之拉錐角度α係為該錐狀端21a之錐角（即錐周面21c之延伸相交點），係小於該第二光纖22之光入射可接受角度之兩倍，其滿足以下公式： 0 ＜ α ＜ 2 *[90°-
Figure 02_image001
] ，其中，
Figure 02_image001
=
Figure 02_image003
，其表示滿足全反射條件之光入射臨界角，且n係表示為該第一光纖210之折射率（其同於第二光纖22之折射率），其中，該光入射臨界角θ C係光在第二光纖22傳導之全反射角，且所述之可接受角度係配合該第一光纖210之折射率n而定（即不同折射率n會有不同之可接受角度）。
參閱圖2A，所述之殼體20係容置該複數第一光纖210與該第二光纖22，且具有對應該第二光纖22端部之吸光區B，以令該第二光纖22位於該光纖束21與該吸光區B之間，使該吸光區B吸收由該複數第一光纖210傳導至該第二光纖22所逸散之散射訊號F1(如圖3所示)。
於本實施例中，該吸光區B係採用黑色材質，如黑色陽極鋁材，以利於吸收該散射訊號F1。例如，該吸光區B係配置於該第二光纖22之端部之前方殼體20上並延伸至該端部四周之殼體20上，以呈現遮罩狀。
所述之光電感測器23係對應該複數第一光纖210配置且設置於該殼體20內，以接收由該第二光纖22反射到該複數第一光纖210所逸散之目標訊號F2(如圖3所示)。
於本實施例中，該光電感測器23係對應該光纖束21之錐底配置。例如，該光電感測器23佈設於該光纖束21之錐底旁之外（如錐頂面T之斜後方，大致為沿該錐周面21c朝錐底方向延伸而出之處，與錐周面21c之延伸假想線相交），其相對該光纖束21之位置係滿足以下公式： 0 ＜ β ＜ 2 *[90°-(α/2)] ，其中，如圖2D所示，β係表示為該錐狀端21a之錐頂面T（如圖2D所示之延伸虛線）與錐周面21c之夾角，以令該錐周面21c之延伸假想線通過該光電感測器23。
請同時配合參閱圖3，於該光纖模組2之運作中，光訊號S（如雷射訊號）係從該第一光纖210之第二埠口210b經過第一埠口210a進入該第二光纖22，以由該第二光纖22將該光訊號S傳遞至所需之處。
於本實施例中，由於該複數第一光纖210形成具有錐狀端21a之光纖束21，故該些光訊號S會以多種入射角度進入該第二光纖22中。具體地，該第一光纖210之光入射角度θ1滿足全反射條件之光入射臨界角θ C（例如，入射光之傳輸路徑S3未平行該錐周面21c），且該光入射角度θ1為入射光之傳輸路徑S3與法線L3的夾角，即θ1=θC，其所傳遞之光訊號F3會完整傳遞(沿該第二光纖22之表面之法線L3)而不會散逸出該第二光纖22，另當該第一光纖210之光入射角度θ2小於該光入射臨界角θC(例如，入射光之傳輸路徑S1平行該錐周面21c)，且該光入射角度θ2為入射光之傳輸路徑S1與法線L1的夾角，其所傳遞之光訊號會因折射(如該第二光纖22之表面之法線L1)而於該第二光纖22處產生散射訊號F1，並由該吸光區B吸收該散射訊號F1。
當光由第二光纖22輸出後，打到高反射材料(例如為金屬材料/光纖材料，但不以此為限)，致使光反打回到該第二光纖22而產生反射光R2,R4，此反射光R2,R4經過該光纖束21時會產生折射，以從該光纖束21之錐周面21c之不同處散逸，反射光R2,R4可能位於不同的第一光纖210上，如圖3所示之目標訊號F2,F4，使該光電感測器23接收由該些目標訊號F2,F4。應可理解地，該反射光R2,R4係依據該些第一光纖210之折射率n散逸至該些第一光纖210外，其中，該些第一光纖210之管壁係定義有法線L2,L4，以呈現該反射光R2,R4於該光纖束21中之直線路徑(如折射方式)。
因此，本發明之光纖束21可利用改變其錐狀端21a之錐角度，使入射光的散射訊號F1具有獨立傳播方向。
再者，利用該光纖束21之幾何結構不匹配性，使反射光R2,R4的目標訊號F2,F4具有獨立傳播方向，並於其散射路徑上配置該光電感測器23，以偵測該目標訊號F2,F4。在一實施例中，光電感測器23位於錐周面21c之延伸切線上，光電感測器23之表面與延伸假想線相交。
又，將該吸光區B佈設於入射光之散射訊號F1之散射路徑上，以利於吸收該光訊號S所產生之散射訊號F1。
圖4係為本發明之光纖模組2之製法於製作光纖束21時之熱反應示意圖。於本實施例中，光纖係使用玻璃材質製成，該光纖束21係採用特殊不對稱式加熱方式控制多根用以合併之第一光纖210的拉錐角度，並將該光纖束21熔接於一根作為輸出之第二光纖22。如圖4所示，其橫軸表示加熱時間，縱軸表示表面加熱強度（即熱通量或熱流率），其單位為每平方公尺之瓦特(W/m 2)。
首先，將該複數第一光纖210捆束(bundle)，再利用光纖熔接器，進行前置清除放電調製作業，以清理複數第一光纖210之表面（如玻璃粉塵），如圖4所示之第一時段T1，以透過不同加熱強度進行清理。
於本實施例中，可先以較弱加熱強度（如圖4所示之清除能量e1）緩慢（如圖4所示之第一清理時程t1）清理該第一光纖210之表面玻璃粉塵，再針對該第一光纖210之局部表面以較強加熱強度（如圖4所示之清除能量e2）快打（如圖4所示之第二清理時程t2，第二清理時程t2小於第一清理時程t1，第二清理時程t2為短脈衝）該玻璃粉塵。應可理解地，光纖之主要材質為玻璃，但可依需求添加所需材料以形成多種複合材，故於進行前置清除放電調製作業時，其所需之加熱強度與清理時程係配合複合材之構造調整，並不限於圖4中之相對關係。
接著，使用中等能量進行高低放電作業，以產生步進放電（如圖4所示之第二時段T2），令玻璃材軟化而使該複數第一光纖210熔融，再擺動拉錐(taper)該熔融狀之複數第一光纖210，以穩固製程中被動之第一光纖210，藉此，將該熔融狀之複數第一光纖210拉細且擺動以形成具有錐狀端21a之光纖束21。
於本實施例中，該步進放電係包含第一能量E1與第二能量E2，如圖4所示，且該第二能量E2大於該第一能量E1，並使該第一能量E1之發生時間早於該第二能量E2之發生時間，其中，第一能量E1與第二能量E2為連續。例如，該第一能量E1係大於該第一時段T1之清除能量e1,e2。應可理解地，該光纖之複合材種類繁多，故該第一能量E1與第一時段T1之清除能量之相對關係（強弱大小）並不限於上述。
接著，使用高能系統進行階段性放電，以產生週期性放電（如圖4所示之第三時段T3），以提高或強化拉錐後的該光纖束21之結構強度，尤其是較細部分之結構。
於本實施例中，該第三時段T3之加熱方式係採用加熱冷卻交互使用之方式，如退火，以強化該光纖束21之結構強度。例如，該第三時段T3係分為四次加熱時程h與三次冷卻時程c，且該加熱時程h之加熱強度係定義為第三能量E3，其小於該第一能量E1。應可理解地，該光纖之複合材種類繁多，故該第三階段T3所需之加熱強度與熱冷時程係可配合複合材之構造調整，並不限於圖4中之相對關係與熱冷次數，且該第三能量E3與第二時段T2之能量之相對關係（強弱大小）亦不限於上述。
再者，藉由劈斷(cleave)方式，以移除該複數第一光纖210之多餘部分，俾獲取該光纖束21。
之後，將該第二光纖22以如熔合之拼接(splice)方式連接該光纖束21之錐狀端21a，再將該光纖束21連同該第二光纖22一併容置於一殼體20中，並於該殼體20內佈設吸光區B與該光電感測器23。
因此，本發明之光纖模組之製法係藉由放電之強度與時程之不對稱（如圖4所示之第一清理時程t1之清除能量e1與第二清理時程t2之清除能量e2相異）將該第二光纖22與光纖束21採用加熱方式相熔接而形成不對稱形體（錐狀光纖束21與單一第二光纖22），以利用熔接處之光纖幾何結構之相對兩側之不匹配性及角度變化，使入射光之散射訊號F1與反射光之目標訊號F2,F4均具有特定傳播方向，並於反向散射訊號（即目標訊號F2,F4）之傳遞路徑上配置光電感測器23，以進行反射功率偵測。應可理解地，該不對稱式加熱方式係將多根第一光纖210靠在一起於熔融狀態下拉錐，將該些第一光纖210靠合，使傳播場向之第二光纖22進行擴展，以於極短之錐狀端21a區域出現有效的功率耦合。
綜上所述，本發明之光纖模組2及其製法，係藉由將該光電感測器23與光纖結構（即該光纖束21與該第二光纖22）整合於一殼體20中，以形成一具有內建反射功率偵測功能（即該光電感測器23）的雷射集光元件（即該光纖模組2），故本發明之光纖模組2不僅具有多光束雷射合光的效能，且能在其內部同時進行反射功率訊號之擷取與偵測。因此，本發明之光纖模組2可設在雷射機台的雷射源頭處，以直接偵測反射功率的數值，因而能精確的判斷雷射源頭所遭遇的反射功率之數值，供作為雷射源頭的保護機制之判別，俾達到單一光學元件（即該光纖模組2）同時具有雷射合束效能及反射功率偵測功能之目的。
上述實施例用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
1a:雷射頭
10:光纖雷射
100,120:光纖
11:輸出光束耦合器
110:傳輸光纖
12:泵浦二極體
13a:第一泵浦耦合器
13b:第二泵浦耦合器
130:主動光纖
14:輸出光纖
15:纖殼功率濾波器
15a:第一纖殼功率濾波器
15b:第二纖殼功率濾波器
16:分光鏡
17:光功率計
2:光纖模組
20:殼體
21:光纖束
21a:錐狀端
21c:錐周面
210:第一光纖
210a:第一埠口
210b:第二埠口
22:第二光纖
22c:橫切面
23:光電感測器
A1:第一截面積
A2:第二截面積
B:吸光區
c:冷卻時程
d1,d2:模場直徑
E1:第一能量
E2:第二能量
E3:第三能量
e1,e2:清除能量
F1:散射訊號
F2,F4:目標訊號
F3,S:光訊號
h:加熱時程
L1,L2,L3,L4:法線
R2,R4:反射光
S1,S3:傳輸路徑
T:錐頂面
T1:第一時段
T2:第二時段
T3:第三時段
t1:第一清理時程
t2:第二清理時程
X,Y:傳輸方向
Z:分光路徑
α:拉錐角度
β:角度
θ1,θ2:光入射角度
θ C:光入射臨界角
圖1A為一般直接二極體雷射型式之配置示意圖。
圖1A-1為圖1A之外加光學系統之配置示意圖。
圖1A-2為圖1A之外加光學系統之另一配置示意圖。
圖1B為一般光纖雷射型式之配置示意圖。
圖2A為本發明之光纖模組之側面透視示意圖。
圖2B為本發明之光纖模組之光纖結構之立體示意圖。
圖2B-1為圖2B之光纖束於連接處之橫切面示意圖。
圖2B-2為圖2B之第二光纖於連接處之橫切面示意圖。
圖2C為圖2A之局部示意圖。
圖2D為圖2C之局部示意圖。
圖3為本發明之光纖模組於運作時之側面透視示意圖。
圖4為本發明之光纖模組之製法於製作光纖束時之熱反應示意圖。
2:光纖模組
20:殼體
21:光纖束
21a:錐狀端
210:第一光纖
22:第二光纖
22c:橫切面
23:光電感測器
A1:第一截面積
A2:第二截面積
B:吸光區
T:錐頂面

Claims (17)

  1. 一種光纖模組，係包括：複數第一光纖，係集合配置以形成至少一具有錐狀端之光纖束，其中，該第一光纖係具有相對之第一埠口與第二埠口，以令該複數第一光纖之第一埠口作為該光纖束之錐狀端；一第二光纖，係連接該光纖束之錐狀端，以令該光纖束匯整至該第二光纖；殼體，係容置具有錐狀端之該光纖束與該第二光纖，且具有對應該第二光纖端部之吸光區，以令該第二光纖位於該光纖束與該吸光區之間，使該吸光區吸收由該複數第一光纖傳導至該第二光纖所逸散之散射訊號；以及光電感測器，係對應具有錐狀端之該光纖束的錐狀端之錐底配置且設置於該殼體內，以令該光纖束之錐狀端之錐周面之延伸假想線通過該光電感測器，使該光電感測器接收由該第二光纖傳導到該複數第一光纖所逸散之目標訊號。
  2. 如請求項1所述之光纖模組，其中，該複數第一光纖係用以接收雷射光源。
  3. 如請求項1所述之光纖模組，其中，該光纖束之錐狀端之錐頂面的第一截面積與該第二光纖之橫切面之第二截面積係相等。
  4. 如請求項1所述之光纖模組，其中，該光纖束之錐狀端與該第二光纖之連接處之模場直徑比值係介於0.9至1.1之間。
  5. 如請求項1所述之光纖模組，其中，該光纖束之拉錐角度係小於該第二光纖之光入射可接受角度之兩倍，其滿足以下公式：0<α<2*[90°-θ c ] ，其中，
    Figure 110140441-A0305-02-0017-1
    ，其θ c 表示滿足全反射條件之光入射臨界角，且n係表示為該第一光纖之折射率，α係該拉錐角度，使該光入射臨界角係光在該第二光纖傳導之全反射角。
  6. 如請求項5所述之光纖模組，其中，該光電感測器相對該光纖束之位置係滿足以下公式：0<β<2 *[90°-(α/2)]，其中，β係表示為該錐狀端之錐頂面與錐周面之夾角，以令該錐周面之延伸假想線通過該光電感測器。
  7. 一種光纖模組之製法，係包括：進行一前置清除放電調製作業，以清理複數第一光纖之表面；進行步進放電，且擺動拉錐該複數第一光纖，以形成至少一具有錐狀端之光纖束；進行週期性放電，以提高拉錐後的該光纖束之結構強度；將一第二光纖連接該光纖束之錐狀端；以及將該光纖束連同該第二光纖一併容置於一殼體中，並於該殼體內佈設吸光區與光電感測器。
  8. 如請求項7所述之光纖模組之製法，其中，於擺動拉錐該複數第一光纖後，該光纖束之錐狀端之錐頂面的第一截面積與該第二光纖之橫切面之第二截面積係相等。
  9. 如請求項7所述之光纖模組之製法，其中，於連接該第二光纖與該光纖束之錐狀端後，該光纖束之錐狀端與該第二光纖之連接處之模場直徑比值係介於0.9至1.1之間。
  10. 如請求項7所述之光纖模組之製法，其中，於連接該第二光纖與該光纖束之錐狀端後，該光纖束之拉錐角度係小於該第二光纖之光入射可接受角度之兩倍。
  11. 如請求項7所述之光纖模組之製法，其中，該吸光區對應該第二光纖之端部配置，以令該第二光纖位於該光纖束與該吸光區之間，使該吸光區吸收由該複數第一光纖傳導至該第二光纖所逸散之散射訊號。
  12. 如請求項7所述之光纖模組之製法，其中，該光電感測器係對應該複數第一光纖配置，以接收由該第二光纖傳導到該複數第一光纖所逸散之目標訊號。
  13. 如請求項12所述之光纖模組之製法，其中，該第一光纖係具有相對之第一埠口與第二埠口，以令該複數第一光纖之第一埠口作為該光纖束之錐狀端，且該光電感測器對應該光纖束之錐狀端之錐底配置。
  14. 如請求項7所述之光纖模組之製法，其中，該複數第一光纖係用以接收雷射光源。
  15. 如請求項7所述之光纖模組之製法，其中，該步進放電係包含第一能量與第二能量，且該第二能量大於該第一能量，並使該第一能量之發生時間早於該第二能量之發生時間。
  16. 如請求項7所述之光纖模組之製法，其中，該步進放電所需之加熱強度係大於該前置清除放電調製作業所需之加熱強度及/或該週期性放電所需之加熱強度。
  17. 如請求項16所述之光纖模組之製法，其中，該前置清除放電調製作業包含第一清理時程與第二清理時程，該第二清理時程小於該第一清理時程，該第二清理時程之能量大於該第一清理時程之能量。
TW110140441A 2021-10-29 2021-10-29 光纖模組及其製法 TWI788076B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110140441A TWI788076B (zh) 2021-10-29 2021-10-29 光纖模組及其製法
US17/558,656 US11940658B2 (en) 2021-10-29 2021-12-22 Optical fiber module having an optical fiber bundle with a tapered end and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110140441A TWI788076B (zh) 2021-10-29 2021-10-29 光纖模組及其製法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI788076B true TWI788076B (zh) 2022-12-21
TW202318050A TW202318050A (zh) 2023-05-01

Family

ID=85795167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110140441A TWI788076B (zh) 2021-10-29 2021-10-29 光纖模組及其製法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11940658B2 (zh)
TW (1) TWI788076B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI230811B (en) * 2002-12-17 2005-04-11 Ibm Devices and methods for side-coupling optical fibers to optoelectronic components
CN1782756B (zh) * 2004-11-29 2012-02-29 古河电气工业株式会社 光纤母材、光纤母材的制造方法以及光纤的制造方法
TW201213898A (en) * 2010-09-16 2012-04-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Fiber probe and detecting system having same
US20140249407A1 (en) * 2007-11-12 2014-09-04 Lightlab Imaging, Inc. Miniature Optical Elements for Fiber-Optic Beam Shaping
US20150049983A1 (en) * 2013-08-13 2015-02-19 Gooch And Housego Plc Optical fiber device having mode stripper thermally protecting structural adhesive
CN105026971A (zh) * 2013-02-28 2015-11-04 Ipg光子公司 低模式大功率光纤合束器
CN105026969A (zh) * 2013-02-28 2015-11-04 Ipg光子公司 具有多模-多模光纤合束器的超大功率光纤激光器***
JP5888775B2 (ja) * 2011-11-21 2016-03-22 株式会社 ファースト メカニカル デザイン 光ファイバ結合装置
US20190000549A1 (en) * 2015-11-18 2019-01-03 InnovaQuartz LLC Radial Emissions from Optical Fibers

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5888775U (ja) 1981-12-11 1983-06-16 日本電池株式会社 鉛畜電池
CN100456066C (zh) 2006-11-17 2009-01-28 哈尔滨工程大学 单芯光纤与多芯光纤耦合器及其融接拉锥耦合方法
US8098438B2 (en) 2008-02-27 2012-01-17 Dmitry Starodubov Power monitoring device for powerful fiber laser systems
US8217302B2 (en) 2008-06-17 2012-07-10 Electro Scientific Industries, Inc Reducing back-reflections in laser processing systems
TWI337267B (en) 2008-12-10 2011-02-11 Ind Tech Res Inst Fiber laser device
TWI380542B (en) 2008-12-31 2012-12-21 Ind Tech Res Inst Laser apparatus with all optical-fiber
TWI448753B (zh) 2009-07-31 2014-08-11 Ind Tech Res Inst 具有濾光薄膜的光纖結構
DE112011100188T5 (de) 2010-01-04 2013-01-10 Soreq Nuclear Research Center All-Fiber-Nieder-Moden-Strahlen-Combiner für hohe Leistung und hohe Strahlenqualität
CN202475426U (zh) 2012-02-10 2012-10-03 深圳朗光科技有限公司 一种光信号在线监控装置
CN102646925B (zh) 2012-04-25 2016-02-24 青岛镭创光电技术有限公司 带光反馈激光模组结构
JP6187691B2 (ja) 2014-06-12 2017-08-30 株式会社島津製作所 ファイバカップリングモジュール
CN105720463B (zh) 2014-08-01 2021-05-14 恩耐公司 光纤和光纤传输的激光器中的背向反射保护与监控
JP5834125B1 (ja) * 2014-09-29 2015-12-16 株式会社フジクラ 光ファイバモジュール
TWI667853B (zh) 2017-12-26 2019-08-01 國家中山科學研究院 High power fiber laser beam combining component
TWI659583B (zh) 2018-01-04 2019-05-11 財團法人工業技術研究院 雷射驅動器及其雷射光源驅動方法
JP6596544B1 (ja) * 2018-06-22 2019-10-23 株式会社フジクラ 光検出装置及びレーザ装置
CN112179535B (zh) 2020-08-28 2022-02-11 西安交通大学 一种双参量一体化传感器及其制备方法和监测***
CN214670052U (zh) * 2021-05-21 2021-11-09 中强光电股份有限公司 照明***以及投影装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI230811B (en) * 2002-12-17 2005-04-11 Ibm Devices and methods for side-coupling optical fibers to optoelectronic components
CN1782756B (zh) * 2004-11-29 2012-02-29 古河电气工业株式会社 光纤母材、光纤母材的制造方法以及光纤的制造方法
US20140249407A1 (en) * 2007-11-12 2014-09-04 Lightlab Imaging, Inc. Miniature Optical Elements for Fiber-Optic Beam Shaping
TW201213898A (en) * 2010-09-16 2012-04-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Fiber probe and detecting system having same
JP5888775B2 (ja) * 2011-11-21 2016-03-22 株式会社 ファースト メカニカル デザイン 光ファイバ結合装置
CN105026971A (zh) * 2013-02-28 2015-11-04 Ipg光子公司 低模式大功率光纤合束器
CN105026969A (zh) * 2013-02-28 2015-11-04 Ipg光子公司 具有多模-多模光纤合束器的超大功率光纤激光器***
US20150049983A1 (en) * 2013-08-13 2015-02-19 Gooch And Housego Plc Optical fiber device having mode stripper thermally protecting structural adhesive
US20190000549A1 (en) * 2015-11-18 2019-01-03 InnovaQuartz LLC Radial Emissions from Optical Fibers

Also Published As

Publication number Publication date
TW202318050A (zh) 2023-05-01
US11940658B2 (en) 2024-03-26
US20230136582A1 (en) 2023-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6580995B2 (ja) 低モード高パワーファイバ結合器
JP5276749B2 (ja) 光強度モニタ回路、およびファイバレーザシステム
US7146073B2 (en) Fiber delivery system with enhanced passive fiber protection and active monitoring
US9134171B2 (en) Apparatus for monitoring the process performance of a laser system with a power optical fiber
US8724945B2 (en) High power fiber laser system with integrated termination block
CN105026969B (zh) 具有多模-多模光纤合束器的超大功率光纤激光器***
US9052467B2 (en) Optical fiber connector
JP6334952B2 (ja) 光パワーモニタ装置、ファイバレーザおよび光パワーモニタ方法
TWI544244B (zh) 光學耦合透鏡以及光學通訊模組
EP3689530A1 (en) Industrial high power fiber laser system with optical monitoring assembly
JP4051687B2 (ja) 光パワーモニター
CN110770617B (zh) 用于从光导纤维耦合输出辐射的设备、光导线缆和加工头
TWI788076B (zh) 光纖模組及其製法
JP5873541B1 (ja) 光パワーモニタ装置および光パワーモニタ方法
JP2023021110A (ja) レーザ装置
TR201700931A2 (tr) Fiber Lazer Sistemlerinde Geri Yansıyan Işının Ölçülmesini Ve Sistemin Korunmasını Sağlayan Fiber Çoğaltıcı İzolatör Uygulaması
JP7122671B2 (ja) 集光光学ユニット及びそれを用いたレーザ発振器、レーザ加工装置、レーザ発振器の異常診断方法
JP2009092940A (ja) 光パワーモニターおよびその製造方法
JP2021082748A (ja) レーザ装置
JP6988019B2 (ja) レーザ装置
JP2020008618A (ja) 光デバイス
JP2021012227A (ja) 光ファイバヒューズ保護装置、レーザ加工装置、及び方法
TWM549354U (zh) 具有監控分光路徑的光學元件