【光逞科普1】光合束器&结构原理：精密熔锥工艺实现高效能量耦合-上海光逞光电科技有限公司

【光逞科普】光合束器&结构原理：精密熔锥工艺实现高效能量耦合

光纤合束器（多模）作为依托熔融拉锥（Fused Biconical Taper, FBT）技术实现的核心光学耦合器件，在高功率光纤激光系统中承担着 “光能量整合枢纽” 的关键角色，其核心功能是将多根输入光纤（通常为多模泵浦光纤）输出的离散光束，以低损耗、高稳定性的方式耦合至单根输出光纤（多模或双包层光纤），为后续激光放大与输出提供高效能量供给。

（一）光纤合束器的核心结构

由输入光纤阵列、熔融拉锥区（简称熔锥区）与输出光纤三部分构成，其技术核心在于通过精密熔锥工艺实现多路光信号的低损耗耦合。

1. 输入光纤阵列：根据合束需求，由 N 根（或 N+1 根）特定类型光纤（单模、多模、双包层光纤等）按预设排布方式（如紧密排列、围绕中心光纤分布）组成，负责接收多路输入激光；

2. 熔融拉锥区：采用高精度熔融拉锥设备，对输入光纤阵列进行高温熔融处理，使光纤包层与纤芯在熔融状态下形成连续渐变的锥形结构，实现多路光信号的能量融合与模式匹配；

3. 输出光纤：通常为单芯结构（多模光纤或双包层光纤），与熔锥区末端精准熔接，将融合后的激光以单一光束形式输出。该结构设计不仅保证了高功率输出，更便于与后续激光传输链路（如传输光纤、激光头）对接，降低系统集成难度。

合束器结构-中文.png

（二）光纤合束器的工作原理

其工作原理本质上是基于绝热模式转换理论——该理论要求光场在传输过程中，因波导结构变化（如光纤直径渐变）产生的模式演化速率远低于光场自身的振荡频率，确保光场能量仅在模式间有序转移，而无额外辐射损耗。

这一实现过程可形象类比为 “光纤编织”：通过精密工艺，首先，将预处理后的多根输入光纤与单根输出光纤按特定阵列排列成束，再在高温熔融炉中精准控温、拉力与时间，使光纤熔融共晶并拉锥。而后，拉锥区输入光纤纤芯直径变小，光模式向输出光纤转移，利用 “绝热性” 降低损耗，实现光高效整合。最终，所有输入光束在输出光纤中以统一模式稳定传输，且耦合效率超 95%，插入损耗低于 0.5dB，保障高功率激光系统性能。

光纤合束器(多模)作为光通信领域中不可或缺的关键光无源器件，其核心结构由输入光纤阵列、熔锥区及输出光纤构成。基于精密的熔锥制造工艺，结合绝热模式转换理论，该器件能够实现多路光信号的高效低损耗耦合，同时兼具低成本、高性价比，波长可选等优势，不仅满足光通信、光纤传感器、光放大器等场景需求，更作为 “光能量整合枢纽”，为高功率激光系统稳定运行提供支撑，有力推动了相关技术的工程化应用与产业化发展。

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