本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種用于側(cè)壁輸出環(huán)狀光斑的光纖探針結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展人們生活水平的提高，由于攝入高脂肪和高蛋白食品，血栓、靜脈曲張等血液和血管疾病也容易產(chǎn)生。采用光纖導(dǎo)入的激光可以通過光熱、燒蝕或汽化等方法有效治療這些疾病。但在治療過程中，一般需要利用環(huán)狀光斑實(shí)現(xiàn)對(duì)血管內(nèi)壁的照明以確定血管中的病灶位置。若需要大面積直接治療也可采用大功率的環(huán)狀激光光斑。另外，在一些細(xì)微管道的內(nèi)壁清洗或修復(fù)等應(yīng)用領(lǐng)域也需要對(duì)管壁進(jìn)行照明或采用高能脈沖激光進(jìn)行清洗。因此，對(duì)光纖輸出的環(huán)狀光斑也有一定需求。

目前，通過光纖獲得環(huán)狀光斑主要有偏心耦合少模光纖、光纖錐等方法。盡管這兩種方法都可以獲得環(huán)狀光斑，但一般得到的環(huán)狀光斑并非側(cè)面輸出而是在光纖端面輸出且發(fā)散，發(fā)散角受光纖數(shù)值孔徑的影響。另外，偏心耦合存在損耗大，光纖彎曲也容易影響環(huán)狀光斑的均勻性等問題。光纖錐的方法是通過光纖錐將光纖基模耦合進(jìn)包層獲得環(huán)狀光斑，但這種方法光纖錐區(qū)直徑小，機(jī)械強(qiáng)度低，而且獲得的光斑形狀也容易受到工作區(qū)液體折射率的影響。因此，二者均并未獲得廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供了一種用于側(cè)壁輸出環(huán)狀光斑的光纖探針結(jié)構(gòu)，可以有效控制光纖中傳輸激光從側(cè)壁輸出。從側(cè)壁輸出的激光強(qiáng)度均勻，不隨工作介質(zhì)區(qū)的折射率變化，而且輸出環(huán)狀光斑的發(fā)散角可控，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用性廣、可靠性高的特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的用于側(cè)壁輸出環(huán)狀光斑的光纖探針結(jié)構(gòu)，包括同軸設(shè)置的空心光纖和傳導(dǎo)光纖，其特殊之處在于，所述空心光纖的后端與傳導(dǎo)光纖的前端熔接，所述空心光纖沿軸向設(shè)有通孔，所述通孔的前端設(shè)置有前錐面，后端設(shè)置有后錐面，所述前錐面與空心光纖同軸，錐角朝左，錐底朝右，所述后錐面與空心光纖同軸，錐角朝左，錐底朝右，所述后錐面的錐角與傳導(dǎo)光纖的輸出端對(duì)接。

進(jìn)一步地，所述空心光纖外部設(shè)置有起保護(hù)作用的毛細(xì)套管，所述毛細(xì)套管將空心光纖包覆于內(nèi)腔中。毛細(xì)套管的長(zhǎng)度大于空心光纖的長(zhǎng)度，用以隔離空心光纖和外界環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖錐的保護(hù)。

更進(jìn)一步地，所述傳導(dǎo)光纖為多模光纖或者單模光纖，材料為熔石英，包括纖芯、包層及涂覆層，主要起到傳導(dǎo)激光的作用。所述傳導(dǎo)光纖的后端設(shè)置有光纖接頭或者所述傳導(dǎo)光纖的后端與激光源的輸出尾纖熔接。

更進(jìn)一步地，所述空心光纖的材料為石英，折射率與所述傳導(dǎo)光纖的纖芯折射率相同。所述空心光纖的長(zhǎng)度L小于d*n/NA，其中，d、n為分別為所述空心光纖的外徑和折射率，NA為所述傳導(dǎo)光纖的數(shù)值孔徑。

更進(jìn)一步地，所述前錐面的錐角小于π-2*asin(1/n)，其中n為所述空心光纖的折射率。保證空心光纖中的激光被內(nèi)錐面全反射，并從空心光纖輸出。所述前錐面的面型為圓錐面或者外凸、內(nèi)凹的圓錐面。可以根據(jù)需求控制從空心光纖輸出的激光發(fā)散角，凸面的光纖錐可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出環(huán)狀光束的準(zhǔn)直或聚焦。

更進(jìn)一步地，所述毛細(xì)套管的內(nèi)徑大于空心光纖，所述毛細(xì)套管的套管前端封閉，套管末端通過連接材料與傳導(dǎo)光纖連接，所述連接材料為固化的紫外膠或者熔接得到的SiO₂。所述毛細(xì)套管的套管末端為錐狀或者半球狀，通過熔接獲得，方便導(dǎo)入微細(xì)管道。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由于采用了空心光纖錐結(jié)構(gòu)，獲得側(cè)壁輸出環(huán)狀光斑，并方便控制環(huán)狀光斑的發(fā)散角?？招墓饫w的引入可高效均勻分離入射激光，獲得強(qiáng)度分布均勻的環(huán)狀光斑。毛細(xì)套管能夠?qū)招墓饫w進(jìn)行保護(hù)并與工作區(qū)介質(zhì)隔離，保證輸出光斑的穩(wěn)定性和可靠性。本發(fā)明的探針結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用性廣、可靠性高等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中前錐面的錐面為平面的工作示意圖。

圖3為圖1中前錐面的錐面為凸面的工作示意圖。

圖中：傳導(dǎo)光纖1，空心光纖2，毛細(xì)套管3，前錐面4，套管前端5，套管末端6，后錐面7，連接材料8。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1～圖3所示，本發(fā)明一種用于側(cè)壁輸出環(huán)狀光斑的光纖探針結(jié)構(gòu)，包括同心設(shè)置的空心光纖2和傳導(dǎo)光纖1?？招墓饫w2的后端朝左，與傳導(dǎo)光纖1的前端熔接，空心光纖2的前端朝右，設(shè)置有開口向內(nèi)縮緊的前錐面4?？招墓饫w2的內(nèi)腔中部熔接形成后錐面7，后錐面7錐角朝向傳導(dǎo)光纖1的前端面，后錐面7的錐底位于前錐面4的底部。空心光纖2外部設(shè)置有毛細(xì)套管3，毛細(xì)套管3將空心光纖2包覆于內(nèi)腔中，從傳導(dǎo)光纖1內(nèi)腔輸入的激光束經(jīng)前錐面4反射形成環(huán)狀光束沿毛細(xì)套管3徑向向外輻射。

包括同軸設(shè)置的空心光纖2和傳導(dǎo)光纖1?？招墓饫w2的后端與傳導(dǎo)光纖1的前端熔接?？招墓饫w2沿軸向設(shè)有通孔，通孔的前端設(shè)置有前錐面4，后端設(shè)置有后錐面7。前錐面4與空心光纖2同軸，錐角朝左，錐底朝右。后錐面7與空心光纖2同軸，錐角朝左，錐底朝右。后錐面7的錐角與傳導(dǎo)光纖1的輸出端對(duì)接?？招墓饫w2外部設(shè)置有其保護(hù)作用的毛細(xì)套管3，毛細(xì)套管3將空心光纖2包覆于內(nèi)腔中。毛細(xì)套管3用以隔離空心光纖2和外界環(huán)境，毛細(xì)套管3的長(zhǎng)度大于空心光纖2的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖探針結(jié)構(gòu)的保護(hù)。毛細(xì)套管3的內(nèi)徑大于空心光纖2，毛細(xì)套管3與空心光纖2之間留有空隙。毛細(xì)套管3的套管前端5封閉。套管前端5為半球狀密封結(jié)構(gòu)，方便導(dǎo)入微細(xì)管道。套管末端6通過連接材料8與傳導(dǎo)光纖1連接，連接材料8既可以采用紫外膠，也可以采用熔接得到的SiO₂。

傳導(dǎo)光纖1為普通商用單模或多模光纖，主要起到傳導(dǎo)激光的作用，其前端為空心光纖2的光纖探針結(jié)構(gòu)，后端可制作各種接頭，也可以直接與激光源的輸出尾纖熔接在一起?？招墓饫w2的材料為石英，折射率與傳導(dǎo)光纖1的纖芯折射率相同或者相近?？招墓饫w2的光纖長(zhǎng)度為L(zhǎng)，內(nèi)徑為φ，長(zhǎng)度L應(yīng)小于d*n/NA。其中，d和n為空心光纖2的外徑和折射率，NA為傳導(dǎo)光纖1的數(shù)值孔徑。空心光纖2前端設(shè)置的前錐面4可以保證空心光纖2中的激光被內(nèi)錐面全反射，并通過毛細(xì)套管3輸出。前錐面4的圓錐面可以是平面，也可以是凸面，分別如圖2和圖3所示；凸面的光纖錐可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出環(huán)狀光束的準(zhǔn)直或聚焦。

本發(fā)明的工作過程為：從外部注入傳導(dǎo)光纖1的激光在空心光纖2的后端被空心光纖2中的后錐面7分離成均勻分布的環(huán)狀模式。這種環(huán)狀模式的激光再被空心光纖2前端的前錐面4反射，經(jīng)毛細(xì)套管3輻射出來，形成環(huán)狀光斑。輻射出來的環(huán)狀光斑的尺寸由前錐面4的弧面決定。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。