光纤功率合束器是实现高功率激光输出的关键器件，其通过非相干合束技术将多路低功率激光耦合至较粗的光纤，在降低热效应的同时突破单根光纤的功率限制。因其具有可靠性高、成本低廉、稳定性好等优势，目前已在近红外波段全光纤激光器系统中获得成熟应用。然而，在中红外硫系玻璃光纤中运用传统的熔融拉锥光纤束的方法（图1i），其在多根光纤高温拉锥过程中会产生热损伤，这种局限性制约了熔融式光纤合束器的功率承载能力，凸显了对具备高功率传输能力的中红外光纤合束器进行技术改进的迫切需求。针对这种问题，我们提出了一种创新的基于中红外软玻璃光学胶的光纤合束器制备方法（图1ii），提供高效率和高功率激光传输。

图1. 7×1光纤合路器的制备方法：ⅰ传统方法;ⅱ软玻璃胶合法

       通过采用单根大芯径预制棒拉锥工艺替代传统的多根光纤拉锥工艺、红外光学胶胶合工艺代替传统光纤熔接技术，设计并制作了一种高效、稳定且能够提升光纤合束功率阈值的高功率胶合型光纤合束器。该光纤合束器由非锥形输入光纤束、红外光学软玻璃及输出光纤端帽构成,解决了多根光纤拉锥过程中无法精准控制拉锥角度、长度、形状及比例的问题，避免了因拉锥不均匀导致的光纤缺陷增多、损耗增加以及功率阈值下降等问题，光纤合束器胶合工艺代替熔接技术，提高了合束器的功率输出。数值模拟表明，当合束器输出端光纤端帽锥度比为1，长度为15mm时，光纤合束器的传输效率与光斑能量汇聚效果最佳，制备该7 × 1胶合型光纤合束器。对于胶合的方式，光经过光纤组束到多模光纤端帽，在二者接触的端面处会有显著的菲涅耳损耗，对合束器的传输效率产生影响。通过引入软玻璃光学胶，显著降低了端面菲涅耳反射，从而提高光纤合束器整体传输效率，胶合过程如图2所示，菲涅耳反射计算值如表1所示。

图2. 软玻璃胶合过程产生的菲涅耳反射面

表1. 在空气和软玻璃中胶合的菲涅耳反射损耗计算值

       当界面上有空气时，总菲涅耳反射率为51.71%，而使用红外软玻璃光学胶时，菲涅耳总反射率降低到22.31%。因此，该胶合方法将菲涅尔反射损耗降低了29.4%，从而提高了光纤合束器的传输效率。

       实验测试中，本研究突出胶合型光纤合束器的功率承载能力，搭建了功率测试的实验装置平台，如图3（a）所示，设置七个中心波长4.7μm的量子级联激光器(QCL)。通过双透镜耦合系统后，合束器输入光纤前的聚焦光束为高斯光束，聚焦光斑直径约90μm，发散角约0.033 rad。五组测试的输入输出功率测量如图3(c)所示，在总输入功率为10.29 W时，输出功率达到7.46 W。当每个QCL输出其最大功率时，合束器没有损坏。利用DATARAY WinCamD-IR-BB激光光束轮廓仪对合束器的输出光束进行了监测，测得M²值约为21.5。据我们所知，这是4.7μm光纤合束器报道的最高输出功率，经过线性拟合得到光纤合束器的总传输效率为72.81%。

图3. 7×1软玻璃胶合光纤合束器的功率传输性能：（a）使用七个4.7μm量子级联激光器泵浦组合器的测试装置;（b）光纤束到光纤端帽耦合的示意图;（c）从所有七个输入通道同时注入的测量输出功率。