CN102129129A

CN102129129A - 一体化光纤激光准直器及其制作装置

Info

Publication number: CN102129129A
Application number: CN 201110087338
Authority: CN
Inventors: 吴朔; 王克逸; 曹兆楼; 郝鹏; 雷张源
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2011-07-20

Abstract

本发明涉及一体化光纤激光准直器及其制作装置。该光纤激光准直器的光纤一端连接着激光器，另一端连接着斗状的套管，套管内设有液滴透镜。该光纤激光准直器的制作装置包括透明或网状的上电极、下电极、高频交直流电源、固化机构和光束发散角检测装置；所述下电极中部设有通孔，所述通孔的下端口内设有定位凸环；所述固化机构为环形紫外光源，且位于上电极和下电极之间；光束发散角检测装置位于上电极的上方。本发明准直器准的直效果好，大大降低了端面光能损耗，提高了能量传输阈值；本发明装置将电场调控液滴面形、液滴微透镜固化和透镜面形与准直效果实时检测结合起来，实时检测准直光束发散角，保证了制作与检测同步，降低了废品率。

Description

一体化光纤激光准直器及其制作装置

技术领域

本发明属于激光光纤技术领域，尤其涉及一种一体化光纤激光准直器及其制作装置。

背景技术

在现有的激光光纤准直器中，通常采用将准直透镜和光纤端面胶合的方法，将制作好的自聚焦透镜、非球面透镜、球面透镜或透镜组粘合在光纤端面上，这种方法制作的准直器存在以下问题：1、存在装调误差，影响准直效果；2、光路中粘合剂在高功率激光中易损坏；3、检测与制作不同步，难以控制准直器精度，废品率高。为了提高准直器性能，人们进行了大量研究工作。例如中国专利“新型光纤准直器”02112329.2 提出了一种加入连接件的准直器结构，通过将连接件分别与光纤和准直透镜粘合的方式，避免了粘合剂进入光路。但是其不能解决装调误差，检测与制作不同步的问题。同时连接件的引入造成了光纤和准直透镜间存在空气间隙，当光束通过时会产生回波反射而损失能量。现有准直器的问题在于：准直透镜和光纤存在装调误差，准直效果检测与准直器制作不同步。

近年来，液滴透镜制作的技术发展迅速，主要有光刻胶热熔成型法、模压成型法、喷墨印刷式技术等。液滴微透镜及其阵列器件在光束整形、光束耦合、复眼透镜、集成成像等领域有广泛的应用。例如中国专利“一种非球面微透镜阵列制作装置（200810196753.9）”，提出了将光固胶液滴置于平板电容之间，利用电场操控面形并利用紫外光固化的非球面微透镜阵列制作装置，具有表面光洁度高，工艺简单、重复性高、成本低的优点。但是采用有机光学材料形成液滴透镜，通过交直流电场控制液滴透镜面形在光纤端面制作准直器，将检测准直效果与准直器制作同步进行的报道，迄今为止尚未见到。

发明内容

为了解决光纤激光准直技术中存在装调误差、粘合剂和空气间隙易损伤光纤端面，检测与制造不同步的问题。本发明提供一种一体化光纤激光准直器，本发明的另一目的是提供一体化光纤激光准直器的制作装置。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一体化光纤激光准直器包括光纤，所述光纤的一端连接着斗状的套管，且光纤端部伸入套管内；套管内设有液滴透镜，所述液滴透镜底部连接着光纤，液滴透镜顶部形状为曲面，且位于套管外部。

一种制备一体化光纤激光准直器的装置包括透明或网状的上电极、下电极、高压交直流电源、固化机构和光束发散角检测装置；所述下电极中部设有通孔，所述通孔的下端口内设有定位凸环；所述固化机构为环形紫外光源，且位于上电极和下电极之间；所述光束发散角检测装置设于上电极上方；光束发散角检测装置包括分光镜、反射镜、第一探测器A和第二探测器B；所述分光镜位于所述反射镜的下方，二者之间平行，二者与水平面之间均呈45度角，第一探测器A位于与分光镜的一侧，第二探测器B位于反射镜的一侧；光束发散角检测装置的分光镜与下电极的通孔对应。

所述上电极和下电极之间的间距为2～20毫米。

所述斗状的套管最大处内直径为0.5-15mm。

本发明与现有技术相比较具有以下几方面的优点：

1、本发明利用液滴透镜在光纤端面直接制作准直透镜，通过交直流电场控制准直透镜面形，能够实时检测准直光束参数当达到最佳准直效果时固化准直透镜得到最优化的准直器；其准直效果好，没有装调误差；

2、光路中没有空气间隙和粘合剂，大大降低了端面光能损耗和损伤阈值，减小了端面损伤几率，提高能量传输阈值；

3、本发明提供了一种一体化光纤激光器准直器的制作方法，将电场调控液滴面形、液滴微透镜固化和透镜面形与准直效果实时检测结合起来，实时检测准直光束发散角，保证了制作与检测同步，大大提高制作精度降低废品率。

附图说明

图1为本发明一体化光纤激光准直器结构示意图。

图2为本发明一体化光纤激光准直器制作装置示意图。

其中：1-激光器、2-光纤、3-套管、4-液滴透镜、5-下电极、6-环形紫外光源、7-透明导电玻璃上电极、8-光束发散角检测装置、9-高压交直流电源、10-分光镜，11-反射镜，12-第一探测器A和13-第二探测器B。

具体实施例

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

参见图1，一体化光纤激光准直器包括激光器1和光纤2，光纤2的一端连接着激光器1，光纤2的另一端连接着斗状的套管3，且光纤2端部伸入套管3内，斗状的套管最大处内直径为5mm。套管3内设有液滴透镜4，液滴透镜4底部连接着光纤2，液滴透镜4顶部形状为曲面，且位于套管3外部。

参见图2，一种制备一体化光纤激光准直器的装置包括透明或网状的上电极7、下电极5、高压交直流电源9、固化机构和光束发散角检测装置8。下电极5中部开设有通孔，通孔的下端口内安装有定位凸环；固化机构为环形紫外光源6，环形紫外光源6位于上电极7和下电极5之间；上电极和下电极之间的间距为10毫米。光束发散角检测装置8安装于上电极7的上方。光束发散角检测装置8包括分光镜10、反射镜11、第一探测器A12和第二探测器B13；分光镜10位于反射镜11的下方，二者之间平行，二者与水平面之间均呈45度角，第一探测器A12位于分光镜10的一侧，第二探测器B13位于反射镜11的一侧；光束发散角检测装置8的分光镜10与下电极5的通孔对应。

一体化光纤激光准直器的制备操作步骤如下：

将一体化光纤激光准直器的套管3处液滴透镜4竖直固定于接地的下电极5的通孔处，使液滴透镜4的顶部与上方透明的上电极7对应，接通高压交直流电源9。光纤2出射的发散光经液滴透镜4准直之后，透过上电极7被到达光束发散角检测装置8，到达光束发散角检测装置8的准直光束被分光镜10分为两部分：一部分到达第一探测器A12，得到光斑直径测量值a1，另一部分经反射镜11后到达第二探测器B13，得到光斑直径测量值a2，光束到达第一探测器A12和第二探测器B13之间的光程差为L。根据测量数据计算出光束发散角θ，光束发散角θ为：

计算机根据测量数据计算出光束发散角θ。计算机将计算得出的电压信号发送给交直流电源，在交直流电场的作用下改变液滴透镜4表面形状，光束发散角θ也随之改变，反复调节电压参数直至获得理想的光束发散角，此时开启环形紫外光源6，固化液滴透镜4得到一体化光纤激光准直器。

此实例通过一系列的措施实现了一体化光纤激光准直方法，实现了电场操控液滴透镜面形、实时检测准直效果的方法与装置，与其他光纤准直器件相比，具有加工成本低、结构简单、免装调、准直效果好、实时检测制造过程和准直效果的特点。

Claims

1.一体化光纤激光准直器，包括光纤，其特征在于：所述光纤的一端连接着斗状的套管，且光纤端部伸入套管内；套管内设有液滴透镜，所述液滴透镜底部连接着光纤，液滴透镜顶部形状为曲面，且位于套管外部。

2.一种制备一体化光纤激光准直器的装置，其特征在于：包括透明或网状的上电极、下电极、高压交直流电源、固化机构和光束发散角检测装置；所述下电极中部设有通孔，所述通孔的下端口内设有定位凸环；所述固化机构为环形紫外光源，且位于上电极和下电极之间；所述光束发散角检测装置设于上电极上方；光束发散角检测装置包括分光镜、反射镜、第一探测器A和第二探测器B；所述分光镜位于所述反射镜的下方，二者之间平行，二者与水平面之间均呈45度角，第一探测器A位于与分光镜的一侧，第二探测器B位于反射镜的一侧；光束发散角检测装置的分光镜与下电极的通孔对应。

3.根据权利要求2所述的一种制备一体化光纤激光准直器的装置，其特征在于：所述上电极和下电极之间的间距为2～20毫米。

4.根据权利要求2所述的一种制备一体化光纤激光准直器的装置，其特征在于：所述斗状的套管最大处内直径为0.5-15mm。