CN102751645B - 一种超短光纤五维精密微调夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高功率光纤激光器中光纤夹具的设计与制作，尤其是一种针对超短光纤的五维精密微调夹具。它由连接杆和夹持件两部分组成，其中连接杆上具有夹持杆，可以插入五维精密调节架上的夹具孔内；夹持件上有两个可以放置圆柱光纤夹具的夹具孔，夹持件的右侧加工成散热片形状，圆柱光纤夹具中心开有圆柱光纤槽以放置光纤，通过调节五维精密调节架从侧面实现对超短光纤的精密调节。本发明结构简单，制造方便，实现了超短光纤的微调，可极大的缩短调节时间，提高光纤的耦合效率，节约成本。

Description

一种超短光纤五维精密微调夹具

技术领域

本发明涉及高功率光纤激光器中光纤夹具的设计与制作，尤其是一种针对增益导引-折射率反导引（GG-IAG）大模场光纤激光器用的超短光纤五维精密微调夹具。

背景技术

高功率光纤激光器在先进制造、激光武器以及惯性约束核聚变等方面有着广泛的应用。传统的双包层光纤激光器通常仅在纤芯芯径很小时才能实现单模输出，导致在高功率情况下纤芯的能量密度过高，产生非线性光学效应（受激拉曼散射和受激布里渊散射）以及端面损伤等，影响激光的单模输出质量。如果采用大模场单模光纤（既增大光纤芯径又保持单模输出）则能很好的解决这个问题。  一般传统结构的大模场单模光纤芯径最大为40 μm，其他种类的大模场光纤有光子晶体光纤、手征耦合芯光纤以及光纤缠绕实现大模场等，但是这些光纤最大模场直径不超过100 μm，从而限制了光纤单模输出功率的进一步提高。2003年，A. E. Siegman提出了一种增益导引-折射率反导引（GG-IAG）大模场光纤，可在纤芯径为100~400 μm的范围实现单模激光输出，为抑制高功率光纤激光器的非线性效应提供了一种有效的解决方案。 

相比于传统的包层光纤，GG-IAG光纤的纤芯折射率小于包层的折射率，使得纤芯内的光在芯/包层界面不能发生全发射，纤芯内几乎所有的光在传输时都会泄漏到包层中，只有很少的一部分掠射角度的光能够被束缚在纤芯中传输。为了补偿光在GG-IAG光纤纤芯内传输过程中的泄漏损耗，需要通过在纤芯内掺杂高浓度的稀土离子通过产生高增益系数来实现，这样使得端面泵浦耦合到光纤内的大部分泵浦光在很短的长度范围内就被高浓度掺杂的稀土离子吸收。因此，在端面泵浦耦合光纤激光器中，GG-IAG光纤的最佳长度很短，有时甚至短至1~2cm。但是，目前市场上销售的光纤精密调节架主要用于长光纤（几十厘米到几十米），相比这种超短光纤来说所占空间较大，无法实现对超短光纤的精密调节。因此，在对超短光纤的耦合过程中只能通过手移光纤夹具去寻找最佳耦合点，这种调节方式具有很大的盲目性，不但费时费力，耦合效率也很低。为了克服上述缺点，本发明提出并设计、制作了一种新型的适合于超短光纤的五维精密微调夹具。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种超短光纤五维精密微调夹具，实现了超短光纤的五维精密调节，极大的缩短了调节时间，提高了光纤的耦合效率。实现对腔镜等其它光学器件的五维精密调节。

技术方案： 本发明的超短光纤五维精密微调夹具由两部分组成，分别为连接杆和夹持件；连接杆的一端具有可以插入五维精密调节架夹具孔的夹持杆，连接杆的另一端与夹持件通过螺丝固定在一起；夹持件上具有两个放置圆柱光纤夹具的夹具孔；夹持件的右侧加工成散热片。

所述的圆柱光纤夹具中心开有圆柱光纤槽以放置光纤，并配有压紧光纤的铜片。

所述的圆柱光纤夹具中的铜片通过夹持件上的两个螺丝压紧。

所述的夹持件上具有与螺丝相配的螺纹孔，螺纹孔内置有使得螺丝向光纤施加的压力均匀可调的弹簧，夹具孔在螺纹孔侧开有可容纳铜片的凹槽。

将五维精密微调夹具固定在五维精密微调架上，通过调节侧面放置的五维精密微调架即可实现超短光纤的五维精密调节。

此光纤夹具适合安装长度为1 cm-2 cm的光纤，尤其适合长度为1.5 cm左右的超短光纤，所适合的光纤直径范围为100~500 μm。

所述的连接杆除了可连接夹持件外，还可连接其它器件以实现对其它光学器件的五维精密调节。

有益效果： 本发明具有如下优点：

    1. 实现了超短光纤的五维精密调节，极大的缩短了调节时间，提高了光纤的耦合效率。

2. 应用范围广。除光纤外，通过在连接杆上安装其它的光学器件，可以实现对腔镜等其它光学器件的五维精密调节。

3. 散热效果好。通过对夹持件右侧的散热片进行风冷散热，使得光纤的散热效果大大加强。

4. 节约成本。本夹具结构简单，制作方便，可与目前市场上现有的五维精密微调架良好结合，省去了设计、制作整套超短光纤微调架的高额费用，节约了成本。

附图说明

图1是本发明超短光纤五维精密微调夹具的结构示意图。

图2是本发明超短光纤五维精密微调夹具与光纤五维精密调节架组合俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示的一种超短光纤五维精密微调夹具，用于实现超短或者短光纤的五维精密调节，由连接杆1和夹持件2两部分组成。连接杆1上具有插入五维精密调节架夹具孔的夹持杆3；夹持件2上具有两个相互对称的放置圆柱光纤夹具4的夹具孔5，做两个孔的原因是既可以增大光纤上下方向的调节范围，同时又能增大夹持件2的表面积以增强散热；夹持件2的右侧加工成散热片6，连接杆1与夹持件2通过螺丝7固定在一起，采用圆柱光纤夹具4来放置光纤，夹具中心开有圆柱光纤槽。

使用时，将光纤11放置在光纤槽内，并通过铜片8压紧光纤。将夹具4放置在夹具孔5内，将铜片8伸出圆柱夹具4的部分伸入夹持件2上的凹槽10内，这样可以增大夹具所容纳的光纤直径范围，拧动螺丝9压紧光纤，在螺丝孔内置有弹簧以使得螺丝9施加到光纤上的压力均匀可调。

如图2所示为本发明超短光纤五维精密微调夹具与光纤五维精密调节架组合俯视示意图。左边为五维精密微调架12，将连接杆1上的夹持杆3插入调节架12上的夹具孔中，通过拧紧螺丝13将夹具固定，在正对散热片6方向放置风扇14来对光纤进行散热。使用时，将五维精密调节架12放置在光路方向16的侧面，将夹持有光纤11的夹持件2放置在光路方向16的中央，通过调节五个维度的旋钮15即可实现超短光纤的五维精密调节。

Claims (4)

1.一种超短光纤五维精密微调夹具，由两部分组成，分别为连接杆（1）和夹持件（2）；连接杆（1）的一端具有插入五维精密调节架夹具孔的夹持杆（3），连接杆（1）的另一端与夹持件（2）通过螺丝（7）固定在一起；夹持件（2）上具有两个放置圆柱光纤夹具（4）的夹具孔（5）；所述的圆柱光纤夹具（4）中心开有圆柱光纤槽以放置光纤（11），并配有压紧光纤的铜片（8），其特征在于：夹持件（2）的右侧加工成散热片（6），所述的超短光纤五维精密微调夹具需要与五维精密调节架（12）配合使用发挥作用，五维精密调节架（12）放置在光路方向（16）的侧面，夹持有光纤（11）的夹持件2放置在光路方向（16）的中央，夹持件（2）在光路方向（16）上悬空，其通过连接杆（1）固定在侧面的五维精密微调夹具（12）上，通过侧面调节五个维度的旋钮（15）实现对超短光纤的五维精密调节。

2.如权利要求1所述的超短光纤五维精密微调夹具，其特征是：所述的圆柱光纤夹具（4）中的铜片（8）通过夹持件（2）上的两个螺丝（9）压紧。

3.如权利要求2所述的超短光纤五维精密微调夹具，其特征是：所述的夹持件（2）上具有与螺丝（9）相配的螺纹孔，螺纹孔内置有使得螺丝（9）向光纤施加的压力均匀可调的弹簧，夹具孔（5）在螺纹孔侧开有可容纳铜片（8）的凹槽（10）。

4.如权利要求1所述的超短光纤五维精密微调夹具，其特征是：此光纤夹具适合安装长度为1 cm-2 cm的光纤，所适合的光纤直径范围为100~500 μm。

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