CN105954841B - 单光纤激光光源耦合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光光源光纤耦合设计。本发明包括LD,直角棱镜,反射镜,波片,PBS立方棱镜,汇聚透镜,光纤跳线及其他配套的金属支撑装置。本发明应用LD光源发出的激光光束,使用立方棱镜的合束作用,将四束经过直角棱镜反射后的光束和四束经过直角棱镜、波片,反射镜的光束耦合成一组光,经过汇聚透镜的汇聚后,耦合到一根光纤跳线内。本设计机构简单,系统密封性好,稳定性强,光功率密度很高,易于集成,使用单根光纤耦合,有非常广的使用方向。
Description
技术领域
本发明涉及激光耦合技术,具体为一种单光纤激光光源耦合系统,应用于激光光源领域,尤其是需要高功率密度单根光纤输出的领域。
背景技术
目前,市面上已经有一些激光光源和激光耦合方案,应用于照明、舞台灯光和测试仪器等领域。但是常见的激光光源的体积大,密封性差,大大降低了光源的使用寿命。另外,大多数激光器使用硬光路输出,不能满足复杂环境下对光源的要求。所以提出新的耦合方案,实现光源小型化,解决密封问题,完成软光路耦合。
发明内容
本发明的目的在于提出一种激光光源光纤耦合设计,具有小型化,全密封,大功率,单光线输出的优点,满足业内对小体积,长使用寿命,软光路输出的使用要求。
本发明是采用的技术方案实现的:
一种单光纤激光光源耦合系统,包括激光光源阵列,所述激光光源阵列按照2*X方式布置,即2列分为X组;每组激光光源上方设置有一个直角棱镜,X个直角棱镜的高度逐级递增呈阶梯状排布,每个直角棱镜反射该组激光光源发出的激光光束。
其中,一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后,入射至波片上,透过后入射至反射镜上,并反射到PBS直角棱镜的一分光面上。
另一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后,入射至PBS直角棱镜的另一分光面上。
所述PBS直角棱镜将光纤耦合后,由其合光面射出,入射至汇聚透镜上,在汇聚透镜的焦点处放置光纤跳线,即光纤跳线的入射端面位于焦点处,该入射端面直径大于焦点处光斑直径。
工作时,激光光源发出2X束激光,两两为一组。直角棱镜在激光光源上方固定,呈阶梯状紧密排列,高度逐级递增。以一组激光光源发出的两束激光为例,第一束激光垂直射到对应的直角棱镜的一直角面上,光线进入该直角棱镜后发生全反射,传播方向偏转九十度,垂直于另一直角面发射出来,打在波片上,透过后打到反射镜上,并反射到PBS直角棱镜的一分光面上;第二束激光也垂直射到该对应的直角棱镜的一直角面上,按照相同的反射原理打到PBS直角棱镜的另一分光面上。以此类推,每组激光光源的一激光光束经过各自对应的直角棱镜打在PBS直角棱镜的一分光面上;另一激光光束经过相应的直角棱镜后打到PBS直角棱镜的另一分光面上。所有光线经过PBS直角棱镜耦合后,从PBS直角棱镜的合光面合束出来,打在汇聚透镜上,并聚焦到透镜的焦点上。跳线纤径大于焦点处光斑的直径,将此光纤端面放在透镜的焦点位置上,所有激光光束即被耦合到光线内。
与现有技术相比,该耦合系统的有益效果如下:
1、体积小,易集成:采用空间耦合的方式,单个光源的体积非常小,便于大规模集成,满足各种场合的需求。
2、大功率,易安装:极少数的光学镜片,激光有限的光学面,损耗很低,可以实现很大的功率;由于使用了很少的光学镜片,容易安装,易于实现大规模的生产。
3、使用寿命长:使用合理的机械设计,易于密封,减少了灰尘,水蒸气对光源及内部光路的污染,大大增加了光源的使用寿命。
4、单根光纤输出:集成后,降低了光纤的使用数量,降低了系统故障的可能性。
本发明设计合理,机构简单,系统密封性好,稳定性强,光功率密度很高,易于集成,使用单根光纤耦合,有非常广的使用方向和很好的实际应用价值。
附图说明
图1表示耦合系统的结构示意图。
图2是激光的传播示意图。
图中,101~108-第一~第八LD光源,201~202-第一~第二直角棱镜,301-波片,401-反射镜,501-PBS立方棱镜,601-汇聚透镜,701-光纤跳线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
一种单光纤激光光源耦合系统,包括激光光源阵列,激光光源采用LD光源或其它倍频光源。
如图1所示,本实施例中所述的LD光源按照2*4的方式整齐排布,即共2列,分为4组;每组激光光源的正上方设置有一个直角棱镜,直角棱镜共需四个,每个直角棱镜反射对应一组LD发出的激光,4个直角棱镜的高度逐级递增呈阶梯状排布,呈阶梯状排布,且直角棱镜的直角边的宽度配合光斑,使LD光源发出的光线不会从直角棱镜露出,反射后的光束不会互相干涉。图1中,第一直角棱镜201位于第一LD光源101和第五LD光源105的上方,第二直角棱镜202位于第二LD光源102和第六LD光源106的上方,第三直角棱镜203位于第三LD光源103和第七LD光源107的上方,第四直角棱镜位于第四LD光源104和第八LD光源108的上方。
其中,一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后,入射至波片上,透过后入射至反射镜上,并反射到PBS直角棱镜的一分光面上。具体为,如图2所示,第五LD光源发出的激光光束105c垂直射到第一直角棱镜201的直角面201a上,满足棱镜的全反射条件,从其另一直角面201b射出,经过波片301改变光束振动方向,入射至反射镜401,改变传播方向,打到PBS直角棱镜501的一分光面501a上;同理,激光光束106c、激光光束107c、激光光束108c经过与激光光束105c类似的过程后,打到PBS直角棱镜的一分光面501a上。
另一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后,入射至PBS直角棱镜的另一分光面上。具体为,如图2所示,第一~第四LD光源发出的激光光束101c~104c经过第一~第四直角棱镜201~204反射后打在PBS直角棱镜501的另一分光面501b上。
激光光束101c~激光光束108c经过PBS直角棱镜501的合光面501c耦合出来,经过汇聚透镜601的汇聚,耦合在光纤跳线701的光纤端面内。在汇聚透镜601的焦点601a处放置光纤跳线,即光纤跳线的入射端面位于焦点处,该入射端面直径大于焦点处光斑直径。激光光束101c~108c即被耦合到光线内。
所述反射镜401为介质膜反射镜,且最佳反射角为45°;所述波片301为1/2λ波片。
光束经过的光学面,包括直角棱镜、波片、PBS直角棱镜、汇聚透镜、光纤跳线端面均镀增透膜。
本实施例的单光纤激光光源耦合系统应用LD光源发出的激光,使用PBS直角棱镜的合束作用,将四束经过直角棱镜反射后的光束和四束经过直角棱镜、波片,反射镜的光束耦合成一组光,经过汇聚透镜的汇聚后,耦合到一根光纤跳线内。本设计机构简单,系统密封性好,稳定性强,光功率密度很高,易于集成,使用单根光纤耦合,有非常广的使用方向。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实施例本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明的技术方案的精神和范围,其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。
Claims (2)
1.一种单光纤激光光源耦合系统,其特征在于:包括激光光源阵列,所述激光光源阵列按照2*X方式布置,即2列分为X组;每组激光光源上方设置有一个直角棱镜,X个直角棱镜的高度逐级递增呈阶梯状排布,每个直角棱镜反射该组激光光源发出的激光;
一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后,入射至波片上,透过后入射至反射镜上,并反射到PBS直角棱镜的一分光面上;
另一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后,入射至PBS直角棱镜的另一分光面上;
所述PBS直角棱镜将光纤耦合后,由其合光面射出,入射至汇聚透镜上,在汇聚透镜的焦点处放置光纤跳线,即光纤跳线的入射端面位于焦点处,该入射端面直径大于焦点处光斑直径;
所述反射镜为介质膜反射镜,且最佳反射角为45°;所述波片为1/2λ波片;
所述激光光源为LD光源。
2.根据权利要求1所述的单光纤激光光源耦合系统,其特征在于:所述激光光源阵列按照2*4方式布置。
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