CN106299980B - 一种激光系统用接收耦合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光系统用接收耦合装置，由前端汇聚模块和后端耦合模块组成，前端汇聚模块包括接收系统镜筒、前端接收光学镜片和接收系统隔圈；后端耦合模块包括接收系统支撑筒、接收系统调焦镜筒压圈、接收系统调焦镜筒、接收系统调焦螺纹筒、接收系统调焦螺纹筒压板和接收光纤。本发明通过改进接收耦合装置的机械结构，从实际加工生产调试的角度出发，可有效的将接收到的光信号高效、可靠、方便的耦合进光纤，从而提高接收天线和整机的性能，并且降低批量制造过程中调试装配的难度和制造成本。

Description

一种激光系统用接收耦合装置
技术领域
本发明涉及激光领域，尤其涉及一种激光系统用接收耦合装置。
背景技术
在激光通信/测距/照射/瞄准等激光系统中，接收天线的接收耦合部分是重要的环节，经常需要把接收到的光信号耦合进光纤(单模/多模/大芯径特种光纤及其他特种光器件等，下同)，此时接收天线的光信号透过率、接收耦合的可靠性、接收耦合调试装配的难易程度等问题，直接影响了接收天线以及整机天线性能的好坏，和装配调试的复杂度。
目前现有技术下，接收天线耦合效率基本在30％～50％以内，很难进一步提高，因为激光通信/测距/照射/瞄准等激光系统对发射/接收天线的接收角太小(毫弧度/微弧度量级)，精度要求较高，以及整机设备一般存在多个光轴，对多光轴之间平行度要求较高，所以在接收耦合的过程存在机械零件加工质量不好，精度不够，工件之间的磨损等各种原因，导致接收光纤很难耦合在焦点位置，使得最终耦合效率不高。
目前解决这一问题的常用做法：一方面靠严格把控机械零件加工质量和精度，但由于光学的精度一般都是微米级，而机械加工的精度都是0.01mm～0.02mm，机械加工的精度远低于光学装配的精度要求，所以这种方式收效一般。
另一种方式一般采用增加其他光学设备来校正接收光斑的位置，比如使用高精度二维振镜，或者压电陶瓷驱动的高精度变形镜等方式来修正接收光斑的位置，使得接收光斑始终处于焦点位置。但是此种方式中使用的高精度振镜或者变形镜的方式成本十分昂贵，基本依赖进口，并且一般无法单独使用，需要配备其他辅助检测器件，由此对整机设备的体积和生产效率、成本带来较大的影响。且目前该方式只能在实验室里试用，无法规模化用于实际生产。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种激光系统用接收耦合装置，采用改进接收耦合装置的机械结构方式来实现激光系统的低成本、高效率的接收耦合。
为此，本发明提供一种激光系统用接收耦合装置，由前端汇聚模块和后端耦合模块组成。
前端汇聚模块将入射的光束压缩汇聚成点光斑，经过接收系统后端耦合模块汇聚进光纤，其包括接收系统镜筒、设于所述接收系统镜筒内部的前端接收光学镜片和设于前端汇聚模块与后端耦合模块之间的接收系统隔圈；所述前端接收光学镜片负责将接收到的光束进行压缩汇聚成小的光斑，所述接收系统隔圈作为调节焦点光斑的辅助手段，用于调整镜片与镜片/镜筒之间的距离；所述接收系统镜筒用于支撑前端光学镜片和接收系统隔圈。
后端耦合模块将前端汇聚模块处理的光束耦合进光纤，包括接收系统支撑筒、接收系统调焦镜筒压圈、接收系统调焦镜筒、接收系统调焦螺纹筒、接收系统调焦螺纹筒压板和接收光纤，其中：
所述接收系统支撑筒与接收系统镜筒扣合，用于连接前端汇聚模块和后端耦合模块的机械结构；且多种光学镜片均设于所述接收系统支撑筒内；
接收系统调焦镜筒压圈用于调整接收系统支撑筒内各光学镜片与镜片之间的距离并锁住所述光学镜片；
接收系统调焦镜筒与接收系统调焦螺纹筒压板连接，在调试过程中，旋转接收系统调焦螺纹筒时，通过接收系统调焦螺纹筒压板带动接收系统调焦镜6以及尾端接收光纤寻找焦点位置，保持轴向移动而不会发生其他方向的位移，当出现微小偏移时，可通过调节接收系统调焦螺纹筒上均匀分布的开槽锥端紧定螺钉来进行微调；
接收光纤安装于接收系统调焦镜筒的尾端。
进一步地，所述接收系统支撑筒的尾部内侧设有一凹槽，与接收系统镜筒的凹槽匹配扣合，以保证在移动接收系统调焦螺纹筒时，接收光纤只沿着整机系统光轴的轴向移动，而不会发生其他方向的偏移。
进一步地，所述接收系统调焦镜筒上设有一凹槽，该凹槽内嵌入一凸出结构件，所述凸出结构件与接收系统支撑筒的内侧凹槽相匹配。
基于上述的公开，与现有技术相比，本发明通过改进接收耦合装置的机械结构，从实际加工生产调试的角度出发，可有效的将接收到的光信号高效、可靠、方便的耦合进光纤，从而提高接收天线和整机的性能，并且降低批量制造过程中调试装配的难度和制造成本。
附图说明
图1为本发明提供的一种激光系统用接收耦合装置的构成总图；
图2为本发明中前端汇聚模块的结构示意图；
图3为本发明中后端耦合模块的结构示意图；其中：
1-前端接收光学镜片、2-接收系统隔圈、3-接收系统镜筒、4-接收系统支撑筒、5-接收系统调焦镜筒压圈、6-接收系统调焦镜筒、7-接收系统调焦螺纹筒、8-接收系统调焦螺纹筒压板、9-接收光纤。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详述。
接收天线耦合时，需要精确移动光纤，使得光纤的有效的端面对准焦点中心处，此时接收到的能量最大，光学成像质量也是最好的，此时若光斑小于等于光纤的芯径，并且入射角度在光纤的NA值所对应的角度范围之内，则光信号基本全部能汇聚进光纤(在不考虑光学镜片本身损耗情况下)达到耦合效率最大化。
所以接收耦合的难点就是用低成本、高效率的方式实现光纤与焦点的合理匹配。本发明通过采用改进接收耦合系统的机械结构方式来实现。
请参阅图1至图3，本发明提供一种激光系统用接收耦合装置，由前端汇聚模块和后端耦合模块组成。
前端汇聚模块将入射的光束压缩汇聚成点光斑，经过接收系统后端耦合模块汇聚进光纤，其包括接收系统镜筒3、设于所述接收系统镜筒3内部的前端接收光学镜片1和设于前端汇聚模块与后端耦合模块之间的接收系统隔圈2；所述前端接收光学镜片1负责将接收到的光束进行压缩汇聚成小的光斑，所述接收系统隔圈2作为调节焦点光斑的辅助手段，用于调整镜片与镜片/镜筒之间的距离；所述接收系统镜筒3用于支撑前端光学镜片和接收系统隔圈2。
后端耦合模块将前端汇聚模块处理的光束耦合进光纤，包括接收系统支撑筒4、接收系统调焦镜筒压圈5、接收系统调焦镜筒6、接收系统调焦螺纹筒7、接收系统调焦螺纹筒压板8和接收光纤9，其中：
所述接收系统支撑筒4与接收系统镜筒3扣合，用于连接前端汇聚模块和后端耦合模块的机械结构；且多种光学镜片均设于所述接收系统支撑筒4内；
接收系统调焦镜筒压圈5用于调整接收系统支撑筒4内各光学镜片与镜片之间的距离并锁住所述光学镜片；
接收系统调焦镜筒6与接收系统调焦螺纹筒压板8连接，在调试过程中，旋转接收系统调焦螺纹筒7时，通过接收系统调焦螺纹筒压板8带动接收系统调焦镜6以及尾端接收光纤9寻找焦点位置，保持轴向移动而不会发生其他方向的位移，当出现微小偏移时，可通过调节接收系统调焦螺纹筒7上均匀分布的开槽锥端紧定螺钉来进行微调；
接收光纤9安装于接收系统调焦镜筒6的尾端。
所述接收系统支撑筒4的尾部内侧设有一凹槽，与接收系统镜筒3的凹槽匹配扣合，以保证在移动接收系统调焦螺纹筒7时，接收光纤9只沿着整机系统光轴的轴向移动，而不会发生其他方向的偏移。
所述接收系统调焦镜筒6上设有一凹槽，该凹槽内嵌入一凸出结构件，所述凸出结构件与接收系统支撑筒4的内侧凹槽相匹配。
基于上述的公开，与现有技术相比，本发明通过改进接收耦合装置的机械结构，从实际加工生产调试的角度出发，可有效的将接收到的光信号高效、可靠、方便的耦合进光纤，从而提高接收天线和整机的性能，并且降低批量制造过程中调试装配的难度和制造成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种激光系统用接收耦合装置，其特征在于，由前端汇聚模块和后端耦合模块组成，其中：
前端汇聚模块将入射的光束压缩汇聚成点光斑，经过后端耦合模块汇聚进光纤，其包括接收系统镜筒、设于所述接收系统镜筒内部的前端接收光学镜片和设于前端汇聚模块与后端耦合模块之间的接收系统隔圈；所述前端接收光学镜片负责将接收到的光束进行压缩汇聚成点光斑，所述接收系统隔圈作为调节焦点光斑的辅助手段，用于调整镜片与镜片及镜筒之间的距离；所述接收系统镜筒用于支撑前端接收光学镜片和接收系统隔圈；
后端耦合模块将前端汇聚模块处理的光束耦合进光纤，包括接收系统支撑筒、接收系统调焦镜筒压圈、接收系统调焦镜筒、接收系统调焦螺纹筒、接收系统调焦螺纹筒压板和接收光纤，其中：
所述接收系统支撑筒与接收系统镜筒扣合，并连接前端汇聚模块和后端耦合模块；且多种光学镜片均设于所述接收系统支撑筒内；
接收系统调焦镜筒压圈用于调整接收系统支撑筒内各光学镜片与其他镜片之间的距离并锁住所述光学镜片；
接收系统调焦镜筒与接收系统调焦螺纹筒压板连接，在调试过程中，旋转接收系统调焦螺纹筒时，通过接收系统调焦螺纹筒压板带动接收系统调焦镜筒以及尾端接收光纤寻找焦点位置，保持轴向移动而不会发生其他方向的位移，当出现微小偏移时，可通过调节接收系统调焦螺纹筒上均匀分布的开槽锥端紧定螺钉来进行微调；
接收光纤安装于接收系统调焦镜筒的尾端。
2.根据权利要求1所述的一种激光系统用接收耦合装置，其特征在于，所述接收系统调焦镜筒上设有一凹槽，该凹槽内嵌入一凸出结构件，所述凸出结构件与接收系统支撑筒的内侧凹槽相匹配。
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