CN108666866A - 一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，其特征在于，包括：光纤固定架，用于固定光纤；和隔离板，位于光纤固定架下面，并与光纤固定架以可拆装方式连接；隔离板包括两侧连接板和固定在两侧连接板之间的若干相互平行的隔离条，隔离条与光纤固定架上固定的光纤基本是相互垂直关系，用于在整形时支撑光纤。将光纤设置在光纤固定架上完成光纤的镀膜，镀膜完成后，将光纤固定架下部组合连接隔离板，用于激光器光束的整形，避免了光纤的二次转移，操作简便，生产效率高。

Description

一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置及其工作方法，属于半导体激光器的技术领域。

背景技术

半导体激光器由于体积小、重量轻、转换效率高、使用寿命长、能直接内调制等优点，在医疗、显示、泵浦、工业加工等领域有广泛的应用，如光纤通讯、激光测距、目标指示、激光制导、激光雷达、空间光通信等。

光纤与半导体激光器的结合更使半导体激光器得到了更广泛的应用，例如在通信领域，如何使激光器的输出光能更稳定、更长距离的传输，在泵浦固体激光器中如何使半导体激光器的输出光功率能更有效地传输到激光增益介质上，从而得到更高的泵浦效率，这些都涉及到半导体激光器与光纤的耦合问题。由于半导体激光器本身的特点，其发出的光束为高斯光束，形成了输出光束快轴发散角远大于慢轴发散角的光斑模式，如果不加整形直接进行耦合，效率约为29％。所以，为了使半导体激光器发出的光更有效地耦合进光纤，必须对半导体激光器的快轴方向进行压缩。整形柱镜是快轴压缩的重要方法，但由于整形柱镜尺寸较大，限制了半导体激光器的使用空间，且整形柱镜成本较高，对于市场上用量较大的中功率半导体激光器来说，经济效益不可观。而采用整形光纤对半导体激光器进行快轴压缩是目前最简便、最经济的方式。为了尽量减少光损失，需要对整形光纤进行光学镀膜，在光纤的侧面上蒸镀增透膜。

中国专利文献CN103014649A公开了一种光纤镀膜工艺，通过采用低成本的硅材质固定板实现对光纤的夹持，以及用锡箔或铝箔对光纤上不需要镀膜的区域进行保护，从而实现了在普通镀膜机中对光纤的镀膜。但由于采用的硅材质固定板上的光纤槽不能做到很小，只能对裸露的光纤进行镀膜，造成了对光纤的浪费，而且，采用锡箔或铝箔对光纤上不需要镀膜的区域进行保护，由于锡箔或铝箔不能很好地与光纤贴合，会造成保护区域附近的镀膜不均匀现象。

中国专利文献CN102082393A公开了一种半导体激光器双弧面镀膜光纤整形方法，将去掉涂覆层的光纤两端粘结在工字型翻转架上，然后进行光学镀膜，镀膜完成后需要将固定在工字型翻转架上的光纤两端裁断取下，然后再将镀完膜的光纤固定在调节架上用于半导体激光器的整形。由于直接将光纤粘结到镀膜机的工字型翻转架上，一方面操作不方便，另一方面需要对光纤进行二次转移才能用于半导体激光器的整形，浪费时间的同时还会对光纤造成浪费，而且，在工字型翻转架上光纤呈弯曲状态，而整形时光纤呈直线状态，镀完膜的光纤由弯曲状态变为直线状态会造成光学膜应力的不均匀，导致部分膜脱落，从而影响整形后的半导体激光器的功率。

中国专利文献CN106319472A公开了一种光纤圆弧面镀膜夹具及使用方法，属于半导体激光器技术领域。本发明包括旋转机构和光纤固定机构，旋转机构包括动力盘、固定齿盘和多个自转齿轮，动力盘位于固定齿盘的上方，动力盘与固定齿盘的中心线重合，动力盘的上端与镀膜机的旋转部件连接能在旋转部件的作用下旋转，固定齿盘的下端固定于镀膜室，多个自转齿轮位于动力盘和固定齿盘之间，并与固定齿盘啮合，自转齿轮转动安装在其中心轴上，中心轴的一端与动力盘固定，另一端固定光纤固定机构。但是，该夹具中光纤被凹槽和光纤压块固定，应力较大且易存在光纤受力不均匀的情况，会影响镀膜质量。而且，该夹具镀膜后的光纤需重新取下来，固定到其他夹具上再用于整形，二次转移浪费时间且会污染或损坏光纤。

中国专利文献CN203021647U公开了一种固定光纤的镀膜夹具。包括三部分，分别是主盘，零件块和压条。光纤清洗好后直接装入零件块中并用螺丝固定，把上好所有光纤的零件块放入主盘中，用压条固定住。最后把光纤线整理好利用高温胶带粘在主盘背面使之固定不打结，装入镀膜机即可。但是，如果整形的话，还需将镀膜后光纤二次转移进行整形，操作复杂，也使整形效果不佳。而且该夹具用于光纤镀膜时，光纤呈弯曲状态，整形时由弯曲状态变为直线状态，会造成光学膜应力的不均匀，导致部分膜脱落，从而影响整形后的半导体激光器的功率。

现有技术中，仅有方便光纤镀膜的独立装置，整形时需要经过二次转移，这样会影响生产效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置；

本发明还提供一种上述半导体激光器光纤镀膜和整形装置的工作方法。

术语解释：

整形，即光束整形，为了改善聚焦性能，提高光的利用率，需要把半导体激光器发射的光束聚焦成一定的形状，例如矩形、方形等。

本发明的技术方案为：

一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，包括：

-光纤固定架，用于固定光纤；和

-隔离板，位于所述光纤固定架下面，并与所述光纤固定架以可拆装方式连接；

-所述隔离板包括两侧连接板和固定在两侧连接板之间的若干相互平行的隔离条，所述隔离条与所述光纤固定架上固定的光纤基本是相互垂直关系，用于在整形时支撑光纤。

根据本发明优选的，所述光纤固定架为一中空框架。此处设计的优势在于，当光纤设置在光纤固定架上时，增加了光纤裸露在外的面积，加大使用率，节约光纤材料。进一步优选的，所述光纤固定架为一中空的矩形框架。

根据本发明优选的，所述光纤固定架及所述隔离板的材料均为硬度小于187HB的不锈钢。避免光纤固定架及隔离板在镀膜机中高温变形。

根据本发明优选的，所述光纤固定架的框架上设有双面耐高温胶带，所述光纤通过所述双面耐高温胶带固定在所述光纤固定架上。双面耐高温胶带固定光纤可保证光纤在固定的同时所受应力较小，且操作简单。

进一步优选的，所述光纤固定架为中空的矩形框架，在两个长边框架表面上粘有双面耐高温胶带，所述光纤的两端分别粘在所述光纤固定架的两个长边框架表面上的双面耐高温胶带上，按照此方式，若干条光纤均匀设置在所述光纤固定架上。光纤固定架选择矩形框架，光纤均匀粘在光纤固定架上，矩形框架可保证光纤呈直线状态且可根据所需光纤的长短和数量调整矩形框架的长和宽。

根据本发明优选的，相邻两条所述光纤之间的距离的为2-10mm。光纤固定架上可尽可能多的设置光纤，可实现光纤的批量镀膜和整形。

根据本发明优选的，与所述隔离板两侧连接板对应的所述光纤固定架的两侧边框下表面设有凹槽，通过所述凹槽卡住所述隔离板两侧连接板。

根据本发明优选的，若干个所述隔离条均匀设置在所述隔离板两侧连接板之间，所述隔离条的上表面粘有所述双面耐高温胶带，所述光纤粘贴在所述隔离条的上表面的所述双面耐高温胶带上。

根据本发明优选的，所述隔离条的上表面的宽度为1-3mm。此处设计的优势在于，尽可能减少光纤损失。进一步优选的，所述隔离条的上表面的宽度为1mm。

根据本发明优选的，相邻两个隔离条之间的距离大于整形尺寸。以方便于光纤的切割。

根据本发明优选的，将光纤设置在光纤固定架上完成光纤的镀膜，镀膜完成后，将光纤固定架下部组合连接隔离板，用于激光器光束的整形。避免了光纤的二次转移，光纤的二次转移不但会影响生产效率，还会对光纤造成污染或损坏。整形时隔离条除用于支撑光纤，不用用完一段光纤后重新固定光纤了，可提高整形效率。本发明装置操作简便，生产效率高。

利用上述装置进行半导体激光器光纤镀膜和整形的方法，具体步骤包括：

(1)去掉光纤表面的涂覆层，将光纤剪成与所述光纤固定架宽度相同的短光纤；

(2)将剪短的光纤进行清洗；

(3)在光纤固定架上表面的相对两边上粘上双面耐高温胶带；

(4)将步骤(2)清洗后的光纤依次均匀地粘着在光纤固定架上表面的相对两边的双面耐高温胶带上；

(5)将按步骤(4)粘好光纤的光纤固定架固定到带有自动翻架功能的镀膜机中进行镀膜；

(6)取出镀完膜的光纤固定架，在隔离条的上表面粘上双面耐高温胶带，用螺丝将光纤固定架与隔离板固定在一起，形成一个整形架；

(7)将按步骤(6)制成的整形架固定到五维调节架上，半导体激光器固定到五维调节架正下方，光纤与半导体激光器的出光面平行；

(8)为半导体激光器接上电源，边调节光纤与半导体激光器的相对位置边观察光斑形状，直到光斑变成所需的形状；

(9)用紫外固化胶将光纤固定到半导体激光器热沉两端，用切割刀将热沉两端的光纤切掉，完成一个半导体激光器的整形。

(10)安装下一个半导体激光器，进行整形直至整形架上的所有光纤用完。

以上所涉及到的镀膜机、五维调节架、半导体激光器、半导体激光器热沉等均为现有技术。以上方法中为明确限定的均按现有技术。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用光纤固定架的方式完成光纤的镀膜，镀膜后光纤固定架可直接放置在调节架上用于激光器的整形，避免了光纤的二次转移，操作简便，生产效率高。

2、本发明所述便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，光纤数量可根据生产需要粘着在光纤固定架上，适合批量生产。

3、本发明所述便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，隔离板上设有细小的隔离条，即提高了激光器的整形效率，又避免了光纤的损失。

附图说明

图1是实施例1所述便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置中的光纤固定架和隔离板的结构示意图；

图2是实施例1所述便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置的结构示意图；

图3是半导体激光器发射的光通过光纤圆心的示意图；

1、光纤；2、光纤固定架；3、双面耐高温胶带；4、凹槽；5、连接板；6、隔离条；7、螺丝孔；8、螺丝；9、半导体激光器芯片。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明；但不限于此。

实施例1

一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，如图1所示，包括：

-光纤固定架2，用于固定光纤1；和

-隔离板，位于光纤固定架2下面，并与光纤固定架2以可拆装方式连接；

-隔离板包括两侧连接板5和固定在两侧连接板5之间的若干相互平行的隔离条6，隔离条6与光纤固定架2上固定的光纤1基本是相互垂直关系，用于在整形时支撑光纤1。

光纤固定架2及隔离板的材料均为硬度小于187HB的不锈钢。避免光纤固定架2及隔离板在镀膜机中高温变形。

光纤固定架2为中空的矩形框架，在两个长边框架表面上粘有双面耐高温胶带3，光纤1的两端分别粘在光纤固定架2的两个长边框架表面上的双面耐高温胶带3上，按照此方式，若干条光纤1均匀设置在光纤固定架2上。光纤固定架2选择矩形框架，光纤1均匀粘在光纤固定架2上，矩形框架可保证光纤1呈直线状态且可根据所需光纤1的长短和数量调整矩形框架的长和宽。

相邻两条光纤1之间的距离的为2-10mm。光纤固定架2上可尽可能多的设置光纤1，可实现光纤1的批量镀膜和整形。

与隔离板的两侧连接板5对应的光纤固定架2的两侧边框下表面设有凹槽4，通过凹槽4卡住隔离板的两侧连接板5。

若干个隔离条6均匀设置在隔离板的两侧连接板5之间，隔离条6的上表面粘有双面耐高温胶带3，光纤1粘贴在隔离条6的上表面的双面耐高温胶带3上。

隔离条6的上表面的宽度为1mm。此处设计的优势在于，尽可能减少光纤1损失。

相邻两个隔离条6之间的距离大于整形尺寸。以方便于光纤1的切割。

将光纤1设置在光纤固定架2上完成光纤1的镀膜，镀膜完成后，将光纤固定架2下部组合连接隔离板5，用于激光器光束的整形。避免了光纤1的二次转移，光纤1的二次转移不但会影响生产效率，还会对光纤1造成污染或损坏。整形时隔离条6除用于支撑光纤1，不用用完一段光纤1后重新固定光纤1了，可提高整形效率。本发明装置操作简便，生产效率高。光纤1利用率提高95％以上，操作简便，生产效率提高1倍以上。

实施例2

利用实施例1所述装置进行半导体激光器光纤镀膜和整形的方法，具体步骤包括：

(1)去掉光纤1表面的涂覆层，将光纤1剪成与所述光纤固定架2宽度相同的短光纤；

(2)将剪短的光纤1放在玻璃容器中，用丙酮浸泡超声波清洗半个小时；

(3)在光纤固定架2上表面的相对两边上粘上双面耐高温胶带3；

(4)将步骤(2)清洗后的光纤1依次均匀地粘着在光纤固定架2上表面的相对两边的双面耐高温胶带3上，光纤1与光纤固定架2宽度方向平行；

(5)将按步骤(4)粘好光纤1的光纤固定架2固定到带有自动翻架功能的镀膜机(型号为EVA800)中进行镀膜；在镀膜机中分别完成光纤1上下两表面的增透膜蒸镀；

(6)取出镀完膜的光纤固定架2，在隔离板的隔离条6的上表面粘上双面耐高温胶带3，用螺丝8将带有镀完膜的光纤1的光纤固定架2与隔离板固定在一起，隔离条6上的双面耐高温胶带3的上面正好粘附上光纤1，光纤固定架2与隔离板形成一个整形架；

(7)将按步骤(6)制成的整形架固定到五维调节架上，半导体激光器固定到五维调节架正下方，光纤1与半导体激光器的出光面平行；

(8)为半导体激光器接上电源，边调节光纤1与半导体激光器的相对位置边观察光斑形状，直到光斑变成所需的形状，如图3所示；

(9)用紫外固化胶将光纤1固定到半导体激光器热沉两端，用紫外灯照射紫外固化胶10s，待紫外固化胶固定后，用切割刀将热沉两端的光纤1切掉，完成一个半导体激光器的整形；

(10)安装下一个半导体激光器，通过调节架平移整形架，使整形架上的下一个隔离条6之间的光纤1位于半导体激光器出光面附近，按照步骤(8)和步骤(9)完成半导体激光器的整形，依次类推，直至整形架上的所有隔离条6间的光纤1用完。

Claims (10)

1.一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，其特征在于，包括：

-光纤固定架，用于固定光纤；和

-隔离板，位于所述光纤固定架下面，并与所述光纤固定架以可拆装方式连接；

-所述隔离板包括两侧连接板和固定在两侧连接板之间的若干相互平行的隔离条，所述隔离条与所述光纤固定架上固定的光纤基本是相互垂直关系，用于在整形时支撑光纤。

2.根据权利要求1所述的一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，其特征在于，所述光纤固定架为一中空框架；

进一步优选的，所述光纤固定架为一中空的矩形框架。

3.根据权利要求1所述的一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，其特征在于，所述光纤固定架及所述隔离板的材料均为硬度小于187HB的不锈钢。

4.根据权利要求2所述的一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，其特征在于，所述光纤固定架的框架上设有双面耐高温胶带，所述光纤通过所述双面耐高温胶带固定在所述光纤固定架上；

进一步优选的，在两个长边框架表面上粘有双面耐高温胶带，所述光纤的两端分别粘在所述光纤固定架的两个长边框架表面上的双面耐高温胶带上，按照此方式，若干条光纤均匀设置在所述光纤固定架上。

5.根据权利要求4所述的一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，其特征在于，相邻两条所述光纤之间的距离的为2-10mm。

6.根据权利要求1所述的一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，其特征在于，与所述隔离板的两侧连接板对应的所述光纤固定架的两侧边框下表面设有凹槽，通过所述凹槽卡住所述隔离板的两侧连接板。

7.根据权利要求1所述的一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，其特征在于，若干个所述隔离条均匀设置在所述隔离板的两侧连接板之间，所述隔离条的上表面粘有所述双面耐高温胶带，所述光纤粘贴在所述隔离条的上表面的所述双面耐高温胶带上。

8.根据权利要求1所述的一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，其特征在于，所述隔离条的上表面的宽度为1-3mm，相邻两个隔离条之间的距离大于整形尺寸；

进一步优选的，所述隔离条的上表面的宽度为1mm。

9.根据权利要求1所述的一种便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置，其特征在于，将光纤设置在光纤固定架上完成光纤的镀膜，镀膜完成后，将光纤固定架下部组合连接隔离板，用于激光器光束的整形。

10.权利要求1-9所述的便于半导体激光器光纤镀膜和整形的装置的工作方法，其特征在于，具体步骤包括：

(1)去掉光纤表面的涂覆层，将光纤剪成与所述光纤固定架宽度相同的短光纤；

(2)将剪短的光纤进行清洗；

(3)在光纤固定架上表面的相对两边上粘上双面耐高温胶带；

(4)将步骤(2)清洗后的光纤依次均匀地粘着在光纤固定架上表面的相对两边的双面耐高温胶带上；

(5)将按步骤(4)粘好光纤的光纤固定架固定到带有自动翻架功能的镀膜机中进行镀膜；

(6)取出镀完膜的光纤固定架，在隔离条的上表面粘上双面耐高温胶带，用螺丝将光纤固定架与隔离板固定在一起，形成一个整形架；

(7)将按步骤(6)制成的整形架固定到五维调节架上，半导体激光器固定到五维调节架正下方，光纤与半导体激光器的出光面平行；

(8)为半导体激光器接上电源，边调节光纤与半导体激光器的相对位置边观察光斑形状，直到光斑变成所需的形状；

(9)用紫外固化胶将光纤固定到半导体激光器热沉两端，用切割刀将热沉两端的光纤切掉，完成一个半导体激光器的整形；

(10)安装下一个半导体激光器，进行整形直至整形架上的所有光纤用完。