CN110967795A - 一种应用端帽透镜的耦合结构 - Google Patents

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杨超
刘腾
丁鹏
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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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Abstract

本发明涉及光纤技术领域，涉及一种应用端帽透镜的耦合结构。本发明使用时激光从出光光纤中传输，进入输入端帽透镜，经过分光片后，输出端帽透镜接收激光，将入射的激光束聚焦进入接收光纤；将端帽的端面做成曲面，呈透镜形状，可以同时对激光束进行准直和聚焦，取代了传统光路的扩束、准直、聚焦等透镜，具有结构简单、体积小、调节方便、造价低的优点；同时输入端帽透镜的出射端面的曲面，可出射的激光进行准直，输出端帽透镜的入射端面的曲面可将入射的激光束聚焦进入接收光纤。

Description

一种应用端帽透镜的耦合结构
技术领域
本发明涉及光纤技术领域，涉及一种应用端帽透镜的耦合结构。
背景技术
光纤激光器由于具有转换效率高、光束质量好、热效应小、结构紧凑、免维护等优点，成为近年来激光领域的研究热点，并且已广泛应用于工业、国防、医疗、检测等领域。随着光纤合束器、光纤隔离器等光纤器件的发展，以及用于泵浦源的高功率半导体激光器的普及，光纤激光器及放大器的平均功率和峰值功率不断提高。
光纤准直器可以将光纤内的传输光转变成准直光(平行光)，或将外界平行(近似平行)光耦合至单模光纤内。但现有的光纤准直器结构需要多种透镜以及端帽等元器件，使得整体较为复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种取代了传统光路的扩束、准直、聚焦等的透镜，具有结构简单、体积小、调节方便、造价低的应用端帽透镜的耦合结构。
为了解决上述技术问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种应用端帽透镜的耦合结构，包括出光光纤、端帽部件、分光片以及接收光纤，所述端帽部件包括输入端帽透镜与输出端帽透镜，所述出光光纤与所述输入端帽透镜连接，所述接收光纤与所述输出端帽透镜连接，所述输入端帽透镜与输出端帽透镜分别通过端帽连接器与耦合架连接，所述分光片设置在所述输入端帽透镜与输出端帽透镜之间；
所述输入端帽透镜的出射端面与所述输出端帽透镜的入射端面均为曲面。
优选的，所述曲面为球面曲面或者非球面曲面。
优选的，所述端帽连接器包括底座、端帽固定套以及光纤导管，所述底座、端帽固定套以及光纤导管依次连接，所述端帽固定套包括柱形套以及与所述曲面相匹配的弧形套，所述柱形套内壁上设置有支撑环以及凹槽，所述支撑环用以支撑所述端帽部件，所述凹槽槽底与端帽部件之间填充有硅脂填充层。
优选的，所述凹槽槽底均匀设置有多个小孔，所述柱形套上设置有用于注入散热硅脂的注胶口，所述注胶口与所述小孔相通。
优选的，所述底座两端开设有螺纹孔，所述耦合架上设置有与所述螺纹孔相匹配的安装孔，所述底座通过旋合在螺纹孔上的螺栓与所述耦合架与固定连接。
优选的，所述弧形套包括多个弧形压板，所述弧形压板上通过卡箍开合以匹配所述曲面，所述弧形压板上设置有导向架，所述卡箍依次穿设过多个弧形压板上的导向架，旋转所述卡箍上的调整螺丝实现所述弧形压板与曲面贴合。
优选的，所述弧形压板上设置有第一卡齿，所述卡箍内壁上设置有与所述第一卡齿相匹配的第二卡齿，所述第一卡齿与所述第二卡齿啮合。
优选的，所述弧形压板自由端上均匀设置有多个压槽。
优选的，所述光纤导管包括管体以及连接体，所述连接体与所述管体连接，所述连接体呈喇叭口状，所述弧形压板端上开设有与所述连接体相匹配的导槽，所述连接体穿设在所述导槽上。
本发明的有益效果：
本发明使用时激光从出光光纤中传输，进入输入端帽透镜，经过分光片后，输出端帽透镜接收激光，将入射的激光束聚焦进入接收光纤；将端帽的端面做成曲面，呈透镜形状，可以同时对激光束进行准直和聚焦，取代了传统光路的扩束、准直、聚焦等透镜，具有结构简单、体积小、调节方便、造价低的优点；同时输入端帽透镜的出射端面的曲面，可出射的激光进行准直，输出端帽透镜的入射端面的曲面可将入射的激光束聚焦进入接收光纤。
附图说明
图1是本发明的一种应用端帽透镜的耦合结构结构示意图。
图2是本发明的端帽连接器示意图。
图3是本发明的弧形套示意图。
图4是本发明的弧形套侧视图。
图中标号说明：1、出光光纤；2、耦合架；3、分光片；4、接收光纤；5、输入端帽透镜；6、输出端帽透镜；7、端帽连接器；71、底座；711、螺纹孔；72、柱形套；721、支撑环；722、小孔；73、弧形套；731、导向架；732、卡箍；733、第一卡齿；734、压槽；735、调整螺丝；74、管体；75、连接体；8、LD光源；9、功率探测器；10、光闸；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1-4所示，一种应用端帽透镜的耦合结构，包括出光光纤1、端帽部件、分光片3以及接收光纤4，所述端帽部件包括输入端帽透镜5与输出端帽透镜6，所述出光光纤1与所述输入端帽透镜5连接，所述接收光纤4与所述输出端帽透镜6连接，所述输入端帽透镜5与输出端帽透镜6分别通过端帽连接器7与耦合架2连接，所述分光片3设置在所述输入端帽透镜5与输出端帽透镜6之间；
所述输入端帽透镜5的出射端面与所述输出端帽透镜6的入射端面均为曲面。
本发明使用时激光从出光光纤1中传输，进入输入端帽透镜5，经过分光片3后，输出端帽透镜6接收激光，将入射的激光束聚焦进入接收光纤4；将端帽的端面做成曲面，呈透镜形状，可以同时对激光束进行准直和聚焦，取代了传统光路的扩束、准直、聚焦等透镜，具有结构简单、体积小、调节方便、造价低的优点；同时输入端帽透镜5的出射端面的曲面，可出射的激光进行准直，输出端帽透镜6的入射端面的曲面可将入射的激光束聚焦进入接收光纤4。
所述耦合架2上设置有功率探测器9和LD光源8，所述功率探测器9和LD光源8分别设置在所述分光片3上下两侧，分光片3的作用有两个，一是对激光束进行分束，可取其中一小部分作为功率探测器9上的激光功率反馈信号；二是起合束器的作用，将可见光信号(LD光源8)耦合进光路作为准直信号。
还包括光闸10，所述光闸10的材质可以是金属、透镜或其他物质，在光路正常工作时，它并不出现在光路中，在紧急情况下才放下光闸10，目的是用机械的方法阻断激光的传输，保证安全。
所述曲面为球面曲面或者非球面曲面。
长时间工作中会积累大量的热，这对输出激光的峰值功率、光束质量都会造成影响，也会造成光纤端帽熔接点损坏。
针对上述问题，本发明所述端帽连接器7包括底座71、端帽固定套以及光纤导管，所述底座71、端帽固定套以及光纤导管依次连接，所述端帽固定套包括柱形套72以及与所述曲面相匹配的弧形套73，所述柱形套72内壁上设置有支撑环721以及凹槽，所述支撑环721用以支撑所述端帽部件，所述凹槽槽底与端帽部件之间填充有硅脂填充层，端帽连接器7为金属或者散热硅胶等材料制成，其具有一定刚性。
本发明具有原理简单，加工方便，性能可靠等优点，通过柱形套72以及与曲面相匹配的弧形套73可实现对光纤端帽部件的稳定夹持，其结构具有可靠性高，通过固支撑环721对端帽部件进行夹持，凹槽槽底与端帽部件之间填充硅脂填充层，保证端帽部件与端帽连接器7的接触性能，提高散热效果，避免光纤耦合系统出现崩溃故障。
所述凹槽槽底均匀设置有多个小孔722，所述柱形套72上设置有用于注入散热硅脂的注胶口，所述注胶口与所述小孔722相通。
所述底座71两端开设有螺纹孔711，所述耦合架2上设置有与所述螺纹孔711相匹配的安装孔，所述底座71通过旋合在螺纹孔711上的螺栓与所述耦合架2与固定连接。
所述弧形套73包括多个弧形压板，所述弧形压板上通过卡箍732开合以匹配所述曲面，所述弧形压板上设置有导向架731，所述卡箍732依次穿设过多个弧形压板上的导向架731，旋转所述卡箍732上的调整螺丝735实现所述弧形压板与曲面贴合。
所述弧形压板上设置有第一卡齿733，所述卡箍732内壁上设置有与所述第一卡齿733相匹配的第二卡齿，所述第一卡齿733与所述第二卡齿啮合。
所述弧形压板自由端上均匀设置有多个压槽734，弧形压板过长时，可直接对压槽734处进行裁剪，使其与端帽外形匹配，结构简单，使用方便。
所述光纤导管包括管体74以及连接体75，所述连接体75与所述管体74连接，所述连接体75呈喇叭口状，所述弧形压板端上开设有与所述连接体75相匹配的导槽，所述连接体75穿设在所述导槽上。
采用弧形压板以及光纤导管可以使得端帽部件与端帽连接器7贴合更紧密，还可适配多种类型端帽，适用范围广。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种应用端帽透镜的耦合结构，其特征在于，包括出光光纤、端帽部件、分光片以及接收光纤，所述端帽部件包括输入端帽透镜与输出端帽透镜，所述出光光纤与所述输入端帽透镜连接，所述接收光纤与所述输出端帽透镜连接，所述输入端帽透镜与输出端帽透镜分别通过端帽连接器与耦合架连接，所述分光片设置在所述输入端帽透镜与输出端帽透镜之间；
所述输入端帽透镜的出射端面与所述输出端帽透镜的入射端面均为曲面。
2.如权利要求1所述的应用端帽透镜的耦合结构，其特征在于，所述曲面为球面曲面或者非球面曲面。
3.如权利要求1所述的应用端帽透镜的耦合结构，其特征在于，所述端帽连接器包括底座、端帽固定套以及光纤导管，所述底座、端帽固定套以及光纤导管依次连接，所述端帽固定套包括柱形套以及与所述曲面相匹配的弧形套，所述柱形套内壁上设置有支撑环以及凹槽，所述支撑环用以支撑所述端帽部件，所述凹槽槽底与端帽部件之间填充有硅脂填充层。
4.如权利要求3所述的应用端帽透镜的耦合结构，其特征在于，所述凹槽槽底均匀设置有多个小孔，所述柱形套上设置有用于注入散热硅脂的注胶口，所述注胶口与所述小孔相通。
5.如权利要求3所述的应用端帽透镜的耦合结构，其特征在于，所述底座两端开设有螺纹孔，所述耦合架上设置有与所述螺纹孔相匹配的安装孔，所述底座通过旋合在螺纹孔上的螺栓与所述耦合架与固定连接。
6.如权利要求3所述的应用端帽透镜的耦合结构，其特征在于，所述弧形套包括多个弧形压板，所述弧形压板上通过卡箍开合以匹配所述曲面，所述弧形压板上设置有导向架，所述卡箍依次穿设过多个弧形压板上的导向架，旋转所述卡箍上的调整螺丝实现所述弧形压板与曲面贴合。
7.如权利要求6所述的应用端帽透镜的耦合结构，其特征在于，所述弧形压板上设置有第一卡齿，所述卡箍内壁上设置有与所述第一卡齿相匹配的第二卡齿，所述第一卡齿与所述第二卡齿啮合。
8.如权利要求6所述的应用端帽透镜的耦合结构，其特征在于，所述弧形压板自由端上均匀设置有多个压槽。
9.如权利要求3所述的应用端帽透镜的耦合结构，其特征在于，所述光纤导管包括管体以及连接体，所述连接体与所述管体连接，所述连接体呈喇叭口状，所述弧形压板端上开设有与所述连接体相匹配的导槽，所述连接体穿设在所述导槽上。
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