CN113866906B - 一种高功率光纤耦合器及制作方法 - Google Patents

一种高功率光纤耦合器及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高功率光纤耦合器及其制作方法，包括透镜、透镜套筒、耦合过渡座、插芯、镀膜光纤；所述透镜固定连接透镜套筒一端，透镜套筒另一端活动套设于耦合过渡座一端，耦合过渡座另一端连接套设连接插芯，插芯中部贯穿设置有镀膜光纤；光纤与插芯组装后裸露在外部，方便清洁穿光纤，准直透镜和光纤距离可调，从而使透镜焦点与光纤端面精确重合。

Description

一种高功率光纤耦合器及制作方法
技术领域
本发明涉及一种高功率光纤耦合器及制作方法，属于半导体激光器的技术领域。
背景技术
由于半导体激光器具有体积小、重量轻、转换效率高、寿命长、波长覆盖范围广等优点，广泛应用于工业、医疗、通讯和军事等领域，逐步取代了传统气体和固体激光器。光纤耦合输出半导体激光器由于使用灵活，功率密度大，受到人们的青睐，近年来，随着工业加工、医疗、激光打印等领域的发展，对高功率光纤耦合输出半导体激光器的需求逐年增加。
获得高功率密度的光纤耦合输出半导体激光器的方式为将多个芯片发出的激光在快轴和慢轴方向进行准直叠加后，用一个耦合透镜将准直光聚焦到光纤端面。耦合时对镜片的位置精度要求高，达到微米级。而大多数的调节方法为进行快慢轴准直叠加后，通过五维调节架加持光纤的方式来进行耦合，耦合完成后用胶水或焊锡将光纤固定，固定的过程中位置容差小，微小的移位便会明显影响耦合效率。
中国专利文献CN 202815264 U提出了一种结构，将光纤和透镜通过中间有限位环的套筒连接在一起，使其作为一个整体用五维调节架进行调节。该类型结构采用的光纤与插针之间填充胶水，从而进行研磨、抛光、镀表面增透膜，对于百瓦级以上高功率模块的耦合胶会吸收未能传输的光，从而发热，存在烧毁光纤的风险。
中国专利CN 203502627U提出了一种用于大功率激光传输的光纤跳线，该跳线借鉴SMA固定插芯的方式，制作了一款插芯，插芯一端固定在插芯套筒内，另一端带固定有准直透镜，端面镀膜裸光纤穿过插芯中央的孔与插芯固定在一起，该方法有利于将光直接从空气传输出去，提高了温度承受能力，但是，该方法在进行裸纤穿过插芯内孔时，无法法避免光纤端面清洁度，且无法清洁，影响了跳线的产出率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种高功率光纤耦合器。
同时提供了一种高功率光纤耦合器的制作方法。
一种高功率光纤耦合器，包括透镜、透镜套筒、耦合过渡座、插芯、镀膜光纤；所述透镜固定连接透镜套筒一端，透镜套筒另一端活动套设于耦合过渡座一端，耦合过渡座另一端套设连接插芯，插芯中部贯穿设置有镀膜光纤；
透镜套筒可以左右活动调节。光纤传过插芯，从后端与插芯固定，使透镜焦点在光纤端面中心处，形成耦合器固定在管壳侧壁上，通过调节反射镜的方式进行光束耦合。
根据本发明，优选的，所述透镜为球透镜或非球面透镜。
根据本发明，优选的，镀膜光纤为剥除5-25cm涂覆层的光纤。
光纤与插芯组装后裸露在外部，方便清洁穿光纤时粘附的灰尘颗粒，通过用棉签蘸乙醇、乙醚混合液清洁，现有技术中插芯固定在套筒中，光纤无法露出套筒无法清洁；光纤端面如果有脏污，进行光纤耦合时，激光打在端面上，灰尘吸热会造成光纤端面烧毁。对比文件中光纤穿入陶瓷插芯时插芯内的粉末会留在光纤端面，而光纤不露出固定座无法清洁，本申请中可以通过取下透镜套筒的方式，对光纤进行清洁，避免灰尘聚集。
根据本发明，优选的，所述的插芯为FC插芯或SMA插芯。FC插芯或SMA插芯为本领域最为常用的两种插芯。
根据本发明，进一步优选的，SMA插芯与耦合过渡座之间通过螺栓连接。
根据本发明，进一步优选的，FC插芯与耦合过渡座之间压接连接。
根据本发明，优选的，镀膜光纤延伸出插芯位于耦合过渡座内的端面长度为1-5cm。
根据本发明，优选的，所述耦合过渡座上设置有固定孔。固定孔用于将耦合器与装置的外壳进行连接固定。
一种高功率光纤耦合器的制作方法，包括如下步骤：
(1)将准直透镜用紫外胶与透镜套筒一端粘合在一起；
(2)光纤剥除5-25cm涂覆层，进行端面研磨、抛光、镀膜，形成镀膜光纤；
(3)将镀膜光纤穿入插芯中露出插芯端面1-5cm，在另一端用折射率和光纤匹配的高温胶水将镀膜光纤与插芯固定，采用端检仪检查光纤端面，并进行清洁；
(4)将镀膜光纤通过套设于耦合过渡座内并固定；
(5)将装配好准直透镜的透镜套筒套在耦合过渡座另一端，使准直透镜与镀膜光纤同轴，通过移动套筒位置将准直透镜焦点落在光纤端面上；
(6)通过螺栓将装配好的耦合器固定在耦合器外壳上。
根据本发明，优选的，步骤(3)中也可以使用紫外胶水。
本发明的有益效果在于：
1、准直透镜和光纤距离可调，从而使透镜焦点与光纤端面精确重合，平行光经过透镜汇聚在焦点处，若光纤不在透镜焦点处光斑会大，耦合不高，现在可以通过调节距离，提高精度。
2、通过将镀膜光纤与插芯固定，其导热性能好，可以有效控制温度升高。
附图说明
图1是本发明SMA插芯结构示意图；
图2是本发明FC插芯结构示意图；
其中、1、透镜；2、透镜套筒；3、插芯；4、耦合过渡座；5、镀膜光纤；6固定孔。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1所示，一种高功率光纤耦合器，包括透镜1、透镜套筒2、耦合过渡座4、插芯3、镀膜光纤5；所述透镜1固定连接透镜套筒2一端，透镜1为球透镜，透镜套筒2另一端活动套设于耦合过渡座4一端，耦合过渡座4另一端套设连接插芯3，插芯3中部贯穿设置有镀膜光纤5；镀膜光纤5一端深入耦合过渡座4内部，镀膜光纤5与插芯3组装后裸露在外部，可以取下透镜套筒2，方便清洁穿光纤时粘附的灰尘颗粒，通过用棉签蘸乙醇、乙醚混合液清洁，对比文件中插芯固定在套筒中，光纤无法露出套筒无法清洁。避免了使用时烧毁光纤。另一端位于耦合过渡座4外部，透镜套筒2可以前后滑动调节，使透镜焦点在光纤端面中心处，所述耦合过渡座上设置有固定孔6，使得耦合器固定在耦合器外壳上。插芯3为SMA插芯，从后端与插芯固定，SMA插芯采用螺纹的方式与耦合过渡座4固定在一起，镀膜光纤5为剥除涂覆层5cm的光纤，镀膜光纤延伸出插芯端面2cm。
与现有结构相比，本申请的各项数据均有所改善，具体对比数据如下：
Figure GDA0004039279490000031
通过上述表格可知，本申请的结构光纤温度明显降低，产量和产品合格率均有所提高，
实施例2：
如图2所示，一种高功率光纤耦合器，其结构如实施例1所述，不同之处在于：插芯3为FC插芯，FC插芯与耦合过渡座4之间通过压接。
实施例3：
一种高功率光纤耦合器，其结构如实施例1所述，不同之处在于：所述耦合过渡座4上设置有固定孔6，固定孔6通过螺栓与外壳进行连接。
实施例4：
一种高功率光纤耦合器的制作方法，其结构如实施例1所示，包括如下步骤：
(1)将准直透镜用紫外胶与透镜套筒一端粘合在一起；
(2)光纤剥除5-25cm涂覆层，进行端面研磨、抛光、镀膜，形成镀膜光纤；
(3)将镀膜光纤穿入插芯中露出插芯端面1-5cm，在另一端用折射率和光纤匹配的高温胶水将镀膜光纤与插芯固定，采用端检仪检查光纤端面，并进行清洁；
(4)将镀膜光纤通过套设于耦合过渡座内并固定；
(5)将装配好准直透镜的透镜套筒套在耦合过渡座另一端，使准直透镜与镀膜光纤同轴，通过移动套筒位置将准直透镜焦点落在光纤端面上；
(6)通过螺栓将装配好的耦合器固定在耦合器外壳上。
实施例5：
一种高功率光纤耦合器的制作方法，其步骤如实施例4一致，不同的是，步骤(3)中使用紫外胶水。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高功率光纤耦合器，其特征在于：包括透镜、透镜套筒、耦合过渡座、插芯、镀膜光纤；所述透镜固定连接透镜套筒一端，透镜套筒另一端活动套设于耦合过渡座一端，耦合过渡座另一端连接套设连接插芯，插芯中部贯穿设置有镀膜光纤；所述透镜为球透镜或非球面透镜；镀膜光纤为剥除5-25cm涂覆层的光纤，镀膜光纤延伸出插芯位于耦合过渡座内的端面长度为1-5cm；可取下透镜套筒，对镀膜光纤进行清洁，所述耦合过渡座上设置有固定孔。
2.根据权利要求1所述的高功率光纤耦合器，其特征在于：所述的插芯为FC插芯或SMA插芯。
3.根据权利要求2所述的高功率光纤耦合器，其特征在于：SMA插芯与耦合过渡座之间通过螺栓连接。
4.根据权利要求2所述的高功率光纤耦合器，其特征在于：FC插芯与耦合过渡座之间压接连接。
5.一种根据权利要求1所述的高功率光纤耦合器的制作方法，包括如下步骤：
(1)将准直透镜用紫外胶与透镜套筒一端粘合在一起；
(2)光纤剥除5-25cm涂覆层，进行端面研磨、抛光、镀膜，形成镀膜光纤；
(3)将镀膜光纤穿入插芯中露出插芯端面1-5cm，在另一端用折射率和光纤匹配的高温胶水将镀膜光纤与插芯固定，采用端检仪检查光纤端面，并进行清洁；
(4)将镀膜光纤通过套设于耦合过渡座内并固定；
(5)将装配好准直透镜的透镜套筒套在耦合过渡座另一端，使准直透镜与镀膜光纤同轴，通过移动套筒位置将准直透镜焦点落在光纤端面上；
(6)通过螺栓将装配好的耦合器固定在耦合器外壳上。
6.根据权利要求5所述的高功率光纤耦合器的制作方法，其特征在于：步骤(3)中也可以使用紫外胶水。
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