CN202013453U

CN202013453U - 制备一体化光纤激光准直器的装置

Info

Publication number: CN202013453U
Application number: CN2011201003437U
Authority: CN
Inventors: 吴朔; 王克逸; 曹兆楼; 郝鹏; 雷张源
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2021-04-08

Abstract

本实用新型涉及制备一体化光纤激光准直器的装置。该装置包括光束发散角检测装置，还包括透明或网状的上电极、下电极、高频交直流电源和固化机构；所述下电极中部设有通孔，所述通孔的下端口内设有定位凸环；所述固化机构为环形金属加热盘，位于下电极的上表面中部的通孔处；所述上电极的上方设有光束发散角检测装置，光束发散角检测装置的分光镜与下电极的通孔对应。本实用新型将电场调控液滴面形、液滴微透镜固化和透镜面形与准直效果实时检测结合起来，保证了制作与检测同步，大大提高制作精度降低废品率。本实用新型装置制得的准直器结构准直效果好，没有装调误差、空气间隙和粘合剂，降低了端面光能损耗，提高能量传输阈值。

Description

制备一体化光纤激光准直器的装置

技术领域

本实用新型属于激光光纤技术领域，尤其涉及一种制备一体化光纤激光准直器的装置。

背景技术

在现有的激光光纤准直器中，通常采用将准直透镜和光纤端面胶合的方法，将制作好的自聚焦透镜、非球面透镜、球面透镜或透镜组粘合在光纤端面上，这种方法制作的准直器存在以下问题：1、存在装调误差，影响准直效果；2、光路中粘合剂在高功率激光中易损坏；3、检测与制作不同步，难以控制准直器精度，废品率高。为了提高准直器性能，人们进行了大量研究工作。例如中国专利“新型光纤准直器”02112329.2 提出了一种加入连接件的准直器结构，通过将连接件分别与光纤和准直透镜粘合的方式，避免了粘合剂进入光路。但是其不能解决装调误差，检测与制作不同步的问题。同时连接件的引入造成了光纤和准直透镜间存在空气间隙，当光束通过时会产生回波反射而损失能量。

现有准直器的问题在于：准直透镜和光纤存在装调误差，准直效果检测与准直器制作不同步。近年来，液滴透镜制作的技术发展迅速，主要有光刻胶热熔成型法、模压成型法、喷墨印刷式技术等。液滴微透镜及其阵列器件在光束整形、光束耦合、复眼透镜、集成成像等领域有广泛的应用。例如中国专利“一种非球面微透镜阵列制作装置（200810196753.9）”，提出了将光固胶液滴置于平板电容之间，利用电场操控面形并利用紫外光固化的非球面微透镜阵列制作装置，具有表面光洁度高，工艺简单、重复性高、成本低的优点。但是采用光学玻璃材料形成液滴透镜，通过交直流电场控制液滴透镜面形在光纤端面制作准直器，将检测准直效果与准直器制作同步进行的报道，迄今为止尚未见到。

发明内容

解决光纤激光准直技术中存在装调误差、粘合剂和空气间隙易损伤光纤端面，检测与制造不同步的问题，本实用新型提供一种新设计的制备一体化光纤激光准直器的装置。

具体的技术解决方案如下：

制备一体化光纤激光准直器的装置包括透明或网状的上电极、下电极、高压交直流电源、固化机构和光束发散角检测装置；所述下电极中部设有通孔，所述通孔的下端口内设有定位凸环；所述固化机构为环形金属加热盘，位于下电极的上表面中部的通孔处；所述光束发散角检测装置设于上电极的上方；所述光束发散角检测装置包括分光镜、反射镜和两只探测器，分光镜位于反射镜的下方，二者之间平行，二者与水平面之间呈45度角，与分光镜对应的一侧设有第一探测器，与反光镜对应的一侧设有第二探测器；光束发散角检测装置的分光镜与下电极的通孔对应。

所述上电极和下电极之间的间距为2～20毫米。

所述斗状的套管最大处内直径为0.5-15mm。

本实用新型与已有技术相比较具有以下几方面的优点：

1、本实用新型将电场调控液滴面形、液滴微透镜固化和透镜面形与准直效果实时检测结合起来，实时检测光束发散角使准直器达到最佳工作状态；保证了制作与检测同步，大大提高制作精度降低废品率。

2、本实用新型装置制得的一体化的光纤激光准直器结构准直效果好，没有装调误差；光路中没有空气间隙和粘合剂，降低了端面光能损耗，减小了端面损伤几率，提高能量传输阈值。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型制得的一体化光纤激光准直器示意图。

其中：1-纤芯、2-光纤、3-套管、4-液滴透镜、5-下电极、6-金属加热盘、7-上电极、8-光束发散角检测装置、9-高压交直流电源、10-分光镜，11-反射镜，12-第二探测器B和13-第一探测器A。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。

实施例：

参见图1，制备一体化光纤激光准直器的装置包括透明或网状的上电极7、下电极5、高压交直流电源9、固化机构和光束发散角检测装置8。下电极7中部开设有通孔，通孔的下端口内设有定位凸环；固化机构为环形金属加热盘6，位于下电极5上表面中部的通孔处；光束发散角检测装置8安装于上电极7的上方。光束发散角检测装置8包括分光镜10、反射镜11和两只探测器；分光镜10位于反射镜11的下方，且二者平行，二者与水平面之间呈45度角，与分光镜10对应的一侧安装有第一探测器A13，与反射镜11对应的一侧安装有第二探测器B12；光束发散角检测装置8的分光镜10与下电极5的通孔对应。

上电极和下电极之间的间距为2～20毫米。

环形金属加热盘的工作温度为100-700℃。

参见图2，被加工件为一体化光纤激光准直器。其中光纤2的一端连接着斗状的套管3，且光纤2的端部伸入套管3内；套管3内设有液滴透镜4，液滴透镜4底部连接着光纤，液滴透镜4顶部形状为曲面，且位于套管外部。斗状的套管最大处内直径为5mm。

将一体化光纤激光准直器的套管3处液滴透镜4竖直固定于接地的下电极5的通孔处，使液滴透镜4的顶部与上方透明的上电极7对应，升高金属加热盘6温度使液滴透镜4融化，接通高压交直流电源9。光纤2出射的发散光经液滴透镜4准直之后，透过上电极7被到达光束发散角检测装置8，到达光束发散角检测装置8的准直光束被分光镜10分为两部分：一部分到达第一探测器A13，得到光斑直径测量值a1，另一部分经反射镜11后到达第二探测器B12，得到光斑直径测量值a2，光束到达第一探测器A13和第二探测器B12之间的光程差为L。根据测量数据计算出光束发散角θ，光束发散角θ为：

计算机将计算得出的电压信号发送给高压交直流电源9，在交直流电场的作用下改变液滴透镜表面形状，光束发散角θ也随之改变，反复调节电压参数直至获得理想的光束发散角，此时降低金属加热盘6温度固化液滴透镜4得到一体化光纤激光准直器。

此实例通过一系列的措施实现了一体化光纤激光准直方法，实现了电场操控液滴透镜面形、实时检测准直效果的方法与装置，与其他光纤准直器件相比，具有加工成本低、结构简单、免装调、准直效果好、实时检测制造过程和准直效果的特点。

本实用新型利用液滴透镜在光纤端面直接制作准直透镜，通过交直流电场控制准直透镜面形，能够实时检测准直光束参数当达到最佳准直效果时固化准直透镜得到最优化的准直器。

Claims

1.制备一体化光纤激光准直器的装置，其特征在于：包括透明或网状的上电极、下电极、高压交直流电源、固化机构和光束发散角检测装置；所述下电极中部设有通孔，所述通孔的下端口内设有定位凸环；所述固化机构为环形金属加热盘，位于下电极的上表面中部的通孔处；所述光束发散角检测装置设于上电极的上方；所述光束发散角检测装置包括分光镜、反射镜和两只探测器，分光镜位于反射镜的下方，二者之间平行，二者与水平面之间呈45度角，与分光镜对应的一侧设有第一探测器，与反光镜对应的一侧设有第二探测器；光束发散角检测装置的分光镜与下电极的通孔对应。

2.根据权利要求1所述的制备一体化光纤激光准直器的装置，其特征在于：所述上电极和下电极之间的间距为2～20毫米。

3.根据权利要求1所述的制备一体化光纤激光准直器的装置，其特征在于：所述斗状的套管最大处内直径为0.5-15mm。