CN203745681U - 一种多输入高功率多模光纤准直器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种多输入高功率多模光纤准直器，其包括用于输入多路光的多条光纤、准直光学系统；光纤的输出端面直接与准直光学系统的输入表面熔接。与现有技术中的多输入高功率多模光纤准直器相比，本实用新型减少了一个光纤合束器，减少了光纤合束器输出光纤与准直光学系统之间的熔接，从而降低了成本、减小了体积、简化了结构、便捷了调试、增强了系统稳定性、降低了功耗，使本实用新型在拥有高功率输出的同时，更加的便于安装及调试。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤激光器技术领域，尤其涉及一种多输入高功率多模光纤准直器。
背景技术
高功率光纤激光技术是近年来国际激光技术领域一个活跃的研究方向。相比传统固体、气体、半导体等介质的激光技术，高功率光纤激光器具有光束质量好、效率高、稳定性好、输出功率高等优点。其激光光源适用于激光雷达、材料精密激光加工、精密光刻、空间激光通讯、激光遥感等领域。
光纤准直器是光纤激光器、光纤通信、光纤传感系统中的基本光学元件。它是由尾纤与准直透镜组成，具有插入损耗低、回波损耗高、工作距离长、工作波长范围宽、光束发散角小以及稳定性和可靠性好、体积小、重量轻等优点。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)光耦合至光纤内以提高光纤系统的耦合效率，是制作多种光学器件的基础性元件。它可以方便的用于光无源器件，如衰减器、分光器、隔离器、滤波器、光开关以及波分复用器等。
光纤准直器根据光纤的不同可以分为单模光纤准直器和多模光纤准直器。其中多模光纤准直器由于其耦合效率高而被广泛用在传能方面。现有技术中的多模光纤激光器系统中，其光纤准直器的结构如图1所示，多（假设为n）路光纤101输入经过N*1的光纤合束器102合束后，成为单根多模光纤103输出，单根多模光纤103再与准直晶体104熔接，形成多模准直输出，即光纤合束器102输出多模光纤103与准直晶体104之间具有一个熔接点105。这种多输入高功率多模光纤准直器的缺点是：1、需要使用光纤合束器，生产成本较高、体积大、结构复杂、调试不方便，且容易因为光纤合束器产生故障而导致系统产生故障，即系统的稳定性较低；2、光纤合束器输出光纤与准直晶体间需要进行熔接，会导致功率损耗问题，使功耗增大；3、光经过光纤合束器后，再进入多模光纤，容易导致光在多模光纤中传播时引起模式问题。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种结构简单、生产成本低、稳定性高、调试方便、功耗较低的多输入高功率多模光纤准直器。
为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种多输入高功率多模光纤准直器，包括用于输入多路光的多条光纤、准直光学系统；所述光纤的一端为输入端面，所述光纤的另一端为输出端面，所述准直光学系统的一端为输入表面，所述准直光学系统的另一端为输出表面；所述光纤的输入端面用于输入光，所述光纤的输出端面直接与准直光学系统的输入表面熔接，所述准直光学系统的输出表面用于输出光。
其中，所述准直光学系统包括石英玻璃棒、透镜，所述透镜位于石英玻璃棒的后方，所述石英玻璃棒的前端端面为所述准直光学系统的输入表面，所述透镜的后端端面为准直光学系统的输出表面，使所述光纤输入的光经过石英玻璃棒后射入透镜，再由透镜输出。
其中，所述石英玻璃棒为石英玻璃圆柱体。
其中，所述透镜为凸面透镜、凹面透镜或玻璃平板。
其中，所述准直光学系统的输出表面的输出光为平行光、聚焦光或者发散光。
其中，所述准直光学系统的输出表面的输出光为发散光时，该发散光的发散角为±15°。
其中，所述光纤为能量传输光纤。
本实用新型有益效果在于：
1、与现有技术中的多输入高功率多模光纤准直器相比，减少了光纤合束器，从而降低了生产成本、且体积小、结构简单、调试方便，消除了因光纤合束器故障导致系统故障的概率，增强了系统稳定性；
2、本实用新型用于输入多路光的多条光纤直接与准直光学系统的输入表面熔接，与现有技术中的多输入高功率多模光纤准直器相比，本实用新型减少了光纤合束器的熔接，从而减少了因熔接问题导致的功率损耗，从而降低功耗；
3、本实用新型光纤输出的光为直接进入准直光学系统，从而减少了光在多模光纤中传播时可能引起的模式问题。
附图说明
图1为现有技术中的多输入高功率多模光纤准直器的结构示意图。
图2为本实用新型多输入高功率多模光纤准直器的结构示意图。
图3为本实用新型的准直光学系统的石英玻璃棒和透镜的结构示意图。
图4为本实用新型在准直光学系统中设置不同透镜位置时的结构示意图。
具体实施方式
为了详细说明本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参考图2，本实用新型的多输入高功率多模光纤准直器，包括用于输入多路光的多条光纤106，以及准直光学系统107。优选的，光纤106为能量传输光纤。准直光学系统107用于将多条光纤106出射的发散光变换为平行光或者将平行光变换聚焦输出。其中，光纤106的一端为输入端面，光纤106的另一端为输出端面，准直光学系统107的一端为输入表面，准直光学系统107的另一端为输出表面；光纤106的输入端面用于输入光，光纤106的输出端面直接与准直光学系统107的输入表面熔接，形成熔接点108，准直光学系统107的输出表面用于输出光。
具体地说，请参考图3，准直光学系统107包括石英玻璃棒109、透镜110。透镜110位于石英玻璃棒109的后方，石英玻璃棒109的前端端面为准直光学系统107的输入表面，透镜110的后端端面为准直光学系统107的输出表面，使光纤106输入的光经过石英玻璃棒109后射入透镜110，再由透镜110输出。即光纤106的输出端面直接与石英玻璃棒109的前端端面熔接。这样，可以通过改变石英玻璃棒109与透镜110之间的距离而调节输出光。
优选的，石英玻璃棒109为石英玻璃圆柱体。而透镜110可以为凸面透镜、凹面透镜或玻璃平板。当透镜110为凸面透镜时，准直光学系统107的输出光可以为平行光或者聚焦光；当透镜110为凹面透镜或者平行平板时，准直光学系统107的输出光可以为发散光，
因此，本实用新型准直光学系统107的输出表面的输出光可以为平行光、聚焦光或者发散光。
优选的，准直光学系统107的输出表面的输出光为发散光时，该发散光的发散角为±15°。
在本实施例中，选用透镜110为凸透镜。请参考图4，透镜110的结构设计可以前后移动，所谓移动透镜110的前后位置就是调节透镜110的物距。当物距在透镜的1倍焦距（即透镜处于图4中的110位置）时，则准直光学系统107的输出光113为平行光；当物距在透镜的1倍焦距与2倍焦距之间（即透镜处于图4中的111位置）时，则准直光学系统107的输出光113为发散光；当物距在透镜的2倍焦距以外（即透镜处于图4中的112位置）时，则准直光学系统107的输出光113为聚焦光，这样可以适用于不同用于准直、聚焦和发散光斑的客户。
其中，图2-4中输出光处的椭圆填充区域，表示圆形光斑。
因此，与现有技术中的多输入高功率多模光纤准直器相比，本实用新型减少了光纤合束器、减少了熔接点，从而降低了生产成本、使体积变小、结构简单、调试方便、增强了系统稳定性、降低功耗，使本实用新型在拥有高质量准直多模光输出的同时，也便于安装及调试。
综上所述，本实用新型不但结构简化了，性能提高了，而且能耗也降低了，成本也减少了。故本实用新型可广泛应用于激光切割、焊接等激光加工领域，在环保角度上说，节约了能源；降低了成本，同时稳定性高、调试方便。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，均属本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种多输入高功率多模光纤准直器，其特征在于：包括用于输入多路光的多条光纤、准直光学系统；所述光纤的一端为输入端面，所述光纤的另一端为输出端面，所述准直光学系统的一端为输入表面，所述准直光学系统的另一端为输出表面；所述光纤的输入端面用于输入光，所述光纤的输出端面直接与准直光学系统的输入表面熔接，所述准直光学系统的输出表面用于输出光。
2.根据权利要求1所述的多输入高功率多模光纤准直器，其特征在于：所述准直光学系统包括石英玻璃棒、透镜，所述透镜位于石英玻璃棒的后方，所述石英玻璃棒的前端端面为所述准直光学系统的输入表面，所述透镜的后端端面为准直光学系统的输出表面，使所述光纤输入的光经过石英玻璃棒后射入透镜，再由透镜输出。
3.根据权利要求2所述的多输入高功率多模光纤准直器，其特征在于：所述石英玻璃棒为石英玻璃圆柱体。
4.根据权利要求2或3所述的多输入高功率多模光纤准直器，其特征在于：所述透镜为凸面透镜、凹面透镜或玻璃平板。
5.根据权利要求2或3所述的多输入高功率多模光纤准直器，其特征在于：所述准直光学系统的输出表面的输出光为平行光、聚焦光或者发散光。
6.根据权利要求5所述的多输入高功率多模光纤准直器，其特征在于：所述准直光学系统的输出表面的输出光为发散光时，该发散光的发散角为±15°。
7.根据权利要求2或3所述的多输入高功率多模光纤准直器，其特征在于：所述光纤为能量传输光纤。
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