CN220252310U - 一种使用激光光源的光纤束 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种使用激光光源的光纤束，包括：激光器，用于发射波长为360nm～2000nm的激光光源；前准直镜，用于对激光器发射的激光光源进行准直；工程漫射体，用于对入射光进行整形，使入射光发生折射，得到均匀的发散光束，经工程漫射体整形后的发散光束的全发散角为10°～50°；后准直镜，用于对发散光束进行准直；光纤束，用于实现均匀出光；激光器、前准直镜、工程漫射体、后准直镜和光纤束沿光入射方向顺序设置。本实用新型采用单片工程漫射体对激光光束进行整形，得到了分布均匀的平顶光束；将整形后的平顶光束耦合进光纤束中，使得出口端每根光纤的出光功率保持了较好的一致性，实现了均匀出光，且光功率损失低。
Description
技术领域
本实用新型属于激光技术领域，具体涉及一种使用激光光源的光纤束。
背景技术
激光因具有高相干性、较好的方向性及高亮度等优点，正逐渐在一些行业中取代传统的LED光源，例如理疗和照明行业。由于应用场景的不同，需要将激光耦合进光纤束中，进而使用光纤照明或治疗，这就要求组成光纤束之间的各个光纤出光强度尽量一致，即使每根光纤出光照度一样，但由于激光束的光强分布呈高斯型，这就会使得耦合进光纤的光功率分布不均匀，从而使得出光端每根光纤的出光功率也变得极不均匀，这会极大的影响照明或者治疗效果。
传统的匀光方式主要有以下两种，一种是在出口端添加散射片，但是这种方式存在光功率损失大、散斑严重的缺点，还有一种是采用双片微透镜阵列加一片场镜的方式，但是该方式结构复杂，光器件较多不易装调。
因此，研发一种降低光功率损失同时能够保证每根光纤出光均匀的光纤束具有十分重要的意义。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种使用激光光源的光纤束。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本实用新型采用的技术方案为：
一种使用激光光源的光纤束，包括：
激光器，用于发射波长为360nm～2000nm的激光光源；
前准直镜，用于对激光器发射的激光光源进行准直；
工程漫射体，用于对入射光进行整形，使入射光发生折射，得到均匀的发散光束；
后准直镜，用于对发散光束进行准直；
光纤束，用于实现均匀出光；
所述激光器、前准直镜、工程漫射体、后准直镜和光纤束沿光入射方向顺序设置。
进一步的，经工程漫射体整形后的发散光束的全发散角为10°～50°，光斑形状为矩形或圆形。
进一步的，所述工程漫射体朝向前准直镜的一面为刻蚀的微透镜阵列，所述微透镜阵列包括若干个微透镜，每个微透镜的焦距可相同或不同。
进一步的，所述微透镜的数量为1000～3000个，所述微透镜的焦距为1mm～10mm，所述微透镜的直径为50μm～500μm。
进一步的，所述微透镜采用折射率1.4～1.9的玻璃。
进一步的，所述工程漫射体朝向后准直镜的一面为平面且镀有增透膜，总体透过率>0.9。
进一步的，所述光纤束为由若干根光纤相互粘接组成的阵列，每根光纤的出光功率近似一致，每根光纤之间为不透光设计。
进一步的，所述光纤为多模光纤，所述光纤的纤芯直径为100μm～2000μm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型公开了一种使用激光光源的光纤束，包括：激光器，用于发射波长为360nm～2000nm的激光光源；前准直镜，用于对激光器发射的激光光源进行准直；工程漫射体，用于对入射光进行整形，使入射光发生折射，得到均匀的发散光束；后准直镜，用于对发散光束进行准直；光纤束，用于实现均匀出光；激光器、前准直镜、工程漫射体、后准直镜和光纤束沿光入射方向顺序设置。本实用新型采用单片工程漫射体对激光光束进行整形，得到了分布均匀的平顶光束，经工程漫射体整形后的发散光束的全发散角为10°～50°；将整形后的平顶光束耦合进多模光纤组成的光纤束中，使得出口端每根光纤的出光功率保持了较好的一致性，实现了均匀出光，且光功率损失低。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的工程漫射体的微观图；
图3为本实用新型中经过工程漫射体3整形后的方形光斑；
图4为现有520nm半导体激光器出射的椭圆光斑；
图5为本实用新型图3中的方形光斑的光强分布图；
图6为本实用新型中将图3中的方形光斑划分为九个区域的示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
如图1-6所示，一种使用激光光源的光纤束，包括沿光入射方向顺序设置的激光器1、前准直镜2、工程漫射体3、后准直镜4和光纤束5，其中，激光器1发射激光光源，其波长可为360nm～2000nm，激光光源经前准直镜2准直后入射到工程漫射体3上，工程漫射体3采用玻璃材料制作，工程漫射体3的前表面(朝向前准直镜2的一面)为刻蚀的微透镜阵列，用于使入射光发生折射，微透镜阵列包括若干个微透镜，微透镜的数量优选为1000～3000个，微透镜采用折射率1.4～1.9的玻璃材料制成，单个微透镜的直径为50μm～500μm，微透镜的焦距为1mm～10mm，每个微透镜的焦距可不同，每个微透镜的厚度可不同，工程漫射体3的后表面(朝向后准直镜4的一面)为平面且镀有增透膜，总体透过率>0.9，经工程漫射体3整形后的光束为均匀的发散光束，其全发散角为10°～50°，光斑形状为矩形或圆形，当光束入射到工程漫射体3上时，可通过调整微透镜的焦距使出射光的发散角度改变，经工程漫射体3整形的发散光束入射到后准直镜4后变为准直光束，准直光束再耦合至光纤束5中，光纤束5是由若干根光纤相互粘接组成的阵列，每根光纤的出光功率近似一致，实现出射光的照度变得均匀，实现均匀出光，每根光纤之间为不透光设计，光纤为多模光纤，光纤的纤芯直径可为100μm～2000μm，光纤长度根据应用场景的不同而更改。
图3为本实用新型中经过工程漫射体3整形后的方形光斑，分布较为均匀，中心无明显亮点，边缘清晰；图4为现有520nm半导体激光器出射的椭圆光斑，未经工程漫射体3整形，出射光斑为高斯分布，其照度分布非常不均匀，中心亮度最高，边缘弥散。由图3-4对比可知，采用工程漫射体3对激光光束进行整形能够得到均匀的发散光束。
方形光斑的光强分布呈平顶分布，如图5所示。
为了使光纤束5出口均匀一致，需保证耦合进每根光纤的光功率一致，这就需要整形后的光斑照度均匀性较好，将整形后的图3所示的方形光斑划分为九个区域，如图6所示，分别测量出这九个区域的照度值，如表1所示，从表1中可以看出其照度分布较为均匀，其照度均匀性>95％。
表1
表2为两种光斑(上述方形光斑、椭圆光斑)耦合进光纤束5后，端口各光纤出光功率对比表。
表2
| 椭圆光斑耦合 | 方形光斑耦合 | |
| 光纤1出光功率/μw | 101 | 48 |
| 光纤2出光功率/μw | 191 | 58 |
| 差值/μw | 90 | 10 |
光纤1和光纤2为光纤束5中的任意两根平行设置的光纤。
从表2可知，只有按照本实用新型才能实现均匀的光纤出光。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下效果：
本实用新型采用单片工程漫射体3对激光光束进行整形，得到了分布均匀的平顶光束，将整形后的平顶光束耦合进多模光纤组成的光纤束5中，使得出口端每根光纤的出光功率保持了较好的一致性。
本实用新型未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种使用激光光源的光纤束，其特征在于，包括：
激光器，用于发射波长为360nm～2000nm的激光光源；
前准直镜，用于对激光器发射的激光光源进行准直；
工程漫射体，用于对入射光进行整形，使入射光发生折射，得到均匀的发散光束；
后准直镜，用于对发散光束进行准直；
光纤束，用于实现均匀出光；
所述激光器、前准直镜、工程漫射体、后准直镜和光纤束沿光入射方向顺序设置。
2.根据权利要求1所述的一种使用激光光源的光纤束，其特征在于，经工程漫射体整形后的发散光束的全发散角为10°～50°，光斑形状为矩形或圆形。
3.根据权利要求1所述的一种使用激光光源的光纤束，其特征在于，所述工程漫射体朝向前准直镜的一面为刻蚀的微透镜阵列，所述微透镜阵列包括若干个微透镜，每个微透镜的焦距可相同或不同。
4.根据权利要求3所述的一种使用激光光源的光纤束，其特征在于，所述微透镜的数量为1000～3000个，所述微透镜的焦距为1mm～10mm，所述微透镜的直径为50μm～500μm。
5.根据权利要求3所述的一种使用激光光源的光纤束，其特征在于，所述微透镜采用折射率1.4～1.9的玻璃。
6.根据权利要求1所述的一种使用激光光源的光纤束，其特征在于，所述工程漫射体朝向后准直镜的一面为平面且镀有增透膜，总体透过率>0.9。
7.根据权利要求1所述的一种使用激光光源的光纤束，其特征在于，所述光纤束为由若干根光纤相互粘接组成的阵列，每根光纤的出光功率近似一致，每根光纤之间为不透光设计。
8.根据权利要求7所述的一种使用激光光源的光纤束，其特征在于，所述光纤为多模光纤，所述光纤的纤芯直径为100μm～2000μm。
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