一體化光纖雷射準直器及其製作裝置的製作方法
2023-05-05 04:35:41
專利名稱：一體化光纖雷射準直器及其製作裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於雷射光纖技術領域，尤其涉及一種一體化光纖雷射準直器及其製作裝置。
背景技術：
在現有的雷射光纖準直器中，通常採用將準直透鏡和光纖端面膠合的方法，將製作好的自聚焦透鏡、非球面透鏡、球面透鏡或透鏡組粘合在光纖端面上，這種方法製作的準直器存在以下問題1、存在裝調誤差，影響準直效果；2、光路中粘合劑在高功率雷射中易損壞；3、檢測與製作不同步，難以控制準直器精度，廢品率高。為了提高準直器性能，人們進行了大量研究工作。例如中國專利「新型光纖準直器」021123 . 2提出了一種加入連接件的準直器結構，通過將連接件分別與光纖和準直透鏡粘合的方式，避免了粘合劑進入光路。 但是其不能解決裝調誤差，檢測與製作不同步的問題。同時連接件的引入造成了光纖和準直透鏡間存在空氣間隙，當光束通過時會產生回波反射而損失能量。現有準直器的問題在於準直透鏡和光纖存在裝調誤差，準直效果檢測與準直器製作不同步。近年來，液滴透鏡製作的技術發展迅速，主要有光刻膠熱熔成型法、模壓成型法、噴墨印刷式技術等。液滴微透鏡及其陣列器件在光束整形、光束耦合、複眼透鏡、集成成像等領域有廣泛的應用。例如中國專利「一種非球面微透鏡陣列製作裝置 (200810196753. 9)」，提出了將光固膠液滴置於平板電容之間，利用電場操控面形並利用紫外光固化的非球面微透鏡陣列製作裝置，具有表面光潔度高，工藝簡單、重複性高、成本低的優點。但是採用有機光學材料形成液滴透鏡，通過交直流電場控制液滴透鏡面形在光纖端面製作準直器，將檢測準直效果與準直器製作同步進行的報導，迄今為止尚未見到。
發明內容為了解決光纖雷射準直技術中存在裝調誤差、粘合劑和空氣間隙易損傷光纖端面，檢測與製造不同步的問題。本實用新型提供一種一體化光纖雷射準直器，本實用新型的另一目的是提供一體化光纖雷射準直器的製作裝置。本實用新型是通過下述技術方案實現的一體化光纖雷射準直器包括光纖，所述光纖的一端連接著鬥狀的套管，且光纖端部伸入套管內；套管內設有液滴透鏡，所述液滴透鏡底部連接著光纖，液滴透鏡頂部形狀為曲面，且位於套管外部。一種製備一體化光纖雷射準直器的裝置包括透明或網狀的上電極、下電極、高壓交直流電源、固化機構和光束髮散角檢測裝置；所述下電極中部設有通孔，所述通孔的下埠內設有定位凸環；所述固化機構為環形紫外光源，且位於上電極和下電極之間；所述光束髮散角檢測裝置設於上電極上方；光束髮散角檢測裝置包括分光鏡、反射鏡、第一探測器 A和第二探測器B ；所述分光鏡位於所述反射鏡的下方，二者之間平行，二者與水平面之間均呈45度角，第一探測器A位於與分光鏡的一側，第二探測器B位於反射鏡的一側；光束髮散角檢測裝置的分光鏡與下電極的通孔對應。所述上電極和下電極之間的間距為2 20毫米。所述鬥狀的套管最大處內直徑為0.5_15mm。本實用新型與現有技術相比較具有以下幾方面的優點1、本實用新型利用液滴透鏡在光纖端面直接製作準直透鏡，通過交直流電場控制準直透鏡面形，能夠實時檢測準直光束參數當達到最佳準直效果時固化準直透鏡得到最優化的準直器；其準直效果好，沒有裝調誤差；2、光路中沒有空氣間隙和粘合劑，大大降低了端面光能損耗和損傷閾值，減小了端面損傷機率，提高能量傳輸閾值；3、本實用新型提供了一種一體化光纖雷射器準直器的製作方法，將電場調控液滴面形、液滴微透鏡固化和透鏡面形與準直效果實時檢測結合起來，實時檢測準直光束髮散角，保證了製作與檢測同步，大大提高製作精度降低廢品率。
圖1為本實用新型一體化光纖雷射準直器結構示意圖。圖2為本實用新型一體化光纖雷射準直器製作裝置示意圖。其中1-雷射器、2-光纖、3-套管、4-液滴透鏡、5-下電極、6-環形紫外光源、7-透明導電玻璃上電極、8-光束髮散角檢測裝置、9-高壓交直流電源、10-分光鏡，11-反射鏡， 12-第一探測器A和13-第二探測器B。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步說明。實施例參見圖1，一體化光纖雷射準直器包括雷射器1和光纖2，光纖2的一端連接著雷射器1，光纖2的另一端連接著鬥狀的套管3，且光纖2端部伸入套管3內，鬥狀的套管最大處內直徑為5mm。套管3內設有液滴透鏡4，液滴透鏡4底部連接著光纖2，液滴透鏡4頂部形狀為曲面，且位於套管3外部。參見圖2，一種製備一體化光纖雷射準直器的裝置包括透明或網狀的上電極7、下電極5、高壓交直流電源9、固化機構和光束髮散角檢測裝置8。下電極5中部開設有通孔， 通孔的下埠內安裝有定位凸環；固化機構為環形紫外光源6，環形紫外光源6位於上電極 7和下電極5之間；上電極和下電極之間的間距為10毫米。光束髮散角檢測裝置8安裝於上電極7的上方。光束髮散角檢測裝置8包括分光鏡10、反射鏡11、第一探測器A12和第二探測器B13 ；分光鏡10位於反射鏡11的下方，二者之間平行，二者與水平面之間均呈45 度角，第一探測器A12位於分光鏡10的一側，第二探測器B13位於反射鏡11的一側；光束髮散角檢測裝置8的分光鏡10與下電極5的通孔對應。一體化光纖雷射準直器的製備操作步驟如下將一體化光纖雷射準直器的套管3處液滴透鏡4豎直固定於接地的下電極5的通孔處，使液滴透鏡4的頂部與上方透明的上電極7對應，接通高壓交直流電源9。光纖2出射的發散光經液滴透鏡4準直之後，透過上電極7被到達光束髮散角檢測裝置8，到達光束髮散角檢測裝置8的準直光束被分光鏡10分為兩部分一部分到達第一探測器A12，得到光斑直徑測量值al，另一部分經反射鏡11後到達第二探測器B13，得到光斑直徑測量值a2， 光束到達第一探測器A12和第二探測器B13之間的光程差為L。根據測量數據計算出光束髮散角〃，光束髮散角θ為
,,al-a\
O = OFdg —~計算機根據測量數據計算出光束髮散角〃。計算機將計算得出的電壓信號發送給交直流電源，在交直流電場的作用下改變液滴透鏡4表面形狀，光束髮散角θ也隨之改變， 反覆調節電壓參數直至獲得理想的光束髮散角，此時開啟環形紫外光源6，固化液滴透鏡4 得到一體化光纖雷射準直器。此實例通過一系列的措施實現了一體化光纖雷射準直方法，實現了電場操控液滴透鏡面形、實時檢測準直效果的方法與裝置，與其他光纖準直器件相比，具有加工成本低、 結構簡單、免裝調、準直效果好、實時檢測製造過程和準直效果的特點。
權利要求1.一體化光纖雷射準直器，包括光纖，其特徵在於所述光纖的一端連接著鬥狀的套管，且光纖端部伸入套管內；套管內設有液滴透鏡，所述液滴透鏡底部連接著光纖，液滴透鏡頂部形狀為曲面，且位於套管外部。
2.一種製備一體化光纖雷射準直器的裝置，其特徵在於包括透明或網狀的上電極、 下電極、高壓交直流電源、固化機構和光束髮散角檢測裝置；所述下電極中部設有通孔，所述通孔的下埠內設有定位凸環；所述固化機構為環形紫外光源，且位於上電極和下電極之間；所述光束髮散角檢測裝置設於上電極上方；光束髮散角檢測裝置包括分光鏡、反射鏡、第一探測器A和第二探測器B ；所述分光鏡位於所述反射鏡的下方，二者之間平行，二者與水平面之間均呈45度角，第一探測器A位於與分光鏡的一側，第二探測器B位於反射鏡的一側；光束髮散角檢測裝置的分光鏡與下電極的通孔對應。
3.根據權利要求2所述的一種製備一體化光纖雷射準直器的裝置，其特徵在於所述上電極和下電極之間的間距為2 20毫米。
4.根據權利要求2所述的一種製備一體化光纖雷射準直器的裝置，其特徵在於所述鬥狀的套管最大處內直徑為0. 5-15mm。
專利摘要本實用新型涉及一體化光纖雷射準直器及其製作裝置。該光纖雷射準直器的光纖一端連接著雷射器，另一端連接著鬥狀的套管，套管內設有液滴透鏡。該光纖雷射準直器的製作裝置包括透明或網狀的上電極、下電極、高頻交直流電源、固化機構和光束髮散角檢測裝置；所述下電極中部設有通孔，所述通孔的下埠內設有定位凸環；所述固化機構為環形紫外光源，且位於上電極和下電極之間；光束髮散角檢測裝置位於上電極的上方。本實用新型準直器準的直效果好，大大降低了端面光能損耗，提高了能量傳輸閾值；本實用新型裝置將電場調控液滴面形、液滴微透鏡固化和透鏡面形與準直效果實時檢測結合起來，實時檢測準直光束髮散角，保證了製作與檢測同步，降低了廢品率。
文檔編號G02B27/30GK202013454SQ20112010034
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者吳朔, 曹兆樓, 王克逸, 郝鵬, 雷張源 申請人:中國科學技術大學