CN110515165A - 一种激光耦合调焦机构 - Google Patents

Abstract

本发明为一种激光耦合调焦机构，涉及光学仪器领域。技术特征包括微调套筒、主镜筒、耦合镜组镜筒、导向杆、压缩弹簧、若干锁紧螺钉、光纤连接器座、光纤连接器、固定螺钉、一对透镜A、隔圈A、透镜B、隔圈B以及压圈；所述主镜筒安置于微调套筒内，所述耦合镜组镜筒安置于主镜筒上，所述微调镜筒的内部左端面与耦合镜组镜筒的左端面相贴合，所述主镜筒的表面上设有导向滑槽，所述导向杆套装于主镜筒上的导向滑槽内，所述导向杆通过螺纹固定在耦合镜组镜筒外圆柱面上，所述耦合镜组镜筒的右端设有所述压缩弹簧的弹簧安装槽，所述主镜筒的较大内孔右端设有弹簧安装槽，所述压缩弹簧安置于这两个弹簧安装槽之间。结构简单，加工成本低，装调方便。

Description

一种激光耦合调焦机构

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，特别涉及一种激光耦合调焦机构。

背景技术

为了使激光高效的耦合进光纤，需要满足如下条件：1、激光束的锥角要小于光纤的最大接受角，否则就不能满足全反射，损耗很大；2、激光束要垂直于光纤端面；3、激光束与光纤端面同心度要高；4、耦合镜组的焦点落在光纤端面上；5、光纤端面要清洁干净；6、激光光斑小于光纤芯径；7、光纤能承受的最大功率大于激光功率；8、光纤转弯半径满足要求。一个优秀的激光耦合装置，应充分满足上述条件的需求。而激光耦合调焦机构，除了能保证耦合镜组的焦点落在光纤端面上，还要同时满足上述第2、3条的要求。

实用新型专利CN201120109437.0“一种带千分尺的激光调焦头”采用千分尺作为驱动元件，带动聚焦镜运动实现激光焦点调节，该结构通过千分尺支撑、带动聚焦镜运动，只适合于小口径的光学***，且可能存在千分尺运动方向与光轴不垂直的情况，导致焦点在垂直光轴的平面上出现平移；

实用新型专利CN200820235527.2“一种激光调焦装置”采用导轨作为聚焦镜的轴向运动导向元件，通过螺杆驱动聚焦滑座沿着导轨运动，该结构较适合大口径光学***采用，对于小口径光学***，导轨、丝杆结构的采用导致整体结构偏大，且高精度导轨价格昂贵；

实用新型专利CN201820740504.0“一种激光调焦装置”采用移动镜筒、镜筒导轨、微调凸轮依次套接在一起的3层镜筒结构，通过旋转微调凸轮带动移动镜筒前后移动，达到调焦的目的。该结构十分复杂，镜筒导轨和微调凸轮加工成本高，精度不易保证，且3层镜筒嵌套结构容易在温度变化大时出现运动卡滞，同时，该结构没有锁紧结构，有振动时套装镜组的移动镜筒会出现滑动，导致离焦；

实用新型专利CN201220078580.2“激光调焦装置”,采用导轨作为调焦镜组的导向装置，用千分尺的螺杆结构驱动调焦镜组运动，专利CN200820235527.2原理一致。

综上所述，为了克服现有技术的不足，本发明提供一种激光耦合调焦机构。

发明内容

本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种激光耦合调焦机构。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种激光耦合调焦机构，包括：微调套筒、主镜筒、耦合镜组镜筒、导向杆、压缩弹簧、若干锁紧螺钉、光纤连接器座、光纤连接器、固定螺钉、一对透镜A、隔圈A、透镜B、隔圈B以及压圈；

所述主镜筒安置于微调套筒内，所述耦合镜组镜筒安置于主镜筒上，且所述微调镜筒的内部左端面与耦合镜组镜筒的左端面相贴合，所述主镜筒的表面上设有导向滑槽，所述导向杆套装于主镜筒上的导向滑槽内，且所述导向杆通过螺纹固定在耦合镜组镜筒外圆柱面上，所述压缩弹簧安置于耦合镜组镜筒和主镜筒之间，所述微调套筒右端设有垂直于周面且沿周向分布的多个螺纹孔，每个所述锁紧螺钉安置于相对应的螺纹孔上，且所述螺纹孔与锁紧螺钉通过螺纹连接，所述光纤连接器座安置于主镜筒上，所述光纤连接器座与主镜筒之间通过固定螺钉进行连接，所述光纤连接器安置于光纤连接器座上，一对所述透镜A安置于耦合镜组镜筒内，且一对所述透镜A位于耦合镜组镜筒两端，所述隔圈A安置于耦合镜组镜筒内，所述隔圈B安置于耦合镜组镜筒内，所述隔圈A与隔圈B位于一对所述透镜A之间，所述透镜B安置于耦合镜组镜筒内，且所述透镜B位于隔圈A与隔圈B之间。

所述耦合镜组镜筒的右端设有所述压缩弹簧的弹簧安装槽，所述主镜筒的较大内孔右端设有弹簧安装槽，所述压缩弹簧安置于这两个弹簧安装槽之间。

所述主镜筒的左侧设有较大内孔，所述主镜筒的右侧设有较小内孔，所述耦合镜组镜筒以小间隙同轴安装于所述主镜筒的较大内孔中，所述光纤连接器座同轴安置于所述主镜筒的较小内孔中。

所述微调套筒的内孔中间段设有内螺纹，所述主镜筒的外圆柱面设有外螺纹，所述微调套筒与所述主镜筒通过内螺纹与外螺纹相互啮合进行连接。

所述光纤连接器座的中心设有内螺纹，所述光纤连接器上设有外螺纹，所述光纤连接器通过外螺纹与所述光纤连接器座的内螺纹相啮合，且所述光纤连接器的法兰的端面与所述光纤连接器座的端面紧密贴合。

所述导向杆的一端设有外螺纹，所述耦合镜组镜筒的外圆柱面上设有内螺纹孔，所述螺纹孔的轴线垂直于耦合镜组镜筒的几何回转轴线，所述导向杆通过螺纹安装在耦合镜组镜筒的外圆柱面上。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的激光耦合调焦机构，耦合镜组通过高精度(配做)小间隙轴孔配合沿轴向前后运动，光轴稳定性好；通过微调套筒的右旋转运动带动耦合镜组实现前向运动(镜组靠近光纤端面)，通过压缩弹簧的弹力和微调套筒的左旋运动使耦合镜组实现后向运动(镜组远离光纤端面)，机构原理简单，制造成本低，同时，由于压缩弹簧提供预紧力，使镜组的位置十分稳定可靠；微调套筒的螺纹旋合结构，能提供很高的调焦分辨力，且结构简单。该机构还可直接应用于激光准直应用场合，实现出射激光束散角的精细调节，该机构调焦精度高，调焦过程中光轴稳定性好，结构简单，加工成本低，装调方便，可扩展应用到激光准直领域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的一种激光耦合调焦机构的结构示意图；

图2为本发明的主镜筒的结构示意图。

图中的附图标记表示为：

1、微调套筒；2、主镜筒；3、耦合镜组镜筒；4、导向杆；5、压缩弹簧；6、锁紧螺钉；7、光纤连接器座；8、光纤连接器；9、固定螺钉；10、透镜A；11、隔圈A；12、透镜B；13、隔圈B；14、压圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种激光耦合调焦机构，包括：微调套筒1、主镜筒2、耦合镜组镜筒3、导向杆4、压缩弹簧5、若干锁紧螺钉6、光纤连接器座7、光纤连接器8、固定螺钉9、一对透镜A10、隔圈A11、透镜B12、隔圈B13以及压圈14；所述主镜筒2安置于微调套筒1内，所述耦合镜组镜筒3安置于主镜筒2上，且所述微调镜筒1的内部左端面与耦合镜组镜筒3的左端面相贴合，所述主镜筒2的表面上设有导向滑槽，所述导向杆4套装于主镜筒2上的导向滑槽内，且所述导向杆4通过螺纹固定在耦合镜组镜筒3外圆柱面上，所述压缩弹簧5安置于耦合镜组镜筒3和主镜筒2之间，所述微调套筒1右端设有垂直于周面且沿周向分布的多个螺纹孔，每个所述锁紧螺钉6安置于相对应的螺纹孔上，且所述螺纹孔与锁紧螺钉6通过螺纹连接，所述光纤连接器座7安置于主镜筒2上，所述光纤连接器座7与主镜筒2之间通过固定螺钉9进行连接，所述光纤连接器8安置于光纤连接器座7上，一对所述透镜A10安置于耦合镜组镜筒3内，且一对所述透镜A10位于耦合镜组镜筒3两端，所述隔圈A11安置于耦合镜组镜筒3内，所述隔圈B13安置于耦合镜组镜筒3内，所述隔圈A11与隔圈B13位于一对所述透镜A10之间，所述透镜B12安置于耦合镜组镜筒3内，且所述透镜B12位于隔圈A11与隔圈B13之间。

所述耦合镜组镜筒3的右端设置有压缩弹簧5安装槽，所述主镜筒2的较大内孔右端也设置有压缩弹簧5安装槽，压缩弹簧5安装于这两个弹簧安装槽之间，且初装位置压缩弹簧具有一定压缩量；

所述耦合镜组镜筒3内安装耦合透镜组，耦合透镜组包括2片透镜A和1片透镜B，2片透镜A和透镜B之间分别安装隔圈A11和隔圈B13,耦合透镜组最外侧通过压圈14和耦合镜组镜筒3的螺纹啮合来压实；

所述主镜筒2的左侧设置有较大内孔，右侧设置有较小内孔。耦合镜组镜筒3以小间隙同轴安装于主镜筒2的较大内孔中，所述光纤连接器座7以小间隙同轴安装于主镜筒2的较小内孔中，并用螺钉9固定；

所述微调套筒1的内孔中间段设置有内螺纹，所述主镜筒2的外圆柱面设置有外螺纹，所述微调套筒1的内螺纹和所述主镜筒2的外螺纹相互啮合；

所述光纤连接器座7的中心设置有内螺纹，所述光纤连接器8通过外螺纹与光纤连接器座7的内螺纹相啮合，直到光纤连接器8的法兰的端面与光纤连接器座7的端面紧密贴合；

所述导向杆4的一端设置有外螺纹，所述耦合镜组镜筒3的外圆柱面上设置有1个内螺纹孔，该螺纹孔的轴线垂直于耦合镜组镜筒3的几何回转轴线，导向杆4通过螺纹安装在耦合镜组镜筒的外圆柱面上；

所述主镜筒2的一侧圆柱面上设置有一定长度的直线槽，如图2所示，所述导向杆4套装于主镜筒2的这个直线槽内。

所述光纤连接器8是采购的商业器件，本实施例中采购的是Thorlabs公司的FC/PC保护套转接件，型号HAFC。

微调套筒1和主镜筒2相互啮合的螺纹间可涂少量阻尼脂，使螺纹旋合更舒适，减少噪音。

工作原理：

如图1所示，当需要减小耦合镜组和光纤端面的距离时，右旋微调套筒1，微调套筒1相对主镜筒2向右移动，微调套筒1左侧内端面会推动耦合镜组镜筒3沿主镜筒2的较大内孔向右移动，此时压缩弹簧5进一步压缩，导向杆4沿主镜筒2的直线槽滑动，使耦合镜组镜筒3相对主镜筒2只有轴向移动，而没有相对转动。上述过程持续进行，直到耦合镜组和光纤端面之间的距离达到使用要求。此时，右旋锁紧螺钉6可以使耦合镜组的位置固定。当需要增大耦合镜组和光纤端面的距离时，左旋微调套筒1，微调套筒相对主镜筒2向左移动，此时，压缩弹簧5的弹力推动耦合镜组镜筒3沿主镜筒2的较大内孔向左移动，导向杆4沿主镜筒2的直线槽向左滑动，使耦合镜组镜筒3相对主镜筒2只有轴向移动，而没有相对转动。上述过程持续进行，直到耦合镜组和光纤端面之间的距离达到使用要求。此时，右旋锁紧螺钉6可以使耦合镜组的位置固定；

实施例一：该机构还可直接应用于激光准直应用场合，实现出射激光束散角的精细调节。也可更广泛的应用于所有需要光学调焦机构的场合；

实施例二：该机构是手动调焦的技术方案，也可通过添加步进电机、传动齿轮等结构，将微调套筒的旋转通过电动来实现，即采用本发明的调焦结构原理可以扩展实现电动调焦机构。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种激光耦合调焦机构，其特征在于，包括：微调套筒(1)、主镜筒(2)、耦合镜组镜筒(3)、导向杆(4)、压缩弹簧(5)、若干锁紧螺钉(6)、光纤连接器座(7)、光纤连接器(8)、固定螺钉(9)、一对透镜A(10)、隔圈A(11)、透镜B(12)、隔圈B(13)以及压圈(14)；

所述主镜筒(2)安置于微调套筒(1)内，所述耦合镜组镜筒(3)安置于主镜筒(2)上，且所述微调镜筒(1)的内部左端面与耦合镜组镜筒(3)的左端面相贴合，所述主镜筒(2)的表面上设有导向滑槽，所述导向杆(4)套装于主镜筒(2)上的导向滑槽内，且所述导向杆(4)通过螺纹固定在耦合镜组镜筒(3)外圆柱面上，所述压缩弹簧(5)安置于耦合镜组镜筒(3)和主镜筒(2)之间，所述微调套筒(1)右端设有垂直于周面且沿周向分布的多个螺纹孔，每个所述锁紧螺钉(6)安置于相对应的螺纹孔上，且所述螺纹孔与锁紧螺钉(6)通过螺纹连接，所述光纤连接器座(7)安置于主镜筒(2)上，所述光纤连接器座(7)与主镜筒(2)之间通过固定螺钉(9)进行连接，所述光纤连接器(8)安置于光纤连接器座(7)上，一对所述透镜A(10)安置于耦合镜组镜筒(3)内，且一对所述透镜A(10)位于耦合镜组镜筒(3)两端，所述隔圈A(11)安置于耦合镜组镜筒(3)内，所述隔圈B(13)安置于耦合镜组镜筒(3)内，所述隔圈A(11)与隔圈B(13)位于一对所述透镜A(10)之间，所述透镜B(12)安置于耦合镜组镜筒(3)内，且所述透镜B(12)位于隔圈A(11)与隔圈B(13)之间。

2.根据权利要求1所述的一种激光耦合调焦机构，其特征在于，所述耦合镜组镜筒(3)的右端设有所述压缩弹簧(5)的弹簧安装槽，所述主镜筒(2)的较大内孔右端设有弹簧安装槽，所述压缩弹簧(5)安置于这两个弹簧安装槽之间。

3.根据权利要求1所述的一种激光耦合调焦机构，其特征在于，所述主镜筒(2)的左侧设有较大内孔，所述主镜筒(2)的右侧设有较小内孔，所述耦合镜组镜筒(3)以小间隙同轴安装于所述主镜筒(2)的较大内孔中，所述光纤连接器座(7)同轴安置于所述主镜筒(2)的较小内孔中。

4.根据权利要求1所述的一种激光耦合调焦机构，其特征在于，所述微调套筒(1)的内孔中间段设有内螺纹，所述主镜筒(2)的外圆柱面设有外螺纹，所述微调套筒(1)与所述主镜筒(2)通过内螺纹与外螺纹相互啮合进行连接。

5.根据权利要求1所述的一种激光耦合调焦机构，其特征在于，所述光纤连接器座(7)的中心设有内螺纹，所述光纤连接器(8)上设有外螺纹，所述光纤连接器(8)通过外螺纹与所述光纤连接器座(7)的内螺纹相啮合，且所述光纤连接器(8)的法兰的端面与所述光纤连接器座(7)的端面紧密贴合。

6.根据权利要求1所述的一种激光耦合调焦机构，其特征在于，所述导向杆(4)的一端设有外螺纹，所述耦合镜组镜筒(3)的外圆柱面上设有内螺纹孔，所述螺纹孔的轴线垂直于耦合镜组镜筒(3)的几何回转轴线，所述导向杆(4)通过螺纹安装在耦合镜组镜筒(3)的外圆柱面上。