CN116107034A

CN116107034A - 一种高功率光纤耦合激光器和激光器的耦合方法

Info

Publication number: CN116107034A
Application number: CN202211441134.8A
Authority: CN
Inventors: 吴勇兵
Original assignee: Dongguan Lanyu Laser Co ltd
Current assignee: Dongguan Lanyu Laser Co ltd
Priority date: 2022-11-17
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2023-05-12

Abstract

本发明涉及光纤耦合激光器技术领域，具体为一种高功率光纤耦合激光器和激光器的耦合方法，包括基座和安装于基座顶端面的安装板，安装板的顶面前侧处开设有滑槽，滑槽内转动安装有丝杆，滑槽内还滑动安装有壳水平运动的滑座，且滑座与丝杆螺纹连接；通过设置的耦合部：即转动拧块带动丝杆转动，丝杆可带动滑座水平运动，即可通过滑座的运动来聚焦透镜和镜片支架的水平位置位置，使得入射光束经过聚焦透镜聚焦后的光斑大小改变，可以使得将光功率调整到最大位置，使得光更好的耦合进入输出光纤；该设计通过调节聚焦透镜的位置即可使得光更好的耦合进入输出光纤，提高了操作的便利性，提高了耦合的效率。

Description

一种高功率光纤耦合激光器和激光器的耦合方法

技术领域

本发明涉及光纤耦合激光器技术领域，具体为一种高功率光纤耦合激光器和激光器的耦合方法。

背景技术

光纤耦合激光器的耦合方式主要有两种：直接耦合和间接耦合，前者是直接将光纤对准光源接收光功率；间接耦合是指透镜耦合，则是在光源和光纤之间设计某种透镜***，用以对光源的输出光束进行变换，使得变换之后的光束能够和光纤匹配，从而提高耦合效率；目前常用的耦合技术为组合透镜，即光束通过第一个透镜变成平行光，然后通过第二个透镜聚焦产生光斑与光纤耦合；

授权公告号为CN202021601289.X的专利公开了一种光纤耦合激光器，该光纤耦合激光器包括光纤耦合激光器，所述光纤耦合激光器的左侧固定连接有把手，所述光纤耦合激光器的右侧固定连接有T型滑块；通过设置的顶块、压缩弹簧的配合工作，压缩弹簧在拉动定位柱移出固定槽时受力形变，为定位柱的复位提供动力，通过设置的顶块，防止定位柱脱离支撑套；

授权公告号为CN202023138445.6的专利公开了一种光纤耦合激光器装置，该光纤耦合激光器装置包括散热底座，所述散热底座顶面的一侧固定设置有光纤耦合激光器固定装置，所述光纤耦合激光器固定装置包括激光管、导线、电路板，所述激光管一端固定有导线，所述导线通过引线与所述电路板的一端连接，所述电路板的另一端与电源直接相连，所述激光管的另一端与光纤的一端耦合，所述光纤的另一端延伸到所述散热底座外用于引出所述光纤耦合激光器固定装置发出的激光；通过设置光纤导出孔、光纤固定块，使捆绑在一起的光纤有更好的路径导出，避免光纤被折断；

虽然上述技术方案均各自具有优点，但是现有高功率光纤耦合激光器的耦合器在使用时，由于聚焦透镜的安装位置偏差、制作工艺的疏忽等问题，易导致入射光束经过聚焦透镜聚焦后光斑不能更好的耦合进入输出光纤，导致与激光器耦合时损耗较大，而现有的聚焦透镜在安装之后，其安装位置固定且难以进行微调，影响了耦合的效率，鉴于此，我们提出一种高功率光纤耦合激光器和激光器的耦合方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高功率光纤耦合激光器和激光器的耦合方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高功率光纤耦合激光器和激光器的耦合方法，包括激光器底座、端板、光纤和耦合部；

激光器底座，用于安装耦合部；

端板，安装于激光器底座两端，用于安装光纤；

光纤，用于光束的输入和输出；

耦合部，用于两个光纤之间的光束的耦合，安装于激光器底座的顶端面；包括基座和安装于基座顶端面的安装板，安装板的顶面前侧处开设有滑槽，滑槽内转动安装有丝杆，滑槽内还滑动安装有壳水平运动的滑座，且滑座与丝杆螺纹连接；

基座上方安装有两个镜片支架，镜片支架上均开设有O形的安装区，后侧镜片支架上的安装区安装有用于对入射光进行准直的准直透镜，前侧镜片支架上的安装区内安装有用于聚焦入射光的聚焦透镜，后侧的镜片支架通过连接件与基座安装，前侧的镜片支架通过连接件与滑座安装；两个镜片支架之间处安装有用于对传输的光束进行准直的光隔离器，光隔离器通过固定架与基座安装。

作为本发明优选的技术方案，所述安装板的外部安装有用于保护耦合部的封装壳体，封装壳体的前后端面上均安装有用于光束穿行的通口。

作为本发明优选的技术方案，所述光纤、准直透镜的中心、光隔离器的中心和聚焦透镜的中心均位于同一水平光轴上。

作为本发明优选的技术方案，所述丝杆的前端穿过安装板且同轴安装有用于转动丝杆的拧块，拧块上设有用于增加摩擦力的磨砂纹。

作为本发明优选的技术方案，所述滑槽内还安装有两个用于为滑座的水平运动进行导向的导杆，导杆与滑座滑动连接。

作为本发明优选的技术方案，所述连接件包括与基座固定连接的柱体，所述柱体上还开设有条形槽，所述柱体的一侧壁上设有限位块；所述镜片支架的底端面开设有与柱体卡接配合的卡槽。

作为本发明优选的技术方案，所述镜片支架的侧壁上开设有凹槽，所述限位块位于凹槽内。

作为本发明优选的技术方案，所述基座上开设有多个用于将基座安装至激光器底座上的安装孔，所述安装孔通过螺栓与激光器底座固定连接。

另一方面，本发明还提供了一种高功率光纤耦合激光器的耦合方法，包括上述所述的高功率光纤耦合激光器，其耦合方法如下：

S1、将带有准直透镜的镜片支架底端的卡槽对准柱体卡入，并将带有聚焦透镜的镜片支架底端的卡槽对准柱体卡入，完成对镜片支架的安装；

S2、接通激光器的电源，光束经后侧的光纤射出，光束穿过准直透镜和光隔离器进行准直，光束变成平行光，穿过聚焦透镜进行聚焦并形成光斑，光斑落在前侧的光纤的后端处；

S3、拧块丝杆的拧块使得丝杆转动，滑座沿两个导杆水平运动，前侧的镜片支架跟随滑座水平运动，聚焦透镜的位置同步改变，使得光斑的大小改变，调节光斑的大小使得聚焦透镜聚焦的光斑与光纤的后端处耦合，完成耦合操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

通过设置的耦合部：即转动拧块带动丝杆转动，丝杆可带动滑座水平运动，即可通过滑座的运动来聚焦透镜和镜片支架的水平位置位置，使得入射光束经过聚焦透镜聚焦后的光斑大小改变，通过调节光斑大小，可以使得将光功率调整到最大位置，使得光更好的耦合进入输出光纤；该设计通过调节聚焦透镜的位置即可使得光更好的耦合进入输出光纤，提高了操作的便利性，提高了耦合的效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中耦合部的结构示意图；

图3为本发明中耦合部的部分结构示意图；

图4为本发明中基座的结构示意图；

图5为本发明中基座的结构侧视图；

图6为本发明中准直透镜的结构示意图；

图7为本发明中聚焦透镜的结构示意图；

图8为本发明中光隔离器的结构示意图。

图中：

1、激光器底座；

2、端板；

3、光纤；

4、耦合部；41、基座；42、安装板；421、滑槽；422、导杆；423、丝杆；424、滑座；43、封装壳体；431、通口；44、镜片支架；441、卡槽；442、凹槽；45、准直透镜；46、聚焦透镜；47、连接件；471、条形槽；472、限位块；48、固定架；49、光隔离器。

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1-8，一种高功率光纤耦合激光器和激光器的耦合方法，包括激光器底座1、端板2、光纤3和耦合部4。

激光器底座1，用于安装耦合部4；

端板2，安装于激光器底座1两端，用于安装光纤3；

光纤3，用于光束的输入和输出；

耦合部4，用于两个光纤3之间的光束的耦合，安装于激光器底座1的顶端面；包括基座41和安装于基座41顶端面的安装板42，安装板42的顶面前侧处开设有滑槽421，滑槽421内转动安装有丝杆423，滑槽421内还滑动安装有壳水平运动的滑座424，且滑座424与丝杆423螺纹连接；基座41上方安装有两个镜片支架44，镜片支架44上均开设有O形的安装区，后侧镜片支架44上的安装区安装有用于对入射光进行准直的准直透镜45，前侧镜片支架44上的安装区内安装有用于聚焦入射光的聚焦透镜46，后侧的镜片支架44通过连接件47与基座41安装，前侧的镜片支架44通过连接件47与滑座424安装；两个镜片支架44之间处安装有用于对传输的光束进行准直的光隔离器49，光隔离器49通过固定架48与基座41安装，固定架48的顶面开设有呈凹弧形的安装槽用于稳定安装光隔离器49；

在本实施例中，安装板42的外部安装有用于保护耦合部4的封装壳体43，封装壳体43的前后端面上均安装有用于光束穿行的通口431，封装壳体43的设置用于保护聚焦透镜46和光隔离器49等。

在本实施例中，光纤3、准直透镜45的中心、光隔离器49的中心和聚焦透镜46的中心均位于同一水平光轴上，该设计有利于光路的对准，避免出现光斑偏心等状况，有利于光更好的耦合进入输出光纤。

在本实施例中，丝杆423的前端穿过安装板42且同轴安装有用于转动丝杆423的拧块，拧块上设有用于增加摩擦力的磨砂纹，通过拧动拧块方便转动丝杆423，设计人性化。

在本实施例中，滑槽421内还安装有两个用于为滑座424的水平运动进行导向的导杆422，导杆422与滑座424滑动连接，导杆422对滑座424的水平运动起到了导向作用，保证滑座424带动镜片支架44水平稳定运动。

在本实施例中，连接件47包括与基座41固定连接的柱体，柱体上还开设有条形槽471，柱体的一侧壁上设有限位块472；镜片支架44的底端面开设有与柱体卡接配合的卡槽441，卡接配合的方式提高了镜片支架44的安装便利性和效率，且便于对镜片支架44进行拆装。

在本实施例中，镜片支架44的侧壁上开设有凹槽442，限位块472位于凹槽442内，该设计保证了柱体与卡槽441卡接的稳定性，同时通过挤压限位块472使得限位块472脱离凹槽442，即可实现对镜片支架44的拆卸。

在本实施例中，基座41上开设有多个用于将基座41安装至激光器底座1上的安装孔，安装孔通过螺栓与激光器底座1固定连接，该设计便于将基座41与激光器底座1进行连接和固定。

另一方面，本发明还提供了一种高功率光纤耦合激光器的耦合方法，包括上述的高功率光纤耦合激光器，其耦合方法如下：

S1、将带有准直透镜45的镜片支架44底端的卡槽441对准柱体卡入，并将带有聚焦透镜46的镜片支架44底端的卡槽441对准柱体卡入，完成对镜片支架44的安装；

S2、接通激光器的电源，光束经后侧的光纤3射出，光束穿过准直透镜45和光隔离器49进行准直，光束变成平行光，穿过聚焦透镜46进行聚焦并形成光斑，光斑落在前侧的光纤3的后端处；

S3、拧块丝杆423的拧块使得丝杆423转动，滑座424沿两个导杆422水平运动，前侧的镜片支架44跟随滑座424水平运动，聚焦透镜46的位置同步改变，使得光斑的大小改变，调节光斑的大小使得聚焦透镜46聚焦的光斑与光纤3的后端处耦合，完成耦合操作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种高功率光纤耦合激光器，包括激光器底座（1）、端板（2）、光纤（3）和耦合部（4），其特征在于：

激光器底座（1），用于安装耦合部（4）；

端板（2），安装于激光器底座（1）两端，用于安装光纤（3）；

光纤（3），用于光束的输入和输出；

耦合部（4），用于两个光纤（3）之间的光束的耦合，安装于激光器底座（1）的顶端面；包括基座（41）和安装于基座（41）顶端面的安装板（42），安装板（42）的顶面前侧处开设有滑槽（421），滑槽（421）内转动安装有丝杆（423），滑槽（421）内还滑动安装有壳水平运动的滑座（424），且滑座（424）与丝杆（423）螺纹连接；

基座（41）上方安装有两个镜片支架（44），镜片支架（44）上均开设有O形的安装区，后侧镜片支架（44）上的安装区安装有用于对入射光进行准直的准直透镜（45），前侧镜片支架（44）上的安装区内安装有用于聚焦入射光的聚焦透镜（46），后侧的镜片支架（44）通过连接件（47）与基座（41）安装，前侧的镜片支架（44）通过连接件（47）与滑座（424）安装；两个镜片支架（44）之间处安装有用于对传输的光束进行准直的光隔离器（49），光隔离器（49）通过固定架（48）与基座（41）安装。

2.根据权利要求1所述的高功率光纤耦合激光器，其特征在于：所述安装板（42）的外部安装有用于保护耦合部（4）的封装壳体（43），封装壳体（43）的前后端面上均安装有用于光束穿行的通口（431）。

3.根据权利要求1所述的高功率光纤耦合激光器，其特征在于：所述光纤（3）、准直透镜（45）的中心、光隔离器（49）的中心和聚焦透镜（46）的中心均位于同一水平光轴上。

4.根据权利要求1所述的高功率光纤耦合激光器，其特征在于：所述丝杆（423）的前端穿过安装板（42）且同轴安装有用于转动丝杆（423）的拧块，拧块上设有用于增加摩擦力的磨砂纹。

5.根据权利要求1所述的高功率光纤耦合激光器，其特征在于：所述滑槽（421）内还安装有两个用于为滑座（424）的水平运动进行导向的导杆（422），导杆（422）与滑座（424）滑动连接。

6.根据权利要求1所述的高功率光纤耦合激光器，其特征在于：所述连接件（47）包括与基座（41）固定连接的柱体，所述柱体上还开设有条形槽（471），所述柱体的一侧壁上设有限位块（472）；所述镜片支架（44）的底端面开设有与柱体卡接配合的卡槽（441）。

7.根据权利要求6所述的高功率光纤耦合激光器，其特征在于：所述镜片支架（44）的侧壁上开设有凹槽（442），所述限位块（472）位于凹槽（442）内。

8.根据权利要求1所述的高功率光纤耦合激光器，其特征在于：所述基座（41）上开设有多个用于将基座（41）安装至激光器底座（1）上的安装孔，所述安装孔通过螺栓与激光器底座（1）固定连接。

9.一种高功率光纤耦合激光器的耦合方法，包括权利要求1-8中任意一项所述的高功率光纤耦合激光器，其特征在于，具体耦合方法如下：

S1、将带有准直透镜（45）的镜片支架（44）底端的卡槽（441）对准柱体卡入，并将带有聚焦透镜（46）的镜片支架（44）底端的卡槽（441）对准柱体卡入，完成对镜片支架（44）的安装；

S2、接通激光器的电源，光束经后侧的光纤（3）射出，光束穿过准直透镜（45）和光隔离器（49）进行准直，光束变成平行光，穿过聚焦透镜（46）进行聚焦并形成光斑，光斑落在前侧的光纤（3）的后端处；

S3、拧块丝杆（423）的拧块使得丝杆（423）转动，滑座（424）沿两个导杆（422）水平运动，前侧的镜片支架（44）跟随滑座（424）水平运动，聚焦透镜（46）的位置同步改变，使得光斑的大小改变，调节光斑的大小使得聚焦透镜（46）聚焦的光斑与光纤（3）的后端处耦合，完成耦合操作。