本发明专利技术所要解决的问题是提供一种基于光学平板进行精密调节的光纤耦合器，包括壳体以及在壳体内依次设置的透镜座、透镜调节环、光学平板座和光纤，所述透镜座通过外圈的螺纹与所述透镜调节环内圈的螺纹互相啮合固定，所述透镜座内设置有耦合透镜，所述光学平板座内设置有光学平板，所述光学平板座上设置有供弹性物安装的第一通孔，所述光学平板座后侧与调节螺杆相接触，在弹性物和调节螺杆的共同作用下，所述光学平板座弹性固定于所述壳体内，通过旋转透镜调节环和调节调节螺杆以改变光线的聚焦光斑的位置。本发明专利技术提供的基于光学平板的光纤耦合器，结构简单可靠，成本低廉，调节精度比常规耦合器提高27倍左右，是小芯径光纤耦合的理想装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光
，涉及一种光纤耦合器，尤其涉及一种基于光学平板进行精密调节的光纤耦合器。
技术介绍
激光技术目前已经广泛地应用在医疗、工业、科研及国防等领域中，在这些应用领域中，常常需要将激光耦合到光纤内，实现光纤柔性传输激光。而光纤耦合器就是实现将激光耦合到光纤内的关键器件。目前主流的光纤耦合器一般是通过直接调节透镜或者光纤的垂直、水平位置的方式实现最佳耦合。此光纤耦合器的调节机构为细牙调节螺杆，调节精度为0.2～0.3mm/圈，这种结构基本可以满足光纤芯径为200um及以上的应用需求。当需要耦合到芯径为200um以下的光纤时，通常采用更高精度级别的调整架或者伺服电机系统完成调节，然后采用胶水将透镜或者光纤完全固定，工艺复杂，成本高，现场维护性差。因此，针对现有技术中的不足，有必要提供一种新型的光纤耦合器进行高精度的调节。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是克服现有技术存在的问题，提供一种基于光学平板进行精密调节的光纤耦合器，解决现有技术中调节精度不高、结构复杂的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术解决方案是这样实现的：一种基于光学平板进行精密调节的光纤耦合器，包括壳体1以及在壳体1内依次设置的透镜座2、透镜调节环3、光学平板座4和光纤5，所述透镜座2通过外圈的螺纹与所述透镜调节环3内圈的螺纹互相啮合固定，所述透镜座2内设置有耦合透镜20，所述光学平板座4内设置有光学平板40，所述光学平板座4上设置有供弹性物7安装的第一通孔41，所述光学平板座4后侧与调节螺杆6相接触，在弹性物7和调节螺杆6的共同作用下，所述光学平板座4弹性固定于所述壳体1内，通过旋转透镜调节环3和调节调节螺杆6以改变光线的聚焦光斑的位置。进一步的，所述壳体1的前端设置有用于安装透镜座2的第一圆柱孔10，所述壳体1的后端设置有用于安装光纤5的第二圆柱孔11，所述第一圆柱孔10和所述第二圆柱孔11为同轴结构。进一步的，所述调节螺杆6的数量为三根，所述调节螺杆6的中部设置有细牙螺纹，所述调节螺杆6的一端为半球状，抵于所述光学平板座4后侧，所述调节螺杆6的另一端设置有调节槽，穿出所述壳体1的部分暴露在所述壳体1外。进一步的，所述弹性物7内穿有螺钉8，所述弹性物7被压缩于所述光学平板座4前侧，所述螺钉8穿入所述第一通孔41后装入螺母内完成固定。进一步的，所述透镜调节环3为空心圆柱状结构，所述透镜调节环3的外圈滚花，所述透镜调节环3的两端设置有供密封圈安装的凹槽30。进一步的，所述透镜座2为空心圆柱状结构，所述透镜座2的内侧设置有台阶孔供耦合透镜20安装。进一步的，所述壳体1一侧设置有限位槽12，限位销钉9穿过所述限位槽12并固定于所述透镜座2的销钉孔21内。进一步的，所述光学平板40的材料为晶体或玻璃，表面经过抛光处理，并镀有抗反射膜。本专利技术可带来以下有益效果：1、本专利技术利用光线经过倾斜的光学平板后会产生平移的特性，在耦合透镜和光纤之间加入一块可倾斜的光学平板，通过调节光学平板的倾斜角度实现聚焦光斑相对纤芯的位移，从而实现最佳耦合的目的。2、本专利技术利用透镜调节环驱动耦合透镜座产生轴向位移，从而调节透镜焦点相对于光纤端面的位置。3、该装置结构简单可靠，成本低廉，调节精度比常规耦合器提高27倍左右，是小芯径光纤耦合的理想装置。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1为本专利技术优选实施例的技术原理示意图；图2为本专利技术优选实施例的俯视图；图3为本专利技术优选实施例的前视图；图4为本专利技术优选实施例的后视图；图5为本专利技术优选实施例的剖面图；图6为本专利技术优选实施例中光学平板的正面结构示意图；图7为本专利技术优选实施例中光学平板的背面结构示意图；图8为本专利技术优选实施例中调节螺杆的结构示意图；图9为本专利技术优选实施例中光学平板座的结构示意图。图中：1：壳体 10：第一圆柱孔 11：第二圆柱孔 12：限位槽2：透镜座 20：耦合透镜 21：销钉孔 22：透镜座凹槽3：透镜调节环 30：透镜调节环凹槽4：光学平板座 40：光学平板 41：第一通孔 5：光纤6：调节螺杆: 7：弹性物 8：螺钉 9：限位销钉具体实施方式为进一步阐述本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术基于光学平板的光纤耦合器具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。本专利技术所采用的技术方案的原理如图1所示。说明如下：一束光线以偏离垂直于光学平板的方向α角入射到厚度为T的光学平板的一个表面上，由于光学平板的折射率Ng与空气折射率Nair不同，光线进入光学平板后会发生折射，光线以β角折射进入平板并在平板内沿直线传播，当光线从光学平板的另外一个表面透射进入空气时，光线的位置较原始位置将产生位移Δd。从光学原理可知，上述参数存在以下关系：Sinα*Nair＝sinβ*NgΔd＝cosα*(tgα-tgβ)*T由上述两条关系式可以看出：1、光线经过光学平板后的位移量与平板厚度呈正比关系。因此可以通过使用不同厚度的平板达到改变分辨率和调节总量的目的。2、当光线以小角度入射时，Δd与入射角度呈正比关系。这意味着在一定的角度范围内进行调节时，效果是稳定可靠的。下表为使用ZEMAX定量模拟的结果：根据上表的数据可以看出，在5°的调节范围内，光线的总位移量达到81um，耦合器外壳中的透镜座的安装孔要和光纤安装孔要作同轴加工，实际上，由于存在加工误差和装配误差，总存在一定量的轴心偏移情况，一般来说，总体误差可以控制在50um的范围内，这就意味着需要有50um的调节范围，而本申请的结构，可使得调节量达到80um，所以满足纤芯直径为200um及以下的光纤耦合需求。调节精度方面，调节螺杆采用三根方式，三根调节螺杆的布局大致成等腰直角三角形，一般把直角顶点作为支撑点，另两点为调节点，以支撑点与调节点间距为25mm，调节螺杆的螺距为0.2mm的商用等级的调整镜架为例，角度精度为0.46°/圈，折算为光线的位移精度为7.36um/圈，是常规光纤耦合器的调节精度(0.2mm/圈)的27倍，可以满足直径为200um以下的光纤耦合调节需求。如图5所示，本专利技术所述的一种基于光学平板进行精密调节的光纤耦合器，具体包括壳体1以及在壳体1内依次设置的透镜座2、透镜调节环3、光学平板座4和光纤5，其中，壳体1的前端设置有用于安装透镜座2的第一圆柱孔10，壳体1的后端设置有用于安装光纤5的第二圆柱孔11，第一圆柱孔10和第二圆柱孔11为同轴结构，壳体在设置透镜调节环3处开设有缺口供旋转透镜调节环3使用，透镜座2通过外圈的螺纹与透镜调节环3内圈的螺纹互相啮合固定，透镜座2为空心圆柱状结构，透镜座2内设置有台阶孔，耦合透镜20固定于台阶孔内，透镜座2上设置有凹槽22供密封圈放入，以防止灰尘进入壳体；透镜调节环3为空心圆柱状结构，透镜调节环3的外圈滚花，用于防滑，透镜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于光学平板进行精密调节的光纤耦合器，其特征在于，包括壳体(1)以及在壳体(1)内依次设置的透镜座(2)、透镜调节环(3)、光学平板座(4)和光纤(5)，所述透镜座(2)通过外圈的螺纹与所述透镜调节环(3)内圈的螺纹互相啮合固定，所述透镜座(2)内设置有耦合透镜(20)，所述光学平板座(4)内设置有光学平板(40)，所述光学平板座(4)上设置有供弹性物(7)安装的第一通孔(41)，所述光学平板座(4)后侧与调节螺杆(6)相接触，在弹性物(7)和调节螺杆(6)的共同作用下，所述光学平板座(4)弹性固定于所述壳体(1)内，通过旋转透镜调节环(3)和调节调节螺杆(6)以改变光线的聚焦光斑的位置。
【技术特征摘要】
1.一种基于光学平板进行精密调节的光纤耦合器，其特征在于，包括壳体(1)以及在壳体(1)内依次设置的透镜座(2)、透镜调节环(3)、光学平板座(4)和光纤(5)，所述透镜座(2)通过外圈的螺纹与所述透镜调节环(3)内圈的螺纹互相啮合固定，所述透镜座(2)内设置有耦合透镜(20)，所述光学平板座(4)内设置有光学平板(40)，所述光学平板座(4)上设置有供弹性物(7)安装的第一通孔(41)，所述光学平板座(4)后侧与调节螺杆(6)相接触，在弹性物(7)和调节螺杆(6)的共同作用下，所述光学平板座(4)弹性固定于所述壳体(1)内，通过旋转透镜调节环(3)和调节调节螺杆(6)以改变光线的聚焦光斑的位置。2.根据权利要求1所述的一种基于光学平板进行精密调节的光纤耦合器，其特征在于，所述壳体(1)的前端设置有用于安装透镜座(2)的第一圆柱孔(10)，所述壳体(1)的后端设置有用于安装光纤(5)的第二圆柱孔(11)，所述第一圆柱孔(10)和所述第二圆柱孔(11)为同轴结构。3.根据权利要求1所述的一种基于光学平板进行精密调节的光纤耦合器，其特征在于，所述调节螺杆(6)的数量为三根，所述调节螺杆(6)的中部设置有细牙螺纹，所述调节螺杆(6)的一端为半球状，抵于...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，
申请(专利权)人：中电科天之星激光技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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