单光纤激光光源耦合系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种单光纤激光光源耦合系统。本实用新型专利技术包括LD，直角棱镜，反射镜，波片，PBS立方棱镜，汇聚透镜，光纤跳线及其他配套的金属支撑装置。本实用新型专利技术应用LD光源发出的激光光束，使用立方棱镜的合束作用，将四束经过直角棱镜反射后的光束和四束经过直角棱镜、波片，反射镜的光束耦合成一组光，经过汇聚透镜的汇聚后，耦合到一根光纤跳线内。本设计机构简单，系统密封性好，稳定性强，光功率密度很高，易于集成，使用单根光纤耦合，有非常广的使用方向。

Single fiber laser light source coupling system

The utility model provides a single fiber laser light source coupling system. The utility model comprises a LD, a right angle prism, a reflecting mirror, a wave plate, a PBS cubic prism, a convergent lens, an optical fiber jumper wire and other metal supporting devices. The laser beam emitted in the utility model, the application of LD light source, beam using cubic prism, four beam reflected by the right angle prism beam and four beam through a rectangular prism, wave plate, beam coupling mirror into a light converging lens after convergence, coupled to an optical fiber jumper. The utility model has the advantages of simple structure, good sealing performance, high stability, high optical power density, easy integration, and single fiber coupling.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光耦合技术，具体为一种单光纤激光光源耦合系统，应用于激光光源领域，尤其是需要高功率密度单根光纤输出的领域。
技术介绍
目前，市面上已经有一些激光光源和激光耦合方案，应用于照明、舞台灯光和测试仪器等领域。但是常见的激光光源的体积大，密封性差，大大降低了光源的使用寿命。另外，大多数激光器使用硬光路输出，不能满足复杂环境下对光源的要求。所以提出新的耦合方案，实现光源小型化，解决密封问题，完成软光路耦合。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种激光光源光纤耦合设计，具有小型化，全密封，大功率，单光线输出的优点，满足业内对小体积，长使用寿命，软光路输出的使用要求。本技术是采用的技术方案实现的：一种单光纤激光光源耦合系统，包括激光光源阵列，所述激光光源阵列按照2*X方式布置，即2列分为X组；每组激光光源上方设置有一个直角棱镜，X个直角棱镜的高度逐级递增呈阶梯状排布，每个直角棱镜反射该组激光光源发出的激光光束。其中，一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后，入射至波片上，透过后入射至反射镜上，并反射到PBS直角棱镜的一分光面上。另一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后，入射至PBS直角棱镜的另一分光面上。所述PBS直角棱镜将光纤耦合后，由其合光面射出，入射至汇聚透镜上，在汇聚透镜的焦点处放置光纤跳线，即光纤跳线的入射端面位于焦点处，该入射端面直径大于焦点处光斑直径。工作时，激光光源发出2X束激光，两两为一组。直角棱镜在激光光源上方固定，呈阶梯状紧密排列，高度逐级递增。以一组激光光源发出的两束激光为例，第一束激光垂直射到对应的直角棱镜的一直角面上，光线进入该直角棱镜后发生全反射，传播方向偏转九十度，垂直于另一直角面发射出来，打在波片上，透过后打到反射镜上，并反射到PBS直角棱镜的一分光面上；第二束激光也垂直射到该对应的直角棱镜的一直角面上，按照相同的反射原理打到PBS直角棱镜的另一分光面上。以此类推，每组激光光源的一激光光束经过各自对应的直角棱镜打在PBS直角棱镜的一分光面上；另一激光光束经过相应的直角棱镜后打到PBS直角棱镜的另一分光面上。所有光线经过PBS直角棱镜耦合后，从PBS直角棱镜的合光面合束出来，打在汇聚透镜上，并聚焦到透镜的焦点上。跳线纤径大于焦点处光斑的直径，将此光纤端面放在透镜的焦点位置上，所有激光光束即被耦合到光线内。与现有技术相比，该耦合系统的有益效果如下：1、体积小，易集成：采用空间耦合的方式，单个光源的体积非常小，便于大规模集成，满足各种场合的需求。2、大功率，易安装：极少数的光学镜片，激光有限的光学面，损耗很低，可以实现很大的功率；由于使用了很少的光学镜片，容易安装，易于实现大规模的生产。3、使用寿命长：使用合理的机械设计，易于密封，减少了灰尘，水蒸气对光源及内部光路的污染，大大增加了光源的使用寿命。4、单根光纤输出：集成后，降低了光纤的使用数量，降低了系统故障的可能性。本技术设计合理，机构简单，系统密封性好，稳定性强，光功率密度很高，易于集成，使用单根光纤耦合，有非常广的使用方向和很好的实际应用价值。附图说明图1表示耦合系统的结构示意图。图2是激光的传播示意图。图中，101~108-第一~第八LD光源，201~202-第一~第二直角棱镜，301-波片，401-反射镜，501-PBS立方棱镜，601-汇聚透镜，701-光纤跳线。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施例进行详细说明。一种单光纤激光光源耦合系统，包括激光光源阵列，激光光源采用LD光源或其它倍频光源。如图1所示，本实施例中所述的LD光源按照2*4的方式整齐排布，即共2列，分为4组；每组激光光源的正上方设置有一个直角棱镜，直角棱镜共需四个，每个直角棱镜反射对应一组LD发出的激光，4个直角棱镜的高度逐级递增呈阶梯状排布，呈阶梯状排布，且直角棱镜的直角边的宽度配合光斑，使LD光源发出的光线不会从直角棱镜露出，反射后的光束不会互相干涉。图1中，第一直角棱镜201位于第一LD光源101和第五LD光源105的上方，第二直角棱镜202位于第二LD光源102和第六LD光源106的上方，第三直角棱镜203位于第三LD光源103和第七LD光源107的上方，第四直角棱镜位于第四LD光源104和第八LD光源108的上方。其中，一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后，入射至波片上，透过后入射至反射镜上，并反射到PBS直角棱镜的一分光面上。具体为，如图2所示，第五LD光源发出的激光光束105c垂直射到第一直角棱镜201的直角面201a上，满足棱镜的全反射条件，从其另一直角面201b射出，经过波片301改变光束振动方向，入射至反射镜401，改变传播方向，打到PBS直角棱镜501的一分光面501a上；同理，激光光束106c、激光光束107c、激光光束108c经过与激光光束105c类似的过程后，打到PBS直角棱镜的一分光面501a上。另一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后，入射至PBS直角棱镜的另一分光面上。具体为，如图2所示，第一~第四LD光源发出的激光光束101c~104c经过第一~第四直角棱镜201~204反射后打在PBS直角棱镜501的另一分光面501b上。激光光束101c~激光光束108c经过PBS直角棱镜501的合光面501c耦合出来，经过汇聚透镜601的汇聚，耦合在光纤跳线701的光纤端面内。在汇聚透镜601的焦点601a处放置光纤跳线，即光纤跳线的入射端面位于焦点处，该入射端面直径大于焦点处光斑直径。激光光束101c~108c即被耦合到光线内。所述反射镜401为介质膜反射镜，且最佳反射角为45°；所述波片301为1/2λ波片。光束经过的光学面，包括直角棱镜、波片、PBS直角棱镜、汇聚透镜、光纤跳线端面均镀增透膜。本实施例的单光纤激光光源耦合系统应用LD光源发出的激光，使用PBS直角棱镜的合束作用，将四束经过直角棱镜反射后的光束和四束经过直角棱镜、波片，反射镜的光束耦合成一组光，经过汇聚透镜的汇聚后，耦合到一根光纤跳线内。本设计机构简单，系统密封性好，稳定性强，光功率密度很高，易于集成，使用单根光纤耦合，有非常广的使用方向。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照实施例本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本技术的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本技术的权利要求保护范围中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单光纤激光光源耦合系统，其特征在于：包括激光光源阵列，所述激光光源阵列按照2*X方式布置，即2列分为X组；每组激光光源上方设置有一个直角棱镜，X个直角棱镜的高度逐级递增呈阶梯状排布，每个直角棱镜反射该组激光光源发出的激光；一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后，入射至波片上，透过后入射至反射镜上，并反射到PBS直角棱镜的一分光面上；另一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后，入射至PBS直角棱镜的另一分光面上；所述PBS直角棱镜将光纤耦合后，由其合光面射出，入射至汇聚透镜上，在汇聚透镜的焦点处放置光纤跳线，即光纤跳线的入射端面位于焦点处，该入射端面直径大于焦点处光斑直径。

【技术特征摘要】
1.一种单光纤激光光源耦合系统，其特征在于：包括激光光源阵列，所述激光光源阵列按照2*X方式布置，即2列分为X组；每组激光光源上方设置有一个直角棱镜，X个直角棱镜的高度逐级递增呈阶梯状排布，每个直角棱镜反射该组激光光源发出的激光；一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜反射后，入射至波片上，透过后入射至反射镜上，并反射到PBS直角棱镜的一分光面上；另一列激光光源发出的激光光束经各自直角棱镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：高文宏，胡元元，赵永高，郭泽斌，苗彩霞，
申请(专利权)人：山西傲维光视光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14