一种高精度光纤聚焦器的工艺制作方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度光纤聚焦器的工艺制作方法，包括步骤一、将光学透镜与封装钢管进行粘结组合；步骤二、将光束扫描仪置于离光学透镜d距离处并固定；然后取一已完成制作的成品聚焦器，置于V型槽工装上，将其贴合V型槽旋转360

【技术实现步骤摘要】
一种高精度光纤聚焦器的工艺制作方法


[0001]本专利技术涉及光纤聚焦器的制作
，具体来说，涉及一种高精度光纤聚焦器的工艺制作方法。

技术介绍

[0002]利用光纤传输激光，被广泛应用于光纤通讯网络，激光医疗、激光加工制造等各个领域。在一些具体的用于中，需要对激光进行高精细、高精准的定位，所以相应地需要用到高精度的光纤聚焦器。
[0003]在工业应用领域，高精度的激光加工要求越来越高，要求聚焦器有高精准的激光定位及高精度的激光光斑尺寸，相应的，怎样才能出高性能的光纤聚焦器的当前需要研究的主要方向。光纤聚焦器一般结构如图1，包括光纤终端，封装钢管，光学透镜。
[0004]光纤聚焦器的主要光学参数包括：
[0005]聚焦光斑尺寸(SD:spot size)：聚焦器聚焦光斑的尺寸；
[0006]工作距离(WD:working distance)：聚焦光斑离光学透镜的距离；
[0007]点精度(PA:pointing angle)：聚焦器出射光束与聚焦器封装钢管轴向夹角。
[0008]聚焦器生产时，需要精准调节光纤终端和光学透镜之间的距离I，使得从光学透镜出射的光束能够在指定的工作距离处聚焦至指定的光斑大小，同时确保光束出射的方向与封装钢管同轴后，再将各组件使用胶水固定。
[0009]当前常见的聚焦器生产工艺，是使用高精度的光束扫描仪测量读取聚焦器所发出光束在多个不同位置的尺寸，寻找出最小的光斑尺寸及聚焦尺寸，并测量出此位置离光学透镜之间的距离即为工作距离，再来调试光纤终端和光学透镜之间的距离，直至测量出的聚焦光斑尺寸和工作距离满足设计值为止。同时由于生产时，各组件未完成固定，无法实时测试点精度参数，所以常见的聚焦器制作方式是通过严格控制聚焦器所用的各个部件的尺寸公差，提高部件的匹配度，使得光路走向与器件封装钢管的物理轴线同轴来设计保证聚焦器的点精度参数；
[0010]通过以上方式聚焦器，每次测试需要读取多个位置的光斑尺寸值，生产效率低下，另外聚焦光斑位置光斑是近似的准直平行光，在一段距离内(光学上称为瑞利距离)无法精准定位聚焦位置并确定其工作距离，且高性能的聚焦器的聚焦光斑很小，如需对其进行准确测量要求有更高性能的光束扫描仪。增加了生产成本。另外仅靠结构尺寸公差设计保证，点精度一般只能达到10mrad，更高的要求仅通过尺寸的控制无法保证高效率及合格率的生产。
[0011]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于提供一种高精度光纤聚焦器的工艺制作方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0013]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高精度光纤聚焦器的工艺制作方法包括：
[0014]步骤一、将光学透镜与封装钢管进行粘结组合；
[0015]步骤二、将光束扫描仪置于离光学透镜d距离处并固定；然后取一已完成制作的成品聚焦器，置于V型槽工装上，将其贴合V型槽旋转360
°
，旋转过程中，在光束扫描仪上记录3个对称点的X、Y坐标值，记为(X1，Y1)；(X2，Y2)；(X3，Y3)，依据几何计算，可按照以下公式计算出其对应的圆心坐标(X0，Y0)；
[0016]U＝(X1^2
‑
X2^2+Y1^2
‑
Y2^2)/(2*X1
‑
2*X2)；
[0017]V＝(X1^2
‑
X3^2+Y1^2
‑
Y3^2)/(2*X1
‑
2*X3)；
[0018]K1＝(Y1
‑
Y2)/(X1
‑
X2)；
[0019]K2＝(Y1
‑
Y3)/(X1
‑
X3)；
[0020]X0＝V
‑
(U
‑
V)*K2/(K1
‑
K2)；
[0021]Y0＝(U
‑
V)/(K1
‑
K2)；
[0022]步骤三、确定相对位置
[0023]将步骤一完成的组件固定在V型槽夹具上，确保其光学透镜离光束扫描仪的距离为d；
[0024]步骤四、光斑大小调节
[0025]调节光纤终端与光学透镜之间的距离，使得光束扫描仪上读取的光斑值达到最小，即此次光纤终端与光学透镜之间的距离大于光学透镜的后焦距；
[0026]继续往大的方向精细调节光纤终端与光学透镜之间的距离，使得光束扫描仪上的光斑达到预先计算的理论值；
[0027]步骤五、点精度调节
[0028]观察光束扫描仪上的光束中心坐标值，通过以下公式计算此时聚焦器的点精度值PA，即点精度在此时是可实时测试到的；
[0029]PA＝r/d＝((x
‑
x0)^2+(y
‑
y0)^2)^0.5/d
[0030]调节光纤终端与封装钢管的夹角，使得光束中心坐标值尽量接近目标坐标值，并依照上面的公式计算点精度值，将此参数调试至最佳；
[0031]步骤六、使用胶水固化聚焦器
[0032]重复步骤四
‑
步骤五，确定光斑大小和点精度调节合格后，使用胶水固定光纤终端与封装钢管，完成当前聚焦器的制作，批量生产时可从步骤二开始下一个聚焦器的制作。
[0033]进一步的，上述成品聚焦器为选用常规方法制作的聚焦器。
[0034]进一步的，上述成品聚焦器为选用本方法制作的聚焦器。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：通过监控和调节远离光学透镜一段距离处的光斑，代替对聚焦器聚焦光斑大小和工作距离的直接调节，来更加精准的调节光纤终端和光学透镜之间的距离，从而使得光纤聚焦器的工作距离和聚焦光斑这两项参数精度更高，一致性更佳，且有效提高了其生产效率，同时通过上面的装置和相关的算法，可实现点精度的实时调节，提高点精度参数的控制精度。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1是光纤聚焦器的结构示意图；
[0038]图2是光纤聚焦器的关键参数定义示意图；
[0039]图3是根据本专利技术实施例的一种高精度光纤聚焦器的光路图；
[0040]图4是使用Zemax光学产品设计与仿真软件绘制的I、BS、SB和WD对应关系的表格；
[0041]图5是调节I参数后对比I vs BS、I vs SD和I vs WD的曲线图；
[0042]图6是根据本专利技术实施例的一种高精度光纤聚焦器的工艺制作过程中的聚焦器和光速扫描仪的结构示意图；
[0043]图7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度光纤聚焦器的工艺制作方法，其特征在于，所述光纤聚焦器包括光纤终端、封装钢管和光学透镜，其工艺制作方法包括以下步骤：步骤一、将光学透镜与封装钢管进行粘结组合；步骤二、将光束扫描仪置于离光学透镜d距离处并固定；然后取一已完成制作的成品聚焦器，置于V型槽工装上，将其贴合V型槽旋转360
°
，旋转过程中，在光束扫描仪上记录3个对称点的X、Y坐标值，记为(X1，Y1)；(X2，Y2)；(X3，Y3)，依据几何计算，可按照以下公式计算出其对应的圆心坐标(X0，Y0)；U＝(X1^2
‑
X2^2+Y1^2
‑
Y2^2)/(2*X1
‑
2*X2)；V＝(X1^2
‑
X3^2+Y1^2
‑
Y3^2)/(2*X1
‑
2*X3)；K1＝(Y1
‑
Y2)/(X1
‑
X2)；K2＝(Y1
‑
Y3)/(X1
‑
X3)；X0＝V
‑
(U
‑
V)*K2/(K1
‑
K2)；Y0＝(U
‑
V)/(K1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥玛，
申请(专利权)人：浙江奥智光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：