本发明专利技术为一种传能光纤耦合及被动环控装置，涉及激光应用领域。包括：光纤导光中芯；光纤端头密封保护结构，其包括外部密封保护结构以及连接光纤导光中芯端头到外部密封保护结构上的光纤定位连接结构；激光耦合位置限位机构，其设置在光纤端头密封保护结构内，激光耦合位置限位机构包括耦合部和限位部；激光指向调整连接座，其使光纤端头密封保护结构与激光器的出光口相连接并使激光垂直于耦合部入射；光纤保护铠甲，其用以容纳光纤导光中芯并使光纤导光中芯在自由弯曲过程中始终大于最小弯曲半径；以及光纤散热环控部，其位于光纤导光中芯与光纤保护铠甲之间的位置。解决红外波段光纤在工程化应用过程中可靠性低、易烧蚀、环境适应性差等问题。境适应性差等问题。境适应性差等问题。
【技术实现步骤摘要】
一种传能光纤耦合及被动环控装置
[0001]本专利技术涉及激光应用
，特别涉及一种传能光纤耦合及被动环控装置。
技术介绍
[0002]光纤应用主要分为两大类，分别是传输信号光纤，如上网通信光纤，和传输能量光纤，如激光加工光纤。通信光纤传输的能量低，信号对光纤本身的热效应和损伤不明显，应用时光纤只需要保证足够的抗干扰和高可靠性即可。传输能量光纤对光纤材料本身的传输效能、抗弯折、抗损伤、环境适应性等方面要求非常高。当前的激光加工领域大多采用热效应不明显且光束质量较好的1.06um波段激光，对应的光纤也较为成熟，多采用水冷的环控方式，基本能够实现光纤的高可靠性工程化应用。但在热效应非常强的3
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5um中波红外激光和8
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12um长波红外激光领域，当前的光纤材料及相应的应用工艺难以满足对应激光波段的高能量激光输出要求。在机载光电对抗等领域传能光纤的工程化应用需要先进的封装及控制工艺来支持。
[0003]在红外激光柔性传输领域，当前技术无法做到高能长期可靠传输。主要问题在于红外激光的热效应明显，一般的卤化物材料光纤非常容易被残留的激光能量烧蚀破坏造成光纤损毁。损毁主要现象体现在两个方面，一方面光纤耦合处的端头非常容易烧蚀，另一方面是光纤的瑕疵位置或弯曲较大的位置也容易破坏。造成这些现象的原因是多方面的，原因一是当前的红外波段激光传输光纤材料纯度不理想，无法做到高抗损伤；原因二是光纤耦合的位置是激光光纤传输的第一个能量集中点，耦合精度不够的情况下很容易将能量集中点聚焦到抗损伤能量较弱的光纤多层侧壁上，造成烧蚀；原因三是光纤耦合位置位于光纤外部，该位置与外部空气接触，光纤密封不足的情况下，微小的灰尘极易附着在光纤端头处造成该位置对激光的大量吸收并产生热量造成烧蚀；原因四光纤为柔性传输材料，运动部件运动过程中若出现小于光纤最小弯折半径的情况时极易造成最大弯折处光纤导光效率下降，能量点集中，进而破坏该位置的物理结构；原因五传输高热效应波段能量的光纤在传输过程中所残留的能量会转化为热量，这些热量不断积累会造成局部高温，这些高温点无法快速有效散热的话则会造成局部点位温度达到该处材料的热熔或烧蚀温度，进而破坏整体的激光传输。
[0004]以上五点问题在目前的红外波段高能激光传输中尚未解决，因此光纤在该领域的应用被极大限制。在基于上述的原因一当前的红外波段激光传输光纤材料纯度不理想，无法做到高抗损伤的基础上，就需要针对上述问题中的后四项，来解决在红外激光柔性传输领域中当前技术无法做到高能长期可靠传输、及其主要问题中红外激光的热效应明显，一般的卤化物材料光纤非常容易被残留的激光能量烧蚀破坏造成光纤损毁的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决上述的技术问题，提供一种传能光纤耦合及被动环控装置。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：
[0007]一种传能光纤耦合及被动环控装置，包括：
[0008]光纤导光中芯；
[0009]光纤端头密封保护结构，其用以防止微小灰尘附着在所述光纤导光中芯的端头处，其包括外部密封保护结构以及连接所述光纤导光中芯端头到所述外部密封保护结构上的光纤定位连接结构；
[0010]激光耦合位置限位机构，其设置在所述光纤端头密封保护结构内，所述激光耦合位置限位机构包括耦合部和限位部，所述限位部位于所述光纤导光中芯与所述耦合部之间，所述限位部对准所述光纤导光中芯中心位置，其中，在经所述耦合部后的激光耦合位置没有对准所述光纤导光中芯中心位置时将被所述限位部遮挡，在经所述耦合部后的激光耦合位置能够对准所述光纤导光中芯中心位置时、激光耦合后的聚焦光斑点将穿过所述限位部并位于所述光纤导光中芯端头中心位置处；
[0011]激光指向调整连接座，其使所述光纤端头密封保护结构与激光器的出光口相连接并使激光垂直于所述耦合部入射；
[0012]光纤保护铠甲，其用以容纳所述光纤导光中芯并使所述光纤导光中芯在自由弯曲过程中始终大于最小弯曲半径；
[0013]以及光纤散热环控部，其位于所述光纤导光中芯与所述光纤保护铠甲之间的位置用以辅助所述光纤导光中芯的降温散热。
[0014]优选的，所述外部密封保护结构包括耦合器主镜筒以及耦合器保护座，所述耦合器保护座靠近所述光纤导光中芯端头的一侧，所述耦合器保护座与所述耦合器主镜筒之间螺纹连接。
[0015]优选的，所述光纤定位连接结构包括耦合器纵向调整片、光纤连接座以及标准SMA接头；
[0016]所述光纤连接座承载所述耦合器纵向调整片并与所述耦合器主镜筒之间连接、以通过所述耦合器纵向调整片与所述耦合器主镜筒之间的研磨配合来调整所述耦合部与所述光纤导光中芯之间位置；
[0017]所述标准SMA接头用以紧固支撑所述光纤导光中芯与所述光纤连接座和所述耦合器主镜筒之间的连接。
[0018]优选的，所述光纤连接座为侧面开孔结构。
[0019]优选的，所述耦合部包括耦合镜片压圈以及耦合镜片，通过所述耦合镜片压圈将所述耦合镜片固定在所述耦合器主镜筒上；
[0020]所述耦合镜片采用与激光相同波段的聚焦镜片。
[0021]优选的，所述限位部包括光纤保护孔压圈以及光纤保护及导热孔；
[0022]所述光纤保护及导热孔采用高导热超薄金属材料并具有一中心孔，所述光纤保护及导热孔的中心孔位于所述光纤导光中芯端头中心同轴位置处以使激光耦合后的聚焦光通过，所述光纤保护及导热孔的中心孔小于所述光纤导光中芯端头中芯孔以保护光纤端头不被烧蚀，所述光纤保护及导热孔由所述光纤连接座承载并通过所述光纤保护孔压圈压紧固定。
[0023]优选的，所述激光指向调整连接座包括激光出口座、光束方向调整楔形圈、激光出口定位座以及轴向调节固定机构；
[0024]所述激光出口座与激光器的出光口相连接，所述激光出口定位座连接在所述激光出口座上并使所述光束方向调整楔形圈设置在所述激光出口座与所述激光出口定位座之间，其中，通过转动所述光束方向调整楔形圈以进行激光出口定位座相对于激光出口座的方向微调、以使激光出射方向与所述耦合镜片相垂直；
[0025]所述激光出口定位座同轴套装在所述耦合器主镜筒上，所述激光出口定位座与所述耦合器主镜筒之间的两个配合面采用过渡配合进行装配；
[0026]所述轴向调节固定机构设置在所述激光出口定位座与所述耦合器主镜筒之间并用以调节激光出口定位座与所述耦合器主镜筒之间的轴向位置。
[0027]优选的，所述轴向调节固定机构包括耦合器主镜筒卡座以及耦合器固定螺母；
[0028]所述耦合器主镜筒卡座套装于所述耦合器主镜筒上并能够通过螺钉固定在所述耦合器主镜筒上；
[0029]所述耦合器固定螺母通过一端卡在所述耦合器主镜筒卡座上、另一端与所述激光出口定位座之间螺纹连接以使所述激光出口定位座与所述耦合器主镜筒之间连接固定。
[0030]优选的，所述光纤保护铠甲包括光纤抗弯曲铠甲，所述光纤抗弯曲铠甲为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种传能光纤耦合及被动环控装置，其特征在于，包括：光纤导光中芯(15)；光纤端头密封保护结构，其用以防止微小灰尘附着在所述光纤导光中芯(15)的端头处，其包括外部密封保护结构以及连接所述光纤导光中芯(15)端头到所述外部密封保护结构上的光纤定位连接结构；激光耦合位置限位机构，其设置在所述光纤端头密封保护结构内，所述激光耦合位置限位机构包括耦合部和限位部，所述限位部位于所述光纤导光中芯(15)与所述耦合部之间，所述限位部对准所述光纤导光中芯(15)中心位置，其中，在经所述耦合部后的激光耦合位置没有对准所述光纤导光中芯(15)中心位置时将被所述限位部遮挡，在经所述耦合部后的激光耦合位置能够对准所述光纤导光中芯(15)中心位置时、激光耦合后的聚焦光斑点将穿过所述限位部并位于所述光纤导光中芯(15)端头中心位置处；激光指向调整连接座，其使所述光纤端头密封保护结构与激光器的出光口相连接并使激光垂直于所述耦合部入射；光纤保护铠甲，其用以容纳所述光纤导光中芯(15)并使所述光纤导光中芯(15)在自由弯曲过程中始终大于最小弯曲半径；以及光纤散热环控部，其位于所述光纤导光中芯(15)与所述光纤保护铠甲之间的位置用以辅助所述光纤导光中芯(15)的降温散热。2.根据权利要求1所述的一种传能光纤耦合及被动环控装置，其特征在于，所述外部密封保护结构包括耦合器主镜筒(6)以及耦合器保护座(9)，所述耦合器保护座(9)靠近所述光纤导光中芯(15)端头的一侧，所述耦合器保护座(9)与所述耦合器主镜筒(6)之间螺纹连接。3.根据权利要求2所述的一种传能光纤耦合及被动环控装置，其特征在于，所述光纤定位连接结构包括耦合器纵向调整片(10)、光纤连接座(11)以及标准SMA接头(14)；所述光纤连接座(11)承载所述耦合器纵向调整片(10)并与所述耦合器主镜筒(6)之间连接、以通过所述耦合器纵向调整片(10)与所述耦合器主镜筒(6)之间的研磨配合来调整所述耦合部与所述光纤导光中芯(15)之间位置；所述标准SMA接头(14)用以紧固支撑所述光纤导光中芯(15)与所述光纤连接座(11)和所述耦合器主镜筒(6)之间的连接。4.根据权利要求3所述的一种传能光纤耦合及被动环控装置，其特征在于，所述光纤连接座(11)为侧面开孔结构。5.根据权利要求3所述的一种传能光纤耦合及被动环控装置，其特征在于，所述耦合部包括耦合镜片压圈(4)以及耦合镜片(5)，通过所述耦合镜片压圈(4)将所述耦合镜片(5)固定在所述耦合器主镜筒(6)上；所述耦合镜片(5)采用与激光相同波段的聚焦镜片。6.根据权利要求3所述的一种传能光纤耦合及...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆兵，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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