一种椭圆光纤准直器制造技术

本发明专利技术公开一种椭圆光纤准直器，包括壳体和在所述壳体内依次设置的第一扩束组件及第二扩束组件，所述第一扩束组件的光路上设有可调波片组件，所述可调波片组件用于调节出射光的偏振态；所述壳体靠近第一扩束组件的一端设有光纤法兰盘，所述光纤法兰盘与激光器的入射光纤连接；所述激光器发射的光经由入射光纤传输至第一扩束组件进行一次扩束，得到满足短轴要求的圆形光斑，在一次扩束过程中通过可调波片组件调节出射光偏振态，调节后的出射光经由第二扩束组件进行二次扩束，得到满足长轴要求的椭圆光斑。本发明专利技术结构简单、占用空间小，且对应用环境要求较低，适用范围广。适用范围广。适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种椭圆光纤准直器


[0001]本专利技术涉及光学设备
，具体为一种椭圆光纤准直器。

技术介绍

[0002]由于激光具有能量集中、方向性、单色性好的特点，目前被广泛应用在激光测距、空间光学等各个领域。但由于激光器出射的激光存在一定的发散角，且出射光斑都很小，不满足远距离传输对激光准直度的要求，且对于一些应用场景，如大气探测激光雷达、激光干涉仪等，出射光斑需远大于激光器光斑，所以需要对激光光束进行扩束准直。常见的准直镜均为圆形，对检测方形物体是存在结构的臃肿及能量的浪费，且激光器与准直器是分开的2个独立单元，耦合在一起不是很方便，对周围的环境要求较高。
[0003]公开号CN101408645A的中国专利于2009年4月15日公开了一种椭圆光斑光纤准直器，该专利申请设计了一种准直透镜(即带柱面的G
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lens或C
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lens)，使准直器的出射光束的光斑变为椭圆形，其在G
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lens或C
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lens的入射或出射端面上加工柱面，通过光纤与带有柱面的G
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lens或C
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lens耦合而构成，然而，该专利申请需要在透镜的微小端面上加工曲率精确可控且中心轴与微透镜光轴垂直相交的柱面，其实现依赖于微透镜端面上的柱面加工，制作工艺难度高。
[0004]公开号CN102183822A的中国专利于2011年9月14日公开了一种椭圆光斑光纤准直器，由光纤头、平面光波导转换器、准直微透镜三部分依次耦合构成；其中，平面光波导转换器通过过渡波导实现波导在宽度或厚度方向上的展宽或压缩，从单模光纤输出的圆形模场光斑，耦合进入平面光波导转换器，经过过渡波导传输后转换为椭圆模场光斑，然后再经过准直微透镜形成椭圆光斑准直光束。该专利申请输出的椭圆光斑的长短轴尺寸难以确定，且多次耦合导致光路较为复杂。

技术实现思路

[0005]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种椭圆光纤准直器，其结构简单、占用空间小，且对应用环境要求较低，适用范围广。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
[0007]一种椭圆光纤准直器，包括壳体和在所述壳体内依次设置的第一扩束组件及第二扩束组件，所述第一扩束组件的光路上设有可调波片组件，所述可调波片组件用于调节出射光的偏振态；所述壳体靠近第一扩束组件的一端设有光纤法兰盘，所述光纤法兰盘与激光器的入射光纤连接；所述激光器发射的光经由入射光纤传输至第一扩束组件进行一次扩束，得到满足短轴要求的圆形光斑，在一次扩束过程中通过可调波片组件调节出射光偏振态，调节后的出射光经由第二扩束组件进行二次扩束，得到满足长轴要求的椭圆光斑。
[0008]上述技术方案中，激光器通过入射光纤连接至光纤法兰盘，无需激光器的出射口对准准直器，突破了准直器与激光器必须同轴的限制，提高了使用便利性；并且，光纤法兰盘与壳体可拆卸连接，便于光纤损坏后实现快速更换。
[0009]上述技术方案中，通过第一扩束组件实现激光光束的一次扩束，使出射光斑的尺寸满足目标椭圆光斑的短轴要求，然后通过第二扩束组件实现二次扩束，使出射光斑为椭圆光斑且椭圆光斑的长轴满足目标椭圆光斑的长轴要求，最后输出满足预设长轴及短轴要求的椭圆光斑；在一次扩束过程中，通过可调波片组件调节出射光的偏振态，使最终出射的椭圆光斑为圆偏光。
[0010]进一步地，所述可调波片组件可设置于第一扩束组件与光纤法兰盘之间、第一扩束组件内或第一扩束组件与第二扩束组件之间，但是考虑到一次扩束对短轴尺寸的的要求以及准直器的小型化尺寸要求，优选将可调波片组件设置在第一扩束组件内，既能实现出射光偏振态的调节，又能满足尺寸要求。
[0011]作为进一步的技术方案，所述光纤法兰盘的中心位置设有螺纹连接件，用于连接激光器的入射光纤；所述螺纹连接件上开设有键槽，用于固定入射光纤的方向；所述螺纹连接件的中央设有陶瓷插芯，用于入射光纤定位。所述光纤法兰盘与激光器的入射光纤直接连接即可实现光纤同轴定位，无需再进行激光器与准直器的同轴定位，降低了对使用环境的要求，扩大了适用范围。
[0012]所述光纤法兰盘的四周设有多个螺钉安装孔，通过这些螺钉安装孔将光纤法兰盘固定于准直器的壳体上。当光纤法兰盘连接的光纤出现损坏时，可快速拆卸光纤法兰盘进行更换，便于后期维护。
[0013]作为进一步的技术方案，所述陶瓷插芯的中轴线与光纤法兰盘的中轴线相交于光纤安装端面，所述入射光纤的光纤头安装于陶瓷插芯上。这样设置可保证激光器的入射光纤插入光纤法兰盘即可实现同轴定位，操作方便且对使用环境要求较低。
[0014]作为进一步的技术方案，所述第一扩束组件、第二扩束组件均为透射式光学系统。
[0015]作为进一步的技术方案，所述第一扩束组件由至少两个透镜组成，所述第二扩束组件由至少两个柱面镜组成。第一扩束组件将光纤出射的光，快速放大为一个圆形的准直光斑，准直大小根据设计的短轴尺寸来决定。第二扩束组件将通过第一扩束组件的光再次单方向放大，达到设计的长轴尺寸要求。增加镜片数量，可以缩短系统的总长度。
[0016]作为进一步的技术方案，所述第一扩束组件由两个透镜组成，所述第二扩束组件由弯月柱面镜和平凸柱面镜组成，所述弯月柱面镜设置在靠近第一扩束镜的一侧。通过两个透镜实现激光光束的一次扩束，且通过两个透镜之间的距离调节使出射光斑满足目标椭圆光斑的短轴尺寸要求。通过两个柱面镜实现出射光束的二次扩束，且通过两个柱面镜之间的距离调节使出射光斑满足目标椭圆光斑的长轴尺寸要求。
[0017]作为进一步的技术方案，所述第一扩束组件的每一透镜及第二扩束组件的每一柱面镜均通过支架固定，各支架之间以及支架与光纤法兰盘之间均通过螺钉连接固定。各支架之间以及支架与光纤法兰盘之间均通过螺钉连接且可拆卸，从而便于整个准直器的组装和拆卸。当目标椭圆光斑的长轴和/或短轴的尺寸要求不同时，需要更换不同的透镜和/或柱面镜，则可通过拆卸各透镜、柱面镜之间的支架连接，再组装满足尺寸要求的透镜和柱面镜，实现输出椭圆光斑的长短轴的自由设定。
[0018]作为进一步的技术方案，所述第一扩束组件的两个透镜之间的距离可调，用于使一次扩束输出的圆形光斑的尺寸满足目标椭圆光斑的短轴要求；所述第二扩束组件的两个柱面镜之间的距离可调，用于使二次扩束输出的椭圆光斑的长轴满足目标椭圆光斑的长轴
要求。对于组装完成的准直器而言，透镜与透镜或柱面镜与柱面镜之间的距离是设计好的，但考虑到加工精度难以达到理想状态，因此可通过微调透镜与透镜或柱面镜与柱面镜之间距离来保证出射的椭圆光斑的长短轴精度要求。
[0019]作为进一步的技术方案，所述可调波片组件包括1/4波片，所述1/4波片能够实现360
°
旋转调节。所述可调波片组件包括波片支架，用于安装固定1/4波片，所述波片支架通过螺纹尾圈固定。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0021](1)本专利技术在准直器端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种椭圆光纤准直器，其特征在于，包括壳体和在所述壳体内依次设置的第一扩束组件及第二扩束组件，所述第一扩束组件的光路上设有可调波片组件，所述可调波片组件用于调节出射光的偏振态；所述壳体靠近第一扩束组件的一端设有光纤法兰盘，所述光纤法兰盘与激光器的入射光纤连接；所述激光器发射的光经由入射光纤传输至第一扩束组件进行一次扩束，得到满足短轴要求的圆形光斑，在一次扩束过程中通过可调波片组件调节出射光偏振态，调节后的出射光经由第二扩束组件进行二次扩束，得到满足长轴要求的椭圆光斑。2.根据权利要求1所述一种椭圆光纤准直器，其特征在于，所述光纤法兰盘的中心位置设有螺纹连接件，用于连接激光器的入射光纤；所述螺纹连接件上开设有键槽，用于固定入射光纤的方向；所述螺纹连接件的中央设有陶瓷插芯，用于入射光纤定位。3.根据权利要求2所述一种椭圆光纤准直器，其特征在于，所述陶瓷插芯的中轴线与光纤法兰盘的中轴线相交于光纤安装端面，所述入射光纤的光纤头安装于陶瓷插芯上。4.根据权利要求1所述一种椭圆光纤准直器，其特征在于，所述第一扩束组件、第二扩束组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学雷，贺鹏，司光慈，方志原，肖志全，
申请(专利权)人：湖北优光科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：