一种用于多管芯耦合装置的光纤合束元件及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于多管芯耦合装置的光纤合束元件及其使用方法，属于光纤合束技术领域。包括底板、激光二极管、快轴准直镜FAC、组合透镜和准直透镜，其中，底板一侧设置有热沉，热沉上呈阶梯状排列设置有激光二极管，保证出光高度差，激光二极管发光侧设置有快轴准直镜FAC，快轴准直镜FAC一侧设置有组合透镜，组合透镜出光侧设置有准直透镜，通过组合透镜实现光斑的压缩和90

【技术实现步骤摘要】
一种用于多管芯耦合装置的光纤合束元件及其使用方法


[0001]本专利技术涉及一种用于多管芯耦合装置的光纤合束元件及其使用方法，属于光纤合束


技术介绍

[0002]随着科技的飞速发展，光导纤维在电子、通信等领域得到了人们的青睐，成为发展前景突出的新型基础材料。与此同时，依存其而出现的光纤技术也凭借新颖、方便等优势迅速得到人们喜爱。光纤技术一般由光信号发送端、光信号传输载体—光纤、光信号终端构成。
[0003]光纤耦合装置用于将半导体激光器或光纤激光器的输出光耦合聚焦、通过光纤传导至任意区域，稳定、高效的耦合对于产生稳定、高功率的超连续谱是十分重要的，光纤照明中将光束高效率的耦合进光纤是棘手的难题；而现有技术仍因为其使用或结构原因存在操作不便、耦合效率低的问题。
[0004]光纤激光器是继传统气体激光器和固体激光器后的第三代新型激光器，具有结构紧凑、寿命长、免维护、光束质量好、节能环保等优点，已成功应用于工业加工、出版印刷、医疗卫生、军事国防等领域。
[0005]多管芯耦合技术是半导体激光器技术的一个重要的组成部分，每个单管芯的激光器经过耦合，合并成一束激光，其光束质量更好，效率更好，其耦合方法是决定大功率激光器性能的一个重要环节。
[0006]多管芯耦合技术一般包括快轴准直、慢轴准直、光束整合、聚焦和耦合等步骤。其中光束整合是将经过快轴和慢轴调整过的光斑，按照一定的规律进行整合，产生较好的激光功率输出，并且整合出来的光斑面积越小，光束耦合到光纤越容易。但是在产品设计中经常会出现产品结构对慢轴准直镜SAC焦距受限的问题，并且慢轴准直镜SAC和反射镜分别调节也比较浪费时间和成本。
[0007]中国专利文件CN103368066B公开了一种斜面式多管半导体激光器耦合装置及方法，装置中的多个激光二极管固定在底板的高平整度的倾斜不同台阶面上，工作时激光二极管发出高度不同的光，光通过快轴准直透镜FAC、慢轴准直透镜SAC的准直后变为平行光束，再经过反射镜的转向，将多束光集成在一个区域范围内。集成后的光束经过准直透镜后，将光聚焦进入光纤。但是该装置结构笨重，体积大，重量和材料消耗会大幅度增加。
[0008]中国专利文件CN104979749B公开了一种高功率半导体光纤耦合激光器及其耦合方法，激光二极管在相同高度水平设置，其前端设快轴准直镜FAC；慢轴准直镜SAC直接设置在底板上，为整体倾斜的平凸透镜，且沿与聚焦透镜距离由近及远每个慢轴准直镜SAC的厚度依次递减；激光二极管产生多条相同高度的光束，经过各自的快轴准直镜FAC、慢轴准直镜SAC后产生高低不同的平行光束，再经各自反射镜反射到聚焦透镜后聚焦到光纤上。但是该装置中用到的慢轴准直镜SAC存在着焦距有限的弊端，且耦合过程中用到的光学元器件为快轴准直镜FAC、慢轴准直镜SAC、反射镜、聚焦透镜和光纤，相对而言结构比较复杂、成本
比较高。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于多管芯耦合装置的光纤合束元件，解决了激光器结构对慢轴准直镜焦距的限制问题，简化了现有的光学耦合结构，降低了生产成本，提高了工作效率。
[0010]本专利技术还提供上述用于多管芯耦合装置的光纤合束元件的使用方法。
[0011]本专利技术的技术方案如下：
[0012]一种用于多管芯耦合装置的光纤合束元件，包括底板、激光二极管、快轴准直镜FAC、组合透镜和准直透镜，其中，
[0013]底板一侧设置有热沉，热沉上呈阶梯状排列设置有激光二极管，保证出光高度差，激光二极管发光侧设置有快轴准直镜FAC，快轴准直镜FAC一侧设置有组合透镜，组合透镜出光侧设置有准直透镜，通过组合透镜实现光斑的压缩和90
°
反射。
[0014]优选的，快轴准直镜FAC为平凸透镜。
[0015]优选的，组合透镜为凹面反射镜，凹面反射镜的反射面面型为二次抛物面。利用抛物线的光学性质：经过凹面反射镜焦点的光线经抛物线反射后平行于抛物线的对称轴，使得经过该凹面镜时所有带有一定发散角的光束都能被反射，形成准平行光。这些准平行光经过凹面反射镜后会产生90
°
反射，使得准平行光能够进入到准直透镜当中。
[0016]凹面反射镜有反射和准直的功能，激光二极管发出的光是发散的，光经凹面反射镜90
°
反射一准直光，光由发散的变成准直的，光斑减小，实现对光斑的压缩功能。
[0017]优选的，组合透镜包括反射镜和凸面透镜，反射镜一侧设置有凸面透镜，通过调节组合透镜的位置使得激光二极管发出的光经过反射镜部分反射进入凸面透镜部分，将发散的光准直输出。
[0018]调节反射镜的角度可以将激光二极管产生的光反射进入准直透镜，然后聚焦进入光纤，通过光纤进行传输。经反射镜的光进入凸面透镜，凸面透镜会对发散的光进行准直，相当于对光斑有一个压缩的功能。
[0019]进一步优选的，反射镜为三棱柱体，反射镜上表面和下表面为直角三角形，反射镜的直角边侧设置有凸面透镜，反射镜的斜边侧为反射面。
[0020]优选的，所述组合透镜呈阶梯状排列设置，高度对应激光二极管。
[0021]上述用于多管芯耦合装置的光纤合束元件的使用方法，操作步骤如下：
[0022](1)激光二极管呈阶梯状排列设置在底板的热沉上，然后在激光二极管发光侧设置快轴准直镜FAC；
[0023](2)调整组合透镜位置，使激光二极管发出的光经组合透镜准直和90
°
反射后进入准直透镜；
[0024](3)通过准直透镜的光聚焦进入光纤，通过光纤进行传输。
[0025]工作原理：所述耦合过程的实现为通过调节组合透镜的位置，使经过快轴和组合透镜压缩的光斑聚焦到准直透镜上，从而实现激光功率输出。
[0026]慢轴准直透镜一般受设计壳体尺寸的限制，反射镜一般在慢轴准直透镜的旁边，如果慢轴准直透镜焦距过长，那反射镜的放置及调节空间将受限。本专利技术采用的凹面反射
镜取代了慢轴准直透镜和反射镜，给准直功能提供了更大的空间。本专利技术采用的凸面透镜与反射镜的组合透镜，可以更大范围的利用壳体的尺寸，两种组合透镜设计减少了调节的时间，节约成本，解决了激光器结构对慢轴准直镜焦距的限制问题。
[0027]本专利技术的有益效果在于：
[0028]1、本专利技术提供一种用于多管芯耦合装置的光纤合束元件，解决了激光器结构对慢轴准直镜焦距的限制问题，简化了现有的光学耦合结构，降低了生产成本，提高了工作效率。
[0029]2、本专利技术的组合透镜取代了慢轴反射镜和反射镜，即减少了介质损耗，又便于调节节约时间。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例1的结构示意图；
[0031]图2为本专利技术实施例2的结构示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例2单管的结构示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例2组合透镜的结构示意图；
[0034]图中：1、激光二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多管芯耦合装置的光纤合束元件，其特征在于，包括底板、激光二极管、快轴准直镜FAC、组合透镜和准直透镜，其中，底板一侧设置有热沉，热沉上呈阶梯状排列设置有激光二极管，激光二极管发光侧设置有快轴准直镜FAC，快轴准直镜FAC一侧设置有组合透镜，组合透镜出光侧设置有准直透镜，通过组合透镜实现光斑的压缩和90
°
反射。2.如权利要求1所述的用于多管芯耦合装置的光纤合束元件，其特征在于，快轴准直镜FAC为平凸透镜。3.如权利要求1所述的用于多管芯耦合装置的光纤合束元件，其特征在于，组合透镜为凹面反射镜，凹面反射镜的反射面面型为二次抛物面，凹面反射镜有反射和准直的功能，激光二极管发出的光是发散的，光经凹面反射镜90
°
反射一准直光，光由发散的变成准直的，光斑减小，实现对光斑的压缩功能。4.如权利要求1所述的用于多管芯耦合装置的光纤合束元件，其特征在于，组合透镜包括反射镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦华兵，宋雅文，王爱民，王友志，汤庆敏，
申请(专利权)人：潍坊华光光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：