單光纖激光光源耦合系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種激光光源光纖耦合設(shè)計(jì)。本發(fā)明包括LD，直角棱鏡，反射鏡，波片，PBS立方棱鏡，匯聚透鏡，光纖跳線及其他配套的金屬支撐裝置。本發(fā)明應(yīng)用LD光源發(fā)出的激光光束，使用立方棱鏡的合束作用，將四束經(jīng)過直角棱鏡反射后的光束和四束經(jīng)過直角棱鏡、波片，反射鏡的光束耦合成一組光，經(jīng)過匯聚透鏡的匯聚后，耦合到一根光纖跳線內(nèi)。本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)簡單，系統(tǒng)密封性好，穩(wěn)定性強(qiáng)，光功率密度很高，易于集成，使用單根光纖耦合，有非常廣的使用方向。
【專利說明】
單光纖激光光源絹合系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及激光耦合技術(shù)，具體為一種單光纖激光光源耦合系統(tǒng)，應(yīng)用于激光光源領(lǐng)域，尤其是需要高功率密度單根光纖輸出的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市面上已經(jīng)有一些激光光源和激光耦合方案，應(yīng)用于照明、舞臺燈光和測試儀器等領(lǐng)域。但是常見的激光光源的體積大，密封性差，大大降低了光源的使用壽命。另外，大多數(shù)激光器使用硬光路輸出，不能滿足復(fù)雜環(huán)境下對光源的要求。所以提出新的耦合方案，實(shí)現(xiàn)光源小型化，解決密封問題，完成軟光路耦合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種激光光源光纖耦合設(shè)計(jì)，具有小型化，全密封，大功率，單光線輸出的優(yōu)點(diǎn)，滿足業(yè)內(nèi)對小體積，長使用壽命，軟光路輸出的使用要求。
[0004]本發(fā)明是采用的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種單光纖激光光源耦合系統(tǒng)，包括激光光源陣列，所述激光光源陣列按照2*X方式布置，即2列分為X組;每組激光光源上方設(shè)置有一個直角棱鏡，X個直角棱鏡的高度逐級遞增呈階梯狀排布，每個直角棱鏡反射該組激光光源發(fā)出的激光光束。
[0005]其中，一列激光光源發(fā)出的激光光束經(jīng)各自直角棱鏡反射后，入射至波片上，透過后入射至反射鏡上，并反射到PBS直角棱鏡的一分光面上。
[0006]另一列激光光源發(fā)出的激光光束經(jīng)各自直角棱鏡反射后，入射至PBS直角棱鏡的另一分光面上。
[0007]所述PBS直角棱鏡將光纖耦合后，由其合光面射出，入射至匯聚透鏡上，在匯聚透鏡的焦點(diǎn)處放置光纖跳線，即光纖跳線的入射端面位于焦點(diǎn)處，該入射端面直徑大于焦點(diǎn)處光斑直徑。
[0008]工作時，激光光源發(fā)出2X束激光，兩兩為一組。直角棱鏡在激光光源上方固定，呈階梯狀緊密排列，高度逐級遞增。以一組激光光源發(fā)出的兩束激光為例，第一束激光垂直射到對應(yīng)的直角棱鏡的一直角面上，光線進(jìn)入該直角棱鏡后發(fā)生全反射，傳播方向偏轉(zhuǎn)九十度，垂直于另一直角面發(fā)射出來，打在波片上，透過后打到反射鏡上，并反射到PBS直角棱鏡的一分光面上;第二束激光也垂直射到該對應(yīng)的直角棱鏡的一直角面上，按照相同的反射原理打到PBS直角棱鏡的另一分光面上。以此類推，每組激光光源的一激光光束經(jīng)過各自對應(yīng)的直角棱鏡打在PBS直角棱鏡的一分光面上；另一激光光束經(jīng)過相應(yīng)的直角棱鏡后打到PBS直角棱鏡的另一分光面上。所有光線經(jīng)過PBS直角棱鏡耦合后，從PBS直角棱鏡的合光面合束出來，打在匯聚透鏡上，并聚焦到透鏡的焦點(diǎn)上。跳線纖徑大于焦點(diǎn)處光斑的直徑，將此光纖端面放在透鏡的焦點(diǎn)位置上，所有激光光束即被耦合到光線內(nèi)。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該耦合系統(tǒng)的有益效果如下:
1、體積小，易集成:采用空間耦合的方式，單個光源的體積非常小，便于大規(guī)模集成，滿足各種場合的需求。
[0010]2、大功率，易安裝:極少數(shù)的光學(xué)鏡片，激光有限的光學(xué)面，損耗很低，可以實(shí)現(xiàn)很大的功率；由于使用了很少的光學(xué)鏡片，容易安裝，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)。
[0011]3、使用壽命長:使用合理的機(jī)械設(shè)計(jì)，易于密封，減少了灰塵，水蒸氣對光源及內(nèi)部光路的污染，大大增加了光源的使用壽命。
[0012]4、單根光纖輸出:集成后，降低了光纖的使用數(shù)量，降低了系統(tǒng)故障的可能性。
[0013]本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，機(jī)構(gòu)簡單，系統(tǒng)密封性好，穩(wěn)定性強(qiáng)，光功率密度很高，易于集成，使用單根光纖耦合，有非常廣的使用方向和很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值?！靖綀D說明】
[0014]圖1表示耦合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是激光的傳播示意圖。
[0016]圖中，101?108-第一?第八LD光源，201?202-第一?第二直角棱鏡，301-波片，401-反射鏡，501-PBS立方棱鏡，601 -匯聚透鏡，701 -光纖跳線。【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]—種單光纖激光光源耦合系統(tǒng)，包括激光光源陣列，激光光源采用LD光源或其它倍頻光源。
[0019]如圖1所示，本實(shí)施例中所述的LD光源按照2*4的方式整齊排布，即共2列，分為4 組;每組激光光源的正上方設(shè)置有一個直角棱鏡，直角棱鏡共需四個，每個直角棱鏡反射對應(yīng)一組LD發(fā)出的激光，4個直角棱鏡的高度逐級遞增呈階梯狀排布，呈階梯狀排布，且直角棱鏡的直角邊的寬度配合光斑，使LD光源發(fā)出的光線不會從直角棱鏡露出，反射后的光束不會互相干涉。圖1中，第一直角棱鏡201位于第一 LD光源101和第五LD光源105的上方，第二直角棱鏡202位于第二LD光源102和第六LD光源106的上方，第三直角棱鏡203位于第三LD光源103和第七LD光源107的上方，第四直角棱鏡位于第四LD光源104和第八LD光源108的上方。
[0020]其中，一列激光光源發(fā)出的激光光束經(jīng)各自直角棱鏡反射后，入射至波片上，透過后入射至反射鏡上，并反射到PBS直角棱鏡的一分光面上。具體為，如圖2所示，第五LD光源發(fā)出的激光光束105c垂直射到第一直角棱鏡201的直角面201a上，滿足棱鏡的全反射條件， 從其另一直角面201b射出，經(jīng)過波片301改變光束振動方向，入射至反射鏡401，改變傳播方向，打到PBS直角棱鏡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經(jīng)過與激光光束105c類似的過程后，打到PBS直角棱鏡的一分光面501a上。
[0021]另一列激光光源發(fā)出的激光光束經(jīng)各自直角棱鏡反射后，入射至PBS直角棱鏡的另一分光面上。具體為，如圖2所示，第一?第四LD光源發(fā)出的激光光束101c?104c經(jīng)過第一? 第四直角棱鏡201?204反射后打在PBS直角棱鏡501的另一分光面501b上。[〇〇22] 激光光束101c?激光光束108c經(jīng)過roS直角棱鏡501的合光面501c耦合出來，經(jīng)過匯聚透鏡601的匯聚，親合在光纖跳線701的光纖端面內(nèi)。在匯聚透鏡601的焦點(diǎn)60la處放置光纖跳線，即光纖跳線的入射端面位于焦點(diǎn)處，該入射端面直徑大于焦點(diǎn)處光斑直徑。激光光束1lc?108c即被耦合到光線內(nèi)。
[0023]所述反射鏡401為介質(zhì)膜反射鏡，且最佳反射角為45°;所述波片301為1/2λ波片。
[0024]光束經(jīng)過的光學(xué)面，包括直角棱鏡、波片、PBS直角棱鏡、匯聚透鏡、光纖跳線端面均鍍增透膜。
[0025]本實(shí)施例的單光纖激光光源耦合系統(tǒng)應(yīng)用LD光源發(fā)出的激光，使用PBS直角棱鏡的合束作用，將四束經(jīng)過直角棱鏡反射后的光束和四束經(jīng)過直角棱鏡、波片，反射鏡的光束耦合成一組光，經(jīng)過匯聚透鏡的匯聚后，耦合到一根光纖跳線內(nèi)。本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)簡單，系統(tǒng)密封性好，穩(wěn)定性強(qiáng)，光功率密度很高，易于集成，使用單根光纖耦合，有非常廣的使用方向。
[0026]最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)施例本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單光纖激光光源耦合系統(tǒng)，其特征在于:包括激光光源陣列，所述激光光源陣列按照2*X方式布置，S卩2列分為X組;每組激光光源上方設(shè)置有一個直角棱鏡，X個直角棱鏡的高度逐級遞增呈階梯狀排布，每個直角棱鏡反射該組激光光源發(fā)出的激光； 一列激光光源發(fā)出的激光光束經(jīng)各自直角棱鏡反射后，入射至波片上，透過后入射至反射鏡上，并反射到PBS直角棱鏡的一分光面上； 另一列激光光源發(fā)出的激光光束經(jīng)各自直角棱鏡反射后，入射至PBS直角棱鏡的另一分光面上； 所述PBS直角棱鏡將光纖耦合后，由其合光面射出，入射至匯聚透鏡上，在匯聚透鏡的焦點(diǎn)處放置光纖跳線，即光纖跳線的入射端面位于焦點(diǎn)處，該入射端面直徑大于焦點(diǎn)處光斑直徑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單光纖激光光源耦合系統(tǒng)，其特征在于:所述激光光源陣列按照2*4方式布置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單光纖激光光源耦合系統(tǒng)，其特征在于:所述反射鏡為介質(zhì)膜反射鏡，且最佳反射角為45° ;所述波片為1/2λ波片。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單光纖激光光源耦合系統(tǒng)，其特征在于:所述激光光源為LD光源。
【文檔編號】G02B6/42GK105954841SQ201610541104
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】高文宏, 胡元元, 趙永高, 郭澤斌, 苗彩霞
【申請人】山西傲維光視光電科技有限公司