專利名稱：光纖耦合頭的制作方法
光纖耦合頭
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖耦合頭，且特別涉及一種激光到光纖的耦合頭。背景技術(shù)：
當(dāng)激光器產(chǎn)生的激光需要利用光纖進(jìn)行傳輸時，由于激光器產(chǎn)生的激光所具有的光斑口徑往往會與光纖的纖芯半徑不同，因此，需要利用耦合頭來使得激光器射出的激光能夠?qū)氲焦饫w中?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般使用透鏡組來實(shí)現(xiàn)耦合功能，即利用多個具有不同曲率半徑的透鏡對激光器射出的平行激光進(jìn)行會聚，但由于所使用的透鏡口徑一樣，厚度又差不多，因此，在安裝耦合頭的過程中，容易將鏡片的順序裝錯，造成耦合結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。同時，鏡片的厚度較薄，在安裝耦合頭的過程中，壓得較緊時容易使鏡片發(fā)生形變，造成耦合精度下降。而透鏡與透鏡之間更要使用過渡環(huán)，導(dǎo)致組成較為繁雜。另外，由于要加工多個過渡環(huán)， 并且，由于多片透鏡會曲率半徑不同，導(dǎo)致制作較為復(fù)雜。此外，現(xiàn)有技術(shù)更有成本較高的不足。因此，針對現(xiàn)有技術(shù)方案所存在的種種不足，需要提供一種激光到光纖耦合頭，以解決以上技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種光纖耦合頭。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種光纖耦合頭，用于將從激光器出射的激光耦合至光纖，激光到光纖耦合頭包括一個圓柱形透鏡，圓柱形透鏡包括 一個第一底面，包括一個具有第一曲率半徑的凸面；一個第二底面，包括一個具有第二曲率半徑的凹面；一個側(cè)面，分別連接第一底面與第二底面；所述凸面的第一曲率半徑、所述凹面的第二曲率半徑以及所述側(cè)面的長度互相配合，使得從所述凸面入射的激光都折射到所述凹面。根據(jù)本發(fā)明之一優(yōu)選實(shí)施例，圓柱形透鏡的材料為玻璃BK7。根據(jù)本發(fā)明之一優(yōu)選實(shí)施例，所述的光纖耦合頭進(jìn)一步包括殼體，殼體包括圓柱形容置腔，圓柱形容置腔與圓柱形透鏡尺寸配合，圓柱形透鏡容納于容置腔內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明之一優(yōu)選實(shí)施例，所述的殼體進(jìn)一步包括輸出口，輸出口的中心與凹面的中心在同一直線上，輸出口的半徑大于凹面的半徑，輸出口用來容置光纖。根據(jù)本發(fā)明之一優(yōu)選實(shí)施例，所述的殼體進(jìn)一步包括輸入口，輸入口的中心與圓柱形透鏡的凸面的中心在同一直線上，激光光束通過輸入口進(jìn)入到圓柱形透鏡。根據(jù)本發(fā)明之一優(yōu)選實(shí)施例，所述的光纖耦合頭進(jìn)一步包括壓圈，壓圈與輸入口尺寸配合，容置于輸入口內(nèi)，用于固定圓柱形透鏡。根據(jù)本發(fā)明之一優(yōu)選實(shí)施例，所述的殼體的材料為黃銅。通過上述方式，本發(fā)明提供的光纖耦合頭具有安裝簡單、成本較低以及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本發(fā)明所揭示的激光到光纖耦合頭的立體示意圖；圖2為本發(fā)明所揭示的激光到光纖耦合頭的剖面圖；圖3為本發(fā)明所揭示的激光到光纖耦合頭的光路圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的激光到光纖耦合頭的光路圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的激光凹光纖耦合頭的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖6為本發(fā)明所揭示的激光到光纖耦合頭的應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施方式
有關(guān)本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參考以下的詳細(xì)說明與附圖，附圖僅提供參考與說明，并非用來對本發(fā)明加以限制。本發(fā)明所揭示的光纖耦合頭用于將從激光器出射的激光耦合至光纖，可使得從激光器出射的具有較大光斑口徑的激光在經(jīng)由本發(fā)明的激光到光纖耦合頭后變?yōu)榫哂休^小光斑口徑的激光。首先請參見圖1，圖1為本發(fā)明所揭示的激光到光纖耦合頭的立體示意圖。如圖1 所示，本發(fā)明所揭示的光纖耦合頭包括圓柱形透鏡100，其包括第一底面(未標(biāo)記)、第二底面(未標(biāo)記)以及側(cè)面101。其中，所述的第一底面包括一個凸面102，所述的第二底面包括一個凹面103，所述的側(cè)面101分別連接第一底面與第二底面，并且，所述的凸面102與所述的凹面103的中心在同一直線上。值得注意的是，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述的圓柱形透鏡100的材料優(yōu)選為玻璃BK7。請參見圖2，圖2為本發(fā)明所揭示的激光到光纖耦合頭的剖面圖。如圖2所示，所述的凸面102具有第一曲率半徑R，所述的凹面103具有第二曲率半徑r。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過調(diào)整第一曲率半徑R、第二曲率半徑r以及側(cè)面的長度L可使得從凸面102 入射的激光全部折射到凹面103，并且激光在凹面103上再次進(jìn)行折射，從而使激光進(jìn)入光纖。所述的圓柱型透鏡100可借助光學(xué)設(shè)計軟件來設(shè)定其第一曲率半徑R、第二曲率半徑r以及所述的側(cè)面的長度L三者的具體數(shù)值，以保證從所述的凸面102入射的激光全部折射到所述的凹面103。請進(jìn)一步參見圖3，圖3為本發(fā)明所揭示的激光到光纖耦合頭的光路圖。如圖3所示，平行激光從左邊方向進(jìn)入所述的凸面102，在所述的凸面102上進(jìn)行第一次折射，經(jīng)第一次折射后的激光全部射向所述的凹面103，并且在經(jīng)所述的凹面103的第二次折射后從所述的凹面103射出，成為會聚激光。請參見圖4，圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的激光到光纖耦合頭的光路圖。如圖 4所示，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，將波長為532nm、光斑直徑F為IOmm的激光耦合到芯徑 800 μ m的光纖中，在入射到凸面102前，激光的光斑直徑F為10mm，而在經(jīng)過凸面102的第一次折射以及凹面103的第二次折射后，激光的光斑直徑E變?yōu)?. 7mm，可耦合至芯徑為800 μ m的光纖中傳輸。值得注意的是，在本實(shí)施例中，第一曲率半徑R為10mm，第二曲率半徑r為1. Imm,側(cè)面101的長度L為25mm，高度H為14mm，其具體數(shù)值可由光學(xué)設(shè)計軟件設(shè)置所得，當(dāng)不能保證從凸面102入射的激光全部折射到凹面103，并且在凹面103上再次進(jìn)行折射時，可通過光學(xué)設(shè)計軟件進(jìn)行仿真，調(diào)整第一曲率半徑R、第二曲率半徑r以及側(cè)面的長度L三者中的一者或多者的具體數(shù)值，以保證從凸面102入射的激光全部折射到凹面 103，并且在凹面103上再次進(jìn)行折射，使得從凹面103出射的激光為會聚光。請參見圖5，圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的激光到光纖耦合頭的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，本發(fā)明所揭示的激光到光纖耦合頭210可進(jìn)一步包括殼體204和壓圈205。其中，所述的殼體204包括圓柱形容置腔206，所述的圓柱形容置腔206與所述的圓柱形透鏡200尺寸配合，所述的圓柱形透鏡200容納于所述的圓柱形容置腔206內(nèi)。所述的殼體204還包括輸入口 207和輸出口 208，輸入口 207的中心與凸面202的中心在同一直線上，圓柱形透鏡200經(jīng)由輸入口 207容置于圓柱形容置腔206內(nèi)。輸出口 208的中心與凹面203的中心在同一直線上，輸出口 208的半徑大于凹面203的半徑，光纖209容置于輸出口 208內(nèi)。并且，壓圈205與輸入口 207尺寸配合，壓圈205容置于輸入口 207內(nèi)，用于固定圓柱形透鏡200。因此，在安裝本發(fā)明所揭示的激光到光纖耦合頭時，可將圓柱形透鏡200直接容置于殼體204，并且利用壓圈205將圓柱形透鏡200壓緊于殼體204內(nèi)，從而固定圓柱形透鏡200。以上安裝方式非常方便，并且操作簡單。值得注意的是，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，殼體204的材料優(yōu)選為黃銅。請參見圖6，圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施的激光到光纖耦合頭的應(yīng)用示意圖。如圖 6所示，本發(fā)明所揭示的激光到光纖耦合頭210具體應(yīng)用在激光器211與光纖209之間，激光器211射出的平行激光經(jīng)由激光到光纖耦合頭210直接耦合至光纖209。通過以上設(shè)置，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案重新設(shè)計了激光到光纖耦合頭所用鏡片，利用一個圓柱形透鏡來替代多片透鏡的組合，簡化了將激光耦合到光纖耦合頭的結(jié)構(gòu)， 降低了生產(chǎn)成本，同時使得安裝激光到光纖耦合頭的過程變得極其簡單而且不易使鏡片產(chǎn)生形變。另外，由于圓柱形透鏡具有較厚的厚度，因此在安裝受到擠壓時不易發(fā)生形變，從而確保了可靠性。因此，本發(fā)明提供的激光到光纖耦合頭具有安裝簡單、成本較低以及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。以上參照

了本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施例，但是只要不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進(jìn)行各種形式上的修改和變更，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光纖耦合頭，用于將從激光器出射的激光耦合至光纖，其特征在于，所述光纖耦合頭包括一個圓柱形透鏡，所述圓柱形透鏡包括 一個第一底面，包括一個具有第一曲率半徑的凸面； 一個第二底面，包括一個具有第二曲率半徑的凹面； 一個側(cè)面，分別連接所述第一底面與所述第二底面；其中，所述凸面與所述凹面的中心在同一直線上，所述凸面的第一曲率半徑、所述凹面的第二曲率半徑以及所述側(cè)面的長度互相配合，使得從所述凸面入射的激光都折射到所述凹面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖耦合頭，其特征在于，所述圓柱形透鏡的材料為玻璃BK7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖耦合頭，其特征在于，所述激光到光纖耦合頭進(jìn)一步包括殼體，所述殼體包括圓柱形容置腔，所述圓柱形容置腔與所述圓柱形透鏡尺寸配合，所述圓柱形透鏡容納于所述容置腔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖耦合頭，其特征在于，所述殼體進(jìn)一步包括輸出口，所述輸出口的中心與所述凹面的中心在同一直線上，所述輸出口的半徑大于所述凹面的半徑， 所述輸出口用來容置光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖耦合頭，其特征在于，所述殼體進(jìn)一步包括輸入口，所述輸入口的中心與所述圓柱形透鏡的凸面的中心在同一直線上，激光光束通過所述輸入口進(jìn)入到所述圓柱形透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖耦合頭，其特征在于，所述激光到光纖耦合頭進(jìn)一步包括壓圈，所述壓圈與所述輸入口尺寸配合，容置于所述輸入口內(nèi)，用于固定所述圓柱形透^Mi ο
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖耦合頭，其特征在于，所述殼體的材料為黃銅。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光到光纖耦合頭，用于將從激光器出射的激光耦合至光纖，激光到光纖耦合頭包括一個圓柱形透鏡，圓柱形透鏡包括一個第一底面，為具有第一曲率半徑的凸面；一個第二底面，為具有第二曲率半徑的凹面；一個側(cè)面，分別連接第一底面與第二底面；其中，凸面與凹面的中心在同一直線上，第一曲率半徑、第二曲率半徑以及側(cè)面的長度互相配合，使得從凸面入射的激光全部折射到凹面。通過上述方式，本發(fā)明提供的激光到光纖耦合頭具有安裝簡單、成本較低以及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02B6/42GK102540360SQ20101061684
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者唐熊忻, 張國新, 張晶, 樊仲維, 邱基斯 申請人:北京國科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司