專利名稱：一體化光纖激光準(zhǔn)直器及其制作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光光纖技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種一體化光纖激光準(zhǔn)直器及其制作裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的激光光纖準(zhǔn)直器中，通常采用將準(zhǔn)直透鏡和光纖端面膠合的方法，將制作好的自聚焦透鏡、非球面透鏡、球面透鏡或透鏡組粘合在光纖端面上，這種方法制作的準(zhǔn)直器存在以下問題1、存在裝調(diào)誤差，影響準(zhǔn)直效果；2、光路中粘合劑在高功率激光中易損壞；3、檢測(cè)與制作不同步，難以控制準(zhǔn)直器精度，廢品率高。為了提高準(zhǔn)直器性能，人們進(jìn)行了大量研究工作。例如中國(guó)專利“新型光纖準(zhǔn)直器”021123 . 2提出了一種加入連接件的準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)，通過(guò)將連接件分別與光纖和準(zhǔn)直透鏡粘合的方式，避免了粘合劑進(jìn)入光路。 但是其不能解決裝調(diào)誤差，檢測(cè)與制作不同步的問題。同時(shí)連接件的引入造成了光纖和準(zhǔn)直透鏡間存在空氣間隙，當(dāng)光束通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生回波反射而損失能量。現(xiàn)有準(zhǔn)直器的問題在于準(zhǔn)直透鏡和光纖存在裝調(diào)誤差，準(zhǔn)直效果檢測(cè)與準(zhǔn)直器制作不同步。近年來(lái)，液滴透鏡制作的技術(shù)發(fā)展迅速，主要有光刻膠熱熔成型法、模壓成型法、噴墨印刷式技術(shù)等。液滴微透鏡及其陣列器件在光束整形、光束耦合、復(fù)眼透鏡、集成成像等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。例如中國(guó)專利“一種非球面微透鏡陣列制作裝置 (200810196753. 9)”，提出了將光固膠液滴置于平板電容之間，利用電場(chǎng)操控面形并利用紫外光固化的非球面微透鏡陣列制作裝置，具有表面光潔度高，工藝簡(jiǎn)單、重復(fù)性高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。但是采用有機(jī)光學(xué)材料形成液滴透鏡，通過(guò)交直流電場(chǎng)控制液滴透鏡面形在光纖端面制作準(zhǔn)直器，將檢測(cè)準(zhǔn)直效果與準(zhǔn)直器制作同步進(jìn)行的報(bào)道，迄今為止尚未見到。
發(fā)明內(nèi)容為了解決光纖激光準(zhǔn)直技術(shù)中存在裝調(diào)誤差、粘合劑和空氣間隙易損傷光纖端面，檢測(cè)與制造不同步的問題。本實(shí)用新型提供一種一體化光纖激光準(zhǔn)直器，本實(shí)用新型的另一目的是提供一體化光纖激光準(zhǔn)直器的制作裝置。本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一體化光纖激光準(zhǔn)直器包括光纖，所述光纖的一端連接著斗狀的套管，且光纖端部伸入套管內(nèi)；套管內(nèi)設(shè)有液滴透鏡，所述液滴透鏡底部連接著光纖，液滴透鏡頂部形狀為曲面，且位于套管外部。一種制備一體化光纖激光準(zhǔn)直器的裝置包括透明或網(wǎng)狀的上電極、下電極、高壓交直流電源、固化機(jī)構(gòu)和光束發(fā)散角檢測(cè)裝置；所述下電極中部設(shè)有通孔，所述通孔的下端口內(nèi)設(shè)有定位凸環(huán)；所述固化機(jī)構(gòu)為環(huán)形紫外光源，且位于上電極和下電極之間；所述光束發(fā)散角檢測(cè)裝置設(shè)于上電極上方；光束發(fā)散角檢測(cè)裝置包括分光鏡、反射鏡、第一探測(cè)器 A和第二探測(cè)器B ；所述分光鏡位于所述反射鏡的下方，二者之間平行，二者與水平面之間均呈45度角，第一探測(cè)器A位于與分光鏡的一側(cè)，第二探測(cè)器B位于反射鏡的一側(cè)；光束發(fā)散角檢測(cè)裝置的分光鏡與下電極的通孔對(duì)應(yīng)。所述上電極和下電極之間的間距為2 20毫米。所述斗狀的套管最大處內(nèi)直徑為0.5_15mm。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型利用液滴透鏡在光纖端面直接制作準(zhǔn)直透鏡，通過(guò)交直流電場(chǎng)控制準(zhǔn)直透鏡面形，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)準(zhǔn)直光束參數(shù)當(dāng)達(dá)到最佳準(zhǔn)直效果時(shí)固化準(zhǔn)直透鏡得到最優(yōu)化的準(zhǔn)直器；其準(zhǔn)直效果好，沒有裝調(diào)誤差；2、光路中沒有空氣間隙和粘合劑，大大降低了端面光能損耗和損傷閾值，減小了端面損傷幾率，提高能量傳輸閾值；3、本實(shí)用新型提供了一種一體化光纖激光器準(zhǔn)直器的制作方法，將電場(chǎng)調(diào)控液滴面形、液滴微透鏡固化和透鏡面形與準(zhǔn)直效果實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)合起來(lái)，實(shí)時(shí)檢測(cè)準(zhǔn)直光束發(fā)散角，保證了制作與檢測(cè)同步，大大提高制作精度降低廢品率。

圖1為本實(shí)用新型一體化光纖激光準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型一體化光纖激光準(zhǔn)直器制作裝置示意圖。其中1-激光器、2-光纖、3-套管、4-液滴透鏡、5-下電極、6-環(huán)形紫外光源、7-透明導(dǎo)電玻璃上電極、8-光束發(fā)散角檢測(cè)裝置、9-高壓交直流電源、10-分光鏡，11-反射鏡， 12-第一探測(cè)器A和13-第二探測(cè)器B。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例參見圖1，一體化光纖激光準(zhǔn)直器包括激光器1和光纖2，光纖2的一端連接著激光器1，光纖2的另一端連接著斗狀的套管3，且光纖2端部伸入套管3內(nèi)，斗狀的套管最大處內(nèi)直徑為5mm。套管3內(nèi)設(shè)有液滴透鏡4，液滴透鏡4底部連接著光纖2，液滴透鏡4頂部形狀為曲面，且位于套管3外部。參見圖2，一種制備一體化光纖激光準(zhǔn)直器的裝置包括透明或網(wǎng)狀的上電極7、下電極5、高壓交直流電源9、固化機(jī)構(gòu)和光束發(fā)散角檢測(cè)裝置8。下電極5中部開設(shè)有通孔， 通孔的下端口內(nèi)安裝有定位凸環(huán)；固化機(jī)構(gòu)為環(huán)形紫外光源6，環(huán)形紫外光源6位于上電極 7和下電極5之間；上電極和下電極之間的間距為10毫米。光束發(fā)散角檢測(cè)裝置8安裝于上電極7的上方。光束發(fā)散角檢測(cè)裝置8包括分光鏡10、反射鏡11、第一探測(cè)器A12和第二探測(cè)器B13 ；分光鏡10位于反射鏡11的下方，二者之間平行，二者與水平面之間均呈45 度角，第一探測(cè)器A12位于分光鏡10的一側(cè)，第二探測(cè)器B13位于反射鏡11的一側(cè)；光束發(fā)散角檢測(cè)裝置8的分光鏡10與下電極5的通孔對(duì)應(yīng)。一體化光纖激光準(zhǔn)直器的制備操作步驟如下將一體化光纖激光準(zhǔn)直器的套管3處液滴透鏡4豎直固定于接地的下電極5的通孔處，使液滴透鏡4的頂部與上方透明的上電極7對(duì)應(yīng)，接通高壓交直流電源9。光纖2出射的發(fā)散光經(jīng)液滴透鏡4準(zhǔn)直之后，透過(guò)上電極7被到達(dá)光束發(fā)散角檢測(cè)裝置8，到達(dá)光束發(fā)散角檢測(cè)裝置8的準(zhǔn)直光束被分光鏡10分為兩部分一部分到達(dá)第一探測(cè)器A12，得到光斑直徑測(cè)量值al，另一部分經(jīng)反射鏡11后到達(dá)第二探測(cè)器B13，得到光斑直徑測(cè)量值a2， 光束到達(dá)第一探測(cè)器A12和第二探測(cè)器B13之間的光程差為L(zhǎng)。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出光束發(fā)散角〃，光束發(fā)散角θ為
,,al-a\
O = OFdg —~計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出光束發(fā)散角〃。計(jì)算機(jī)將計(jì)算得出的電壓信號(hào)發(fā)送給交直流電源，在交直流電場(chǎng)的作用下改變液滴透鏡4表面形狀，光束發(fā)散角θ也隨之改變， 反復(fù)調(diào)節(jié)電壓參數(shù)直至獲得理想的光束發(fā)散角，此時(shí)開啟環(huán)形紫外光源6，固化液滴透鏡4 得到一體化光纖激光準(zhǔn)直器。此實(shí)例通過(guò)一系列的措施實(shí)現(xiàn)了一體化光纖激光準(zhǔn)直方法，實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)操控液滴透鏡面形、實(shí)時(shí)檢測(cè)準(zhǔn)直效果的方法與裝置，與其他光纖準(zhǔn)直器件相比，具有加工成本低、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、免裝調(diào)、準(zhǔn)直效果好、實(shí)時(shí)檢測(cè)制造過(guò)程和準(zhǔn)直效果的特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一體化光纖激光準(zhǔn)直器，包括光纖，其特征在于所述光纖的一端連接著斗狀的套管，且光纖端部伸入套管內(nèi)；套管內(nèi)設(shè)有液滴透鏡，所述液滴透鏡底部連接著光纖，液滴透鏡頂部形狀為曲面，且位于套管外部。
2.一種制備一體化光纖激光準(zhǔn)直器的裝置，其特征在于包括透明或網(wǎng)狀的上電極、 下電極、高壓交直流電源、固化機(jī)構(gòu)和光束發(fā)散角檢測(cè)裝置；所述下電極中部設(shè)有通孔，所述通孔的下端口內(nèi)設(shè)有定位凸環(huán)；所述固化機(jī)構(gòu)為環(huán)形紫外光源，且位于上電極和下電極之間；所述光束發(fā)散角檢測(cè)裝置設(shè)于上電極上方；光束發(fā)散角檢測(cè)裝置包括分光鏡、反射鏡、第一探測(cè)器A和第二探測(cè)器B ；所述分光鏡位于所述反射鏡的下方，二者之間平行，二者與水平面之間均呈45度角，第一探測(cè)器A位于與分光鏡的一側(cè)，第二探測(cè)器B位于反射鏡的一側(cè)；光束發(fā)散角檢測(cè)裝置的分光鏡與下電極的通孔對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備一體化光纖激光準(zhǔn)直器的裝置，其特征在于所述上電極和下電極之間的間距為2 20毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備一體化光纖激光準(zhǔn)直器的裝置，其特征在于所述斗狀的套管最大處內(nèi)直徑為0. 5-15mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一體化光纖激光準(zhǔn)直器及其制作裝置。該光纖激光準(zhǔn)直器的光纖一端連接著激光器，另一端連接著斗狀的套管，套管內(nèi)設(shè)有液滴透鏡。該光纖激光準(zhǔn)直器的制作裝置包括透明或網(wǎng)狀的上電極、下電極、高頻交直流電源、固化機(jī)構(gòu)和光束發(fā)散角檢測(cè)裝置；所述下電極中部設(shè)有通孔，所述通孔的下端口內(nèi)設(shè)有定位凸環(huán)；所述固化機(jī)構(gòu)為環(huán)形紫外光源，且位于上電極和下電極之間；光束發(fā)散角檢測(cè)裝置位于上電極的上方。本實(shí)用新型準(zhǔn)直器準(zhǔn)的直效果好，大大降低了端面光能損耗，提高了能量傳輸閾值；本實(shí)用新型裝置將電場(chǎng)調(diào)控液滴面形、液滴微透鏡固化和透鏡面形與準(zhǔn)直效果實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)合起來(lái)，實(shí)時(shí)檢測(cè)準(zhǔn)直光束發(fā)散角，保證了制作與檢測(cè)同步，降低了廢品率。
文檔編號(hào)G02B27/30GK202013454SQ20112010034
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者吳朔, 曹兆樓, 王克逸, 郝鵬, 雷張?jiān)?申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)