一種光纖耦合輸出激光器光斑勻化裝置及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖耦合輸出激光器光斑勻化裝置及其制備方法，屬于光纖光學(xué)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)多模光纖輸出的半導(dǎo)體激光在很多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，比如激光打標(biāo)、激光切害I]、激光照明、半導(dǎo)體激光器泵浦固體激光器等。在很多應(yīng)用方面都要求光束分布均勻，由于激光在多模光纖中傳輸時(shí)具有多種高階模分布形式，導(dǎo)致輸出激光束存在光斑帶環(huán)、分布不均的現(xiàn)象，且光束之間相互干涉，形成任意性的干涉影像點(diǎn)，稱(chēng)為“散斑”。而夜視、照明等領(lǐng)域要求光斑均勻，無(wú)散斑現(xiàn)象，所以多模光纖輸出的激光在該系列領(lǐng)域使用時(shí)，存在一定的局限性。
[0003]使多模光纖輸出激光束光斑更均勻可以通過(guò)對(duì)光纖進(jìn)行盤(pán)繞、施加應(yīng)力等方法來(lái)改變激光在光纖中的傳輸模式分布，從而改善光斑分布。例如，中國(guó)專(zhuān)利文件CN101630045公開(kāi)了一種改善多模光纖輸出光束空間分布的裝置，該裝置由兩個(gè)相對(duì)放置的具有起伏面的工件構(gòu)成，工件中間夾持一段光纖，通過(guò)對(duì)這兩個(gè)工件施加壓力，使傳輸激光的多模光纖在很短的長(zhǎng)度上受到單點(diǎn)、多點(diǎn)或連續(xù)分布的外應(yīng)力，改變光在多模光纖內(nèi)的傳播模式分布，從而達(dá)到勻化光斑的效果。該方法用外力對(duì)光纖進(jìn)行擠壓，易造成光纖損傷和能量損耗，且在傳輸光纖上增加擠壓裝置，影響產(chǎn)品外觀。
[0004]專(zhuān)利201310414162.5，公開(kāi)了一種通過(guò)對(duì)光纖進(jìn)行熔融加工來(lái)制造對(duì)光斑勻化器的方法。該方法的主要技術(shù)方案是將光纖涂覆層去除，然后對(duì)去除涂覆層的部位進(jìn)行1300?1500°C熱處理，使去除涂覆層的光纖達(dá)到熔融狀態(tài)后，待其冷卻。光纖內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一些因熱處理而出現(xiàn)的隨機(jī)分布的微米級(jí)結(jié)晶點(diǎn)，利用光束通過(guò)這些結(jié)晶點(diǎn)的散射來(lái)實(shí)現(xiàn)光斑勻化的效果。但是該方法將光纖纖芯和包層一起熔融，光束經(jīng)結(jié)晶點(diǎn)散射出纖，出纖后改變了激光的原有發(fā)散角。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利103364956A(CN201210088322.7)提出了一種通過(guò)給光纖施加應(yīng)力改善光纖輸出激光光束的空間分布，來(lái)對(duì)出纖光束進(jìn)行勻化消散斑的方法和裝置。該方法是由震動(dòng)馬達(dá)帶給光纖輕微的震動(dòng)來(lái)勻化照射面上的干涉散斑。該裝置包括底座、光纖、光纖壓緊器、震動(dòng)源，其主要缺點(diǎn)是外加震動(dòng)裝置增加了激光器的體積，影響其使用靈活性。
[0006]美國(guó)專(zhuān)利文件6810175提出了一種勻化輸出光束能量，使光斑變?yōu)槠巾敼獍叩姆椒āＴ摲椒ǖ闹饕夹g(shù)方案是將激光先耦合進(jìn)一根漸變光纖的一端，而漸變光纖的另一端與數(shù)值孔徑較大的階躍光纖相熔接，同時(shí)對(duì)階躍光纖進(jìn)行彎曲盤(pán)繞，對(duì)模式進(jìn)行混合，使輸出激光能量均勻分布，從而得到平頂分布光斑。該裝置的缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)方式復(fù)雜，所需裝置體積大，安裝難度大，不利于批量生產(chǎn)。
[0007]中國(guó)專(zhuān)利文件CN102012564A提出了一種光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光器輸出光斑勻化方法，是將混模材料的一端固定到插芯上，然后把光纖與混模材料纏繞在一起，同時(shí)觀察光斑，使其無(wú)暗心、無(wú)光環(huán)和手電筒現(xiàn)象，最后固定兩者的相對(duì)位置，安裝上連接頭并套上保護(hù)套管。該方法在光纖保護(hù)套管內(nèi)增加混模材料增大了套管直徑，激光器尾纖的硬度也會(huì)大大增加，使用時(shí)不易彎折，因此降低了激光器擺放位置的靈活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種光纖耦合輸出激光器光斑勻化的裝置。應(yīng)用本發(fā)明能有效改善光斑帶環(huán)、散斑現(xiàn)象，對(duì)光斑進(jìn)行勻化。
[0009]本發(fā)明還提供一種上述裝置的制備方法。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]一種光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光器光斑勻化裝置，包括軸向穿過(guò)柔性管的光纖，在所述柔性管外部設(shè)置有與所述光纖共軸安裝的保護(hù)管。
[0012]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述光纖直徑為100-1000 μ m。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述柔性管內(nèi)，所述光纖通過(guò)兩個(gè)固定端垂直于光纖方向安裝在柔性管內(nèi)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述固定端為膠或金屬卡環(huán)，所述膠為環(huán)氧樹(shù)脂。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述柔性管為熱縮管或具有受熱收縮特性的PVC管。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述柔性管為封閉圓筒。
[0017]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述保護(hù)管是聚氯乙烯(即PVC)材料。
[0018]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述保護(hù)管是帶鎧甲的圓筒狀管套。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述保護(hù)管直徑大于柔性管直徑。
[0020]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述保護(hù)管的兩端各通過(guò)一個(gè)連接頭將所述光纖固定。
[0021]一種上述光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光器光斑勻化裝置的制備方法，包括以下步驟:
[0022](I)將光纖穿入柔性管中，在柔性管的兩端各露出一段長(zhǎng)5cm的圓柱狀光纖，將該柔性管的兩端與光纖用膠或金屬卡環(huán)固定安裝；
[0023](2)將固定有柔性管的光纖加熱；
[0024](3)將加熱后的固定有柔性管的光纖放入比光纖短約4cm的保護(hù)管中；
[0025](4)將光纖兩端各去掉長(zhǎng)5cm的涂覆層,露出裸光纖；
[0026](5)將上述露出的圓柱形裸光纖穿入灌膠的連接頭中，兩端各露出部分裸光纖，并將連接頭和保護(hù)管固定；
[0027](6)將穿好光纖的連接頭放在固化爐上，130°C溫度下固化lOmin，使膠水固化；
[0028](7)固化后，將露出在連接頭外部的圓柱形光纖去掉，形成光纖端面，對(duì)光纖端面進(jìn)行研磨，得到與光纖中心軸垂直的光學(xué)平面，制成勻化器；
[0029](8)使用時(shí)，將所述勻化器的一端直接與激光器耦合或用法蘭與激光器模組連接頭對(duì)接。
[0030]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟⑵中光纖放入80_100°C的烘箱中加熱10_20min。
[0031]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(5)中露出部分裸光纖的長(zhǎng)度為l_5mm。
[0032]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述連接頭為常用的FC插芯、FC插芯、SMA插芯或ST插芯。
[0033]本發(fā)明的有益效果:
[0034]1、本發(fā)明的光纖耦合輸出激光器光斑勻化裝置通過(guò)對(duì)柔性管加熱，使得柔性管受熱收縮，相當(dāng)于給套在柔性管內(nèi)的光纖施加應(yīng)力，從而致使光纖發(fā)生均勻、連續(xù)的形變，該形變會(huì)改變光纖內(nèi)部激光能量在各個(gè)模式中的分布，使光在多模光纖各個(gè)模式的分布更加均勻，從而使輸出光束的光斑更加均勻，改善帶環(huán)、散斑現(xiàn)象。
[0035]2、施加應(yīng)力的范圍可以是光纖的全部長(zhǎng)度上，也可以是部分長(zhǎng)度上，從外觀上看不出任何改變，因此更加方便、實(shí)用。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1是固定好柔性管的光纖；
[0037]圖2是加熱后光纖在柔性管內(nèi)的分布狀態(tài)圖；
[0038]圖3是將加熱后的光纖裝好連接頭的圖示；
[0039]圖4是實(shí)施例所述光纖對(duì)光束的勻化光斑的效果圖；
[0040]圖5是對(duì)比例述光纖對(duì)光束的勻化光斑的效果圖；
[0041]圖中:1、光纖；2、柔性管；3、固定端；4、保護(hù)管；5、連接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明，但不限于此。
[0043]實(shí)施例1、
[0044]如圖1-3所示，一種光纖耦合輸出半導(dǎo)體激光器光斑勻化裝置，包括軸向穿過(guò)柔性管2的光纖1，在所述柔性管2外部設(shè)置