專利名稱：一種大功率半導體激光器的光纖耦合裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光纖耦合裝置，特別涉及一種大功率半導體激光器中使用的 光纖耦合裝置。
背景技術：
半導體激光器具有電光轉(zhuǎn)換效率高、體積小、壽命長、功耗低、可靠性高等優(yōu)點，與 傳統(tǒng)的固體及氣體激光器相比有很大的優(yōu)勢，在國防、工業(yè)、科研領域都得到了廣泛的應 用。隨著輸出功率的不斷提高，半導體激光器的應用領域也隨之不斷擴大，特別是隨著工業(yè) 加工領域?qū)Υ蠊β始す庑枨蟮牟粩嘣鲩L，半導體激光器在激光市場中的份額進一步增加。 近年來，隨著大功率半導體激光器電光轉(zhuǎn)換效率的提高、輸出光束質(zhì)量的改善和輸出功率 的增加，越來越多得被直接應用于材料加工領域，以達到提高穩(wěn)定性、減少能源消耗和降低 運行、維護成本的目的，在許多領域甚至已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的固體和C02激光器。但是半導體激光器自身的光束質(zhì)量差，限制了其在很多領域的直接應用。設計一 種合理的半導體激光光纖耦合裝置，將高光束質(zhì)量大功率半導體激光進行光纖進行傳輸， 從而擴展其應用范圍，意義重大。

實用新型內(nèi)容本實用新型鑒于上述問題而做出，其目的在于提供一種大功率半導體激光器的光 纖耦合裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)將大功率半導體激光耦合進傳能光纖，降低光功率的損耗，而且更易 于裝配和調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的一實施方式涉及的大功率半導體激光器的光纖 耦合裝置，包括耦合座，作為該耦合裝置的外殼，內(nèi)部開設有空腔；光纖接頭，安裝在上述 耦合座的激光出射側(cè)的端面上，在其中心部沿著橫向開設有可插入傳能光纖的通孔；聚焦 透鏡組，與上述光纖接頭的朝向上述耦合座的上述通孔一端相對著設在上述該耦合座的空 腔內(nèi)，在該聚焦透鏡組的外周結合設置有內(nèi)筒，在上述內(nèi)筒的外周上結合設置有外筒；三個 調(diào)節(jié)螺母，沿上述耦合座的徑向穿通該耦合座的殼體設置，并且相互隔著規(guī)定角度設置，可 沿上述耦合座的徑向調(diào)節(jié)上述聚焦透鏡組的位置；透鏡組位置調(diào)節(jié)機構，由位于上述聚焦 透鏡組的外筒與上述耦合座內(nèi)壁之間的螺栓頭和螺栓桿構成，沿著上述聚焦透鏡組的光軸 方向設置，可沿上述耦合座的軸向調(diào)節(jié)上述聚焦透鏡組的位置。此外，所述耦合座的入口為激光聚焦光斑的入射口，出口處能與標準的傳能光纖 接頭匹配。其特征還在于，耦合座內(nèi)部冷卻水通道，用于給耦合裝置散熱，防止照射在耦合 座上的雜散光形成熱積累影響器件的精度。所述光纖接頭是指國際上應用最廣的Optoscand公司生產(chǎn)的與其傳能光纖匹配 的bayonet光纖接頭。另外，所述外筒的內(nèi)部為精密加工的通孔，外筒的內(nèi)徑與內(nèi)筒的外徑緊密配合；其 特征還在于，外筒的尾部有一限位銷，用于限制外筒的旋轉(zhuǎn)；外筒的筒徑中部有一個長度為IOmm左右的通槽，寬度與內(nèi)筒柱的外徑相等，用于調(diào)整聚焦透鏡組的前后位置；外筒的筒 徑外側(cè)靠近出口的位置，有一錐形環(huán)，用于限制外筒的前后位置。內(nèi)筒的內(nèi)部是聚焦透鏡組的裝配位置；內(nèi)筒的外徑與外筒的內(nèi)徑精密配合；內(nèi)筒 位于外筒的內(nèi)部，內(nèi)筒壁上有一螺紋孔，與內(nèi)筒柱上的螺紋孔匹配，內(nèi)筒柱通過外筒的通槽 安裝在內(nèi)筒上，可以調(diào)整內(nèi)筒在外筒內(nèi)部前后調(diào)節(jié)。
螺栓頭的內(nèi)部攻有螺紋，與螺栓桿的螺紋匹配，外部為圓柱面，一頭的側(cè)壁打有限 位槽和定位孔。螺栓桿的一側(cè)是外螺紋，頂端有“一”字槽，另一側(cè)是兩個短限位柱，用于內(nèi)筒柱的 限位，螺栓桿的中部有一個長的限位柱，用于自身限位。彈簧帽的一端開孔，一端封閉，中間孔的直徑為剛好放進彈簧，封閉的一端外側(cè)有 一外凸的半球狀端帽。彈簧套為一端開口一端封閉的桶狀結構，外部攻有外螺紋，彈簧套內(nèi)壁直徑與彈 簧帽外壁直徑匹配，彈簧套的封閉端口外側(cè)有“一”字或者“十”字槽。還可以設有鎖母，其內(nèi)螺紋與調(diào)節(jié)母的外螺紋匹配，用于鎖緊調(diào)節(jié)母。所述調(diào)節(jié)母的外側(cè)攻有外螺紋，內(nèi)側(cè)有孔狀結構，孔的直徑為剛好放進彈簧，調(diào)節(jié) 母的一端為外六角結構，中心攻有內(nèi)螺紋。所述調(diào)節(jié)桿采用螺桿結構，螺紋與調(diào)節(jié)母的內(nèi)螺紋配合。所述螺母的內(nèi)螺紋與調(diào)節(jié)桿的螺紋配合，用于鎖緊調(diào)節(jié)桿。本實用新型裝置通過調(diào)節(jié)螺桿、螺栓桿、彈簧套等結構，可以實現(xiàn)聚焦透鏡組的上 下、左右、前后移動，調(diào)整最佳位置，使焦點正好聚焦耦合進傳能光纖，實現(xiàn)與光纖的充分耦
I=I O

圖1是表示本實用新型涉及的大功率半導體激光器的光纖耦合裝置內(nèi)部結構的 縱向剖視圖。圖2是表示本實用新型涉及的大功率半導體激光器的光纖耦合裝置的立體圖。圖3是表示本實用新型涉及的大功率半導體激光器的光纖耦合裝置的橫向剖視 圖。附圖標記說明1、耦合座，2、光纖接頭，3、外筒，4、內(nèi)筒，5、聚焦透鏡組，6、內(nèi)筒柱，7、螺栓頭，8、螺栓桿，9、彈簧，10、彈簧帽，11、彈簧套，12、鎖母，13、調(diào)節(jié)母，14、調(diào)節(jié)桿，15、螺母，16、傳能光纖，17、緊固螺釘。
具體實施方式

以下結合附圖，具體說明本實用新型的實施方式。光纖耦合的原理是大功率半導體激光光束經(jīng)過光學變換后入射到光纖耦合裝置 中，聚焦透鏡組將光束聚焦點會聚在光纖端面處，通過調(diào)節(jié)耦合裝置，使焦點與光纖端面中 心重合，實現(xiàn)光纖與光源的充分耦合。本實用新型光纖耦合裝置內(nèi)部結構如圖1所示，其包括耦合座，作為該耦合裝置 的外殼，內(nèi)部開設有空腔；光纖接頭，安裝在上述耦合座的激光出射側(cè)的端面上，在其中心 部沿著橫向開設有可插入傳能光纖的通孔；聚焦透鏡組，與上述光纖接頭的朝向上述耦合 座的上述通孔一端相對著設在上述該耦合座的空腔內(nèi)，在該聚焦透鏡組的外周結合設置有 內(nèi)筒，在上述內(nèi)筒的外周上結合設置有外筒；三個調(diào)節(jié)螺母，沿上述耦合座的徑向穿通該耦 合座的殼體設置，并且相互隔著規(guī)定角度設置，可沿上述耦合座的徑向調(diào)節(jié)上述聚焦透鏡 組的位置；透鏡組位置調(diào)節(jié)機構，由位于上述聚焦透鏡組的外筒與上述耦合座內(nèi)壁之間的 螺栓頭和螺栓桿構成，沿著上述聚焦透鏡組的光軸方向設置，可沿上述耦合座的軸向調(diào)節(jié) 上述聚焦透鏡組的位置。上述光纖耦合裝置的具體裝配過程為將螺栓桿8擰入螺栓頭7，從耦合座的前 方整體塞入耦合座1，然后通過緊固螺釘17將螺栓頭7限位。將聚焦透鏡組安裝到內(nèi)筒4 中，將內(nèi)筒4嵌套到外筒3中，內(nèi)筒4的螺紋孔對準外筒3中的通槽，將內(nèi)筒柱6透過外筒 3的通槽，與內(nèi)筒4上的螺紋孔相連。將裝配好的外筒組件小心放入耦合座的內(nèi)孔中，外筒 3筒徑外側(cè)靠近出口的位置的錐形環(huán)的平面緊貼耦合座內(nèi)部的限位壁，旋轉(zhuǎn)裝配好的外筒 組件，調(diào)整螺栓桿8的前后位置，使內(nèi)筒柱6的一端嵌入到螺栓桿8的兩個限位柱之間，然 后在耦合座底部旋入兩個螺釘，擋在外筒尾部限位銷的兩側(cè)，使外筒不能大角度旋轉(zhuǎn)，防止 內(nèi)筒柱6從兩個限位柱中間滑出。將彈簧9套入彈簧帽10和彈簧套11之間，從耦合座的 底部擰入耦合座1，彈簧帽頂部的半圓球頂在外筒錐形環(huán)的錐面上；將彈簧9套入彈簧帽10 和調(diào)節(jié)母13之間，從耦合座的頂部兩側(cè)擰入耦合座1，彈簧帽頂部的半圓球頂在外筒錐形 環(huán)的錐面上，然后用鎖母12將調(diào)節(jié)母鎖定在合適的位置。將調(diào)節(jié)桿14擰入調(diào)節(jié)母13，調(diào)整 的合適的位置，用螺母15將其鎖定。聚焦透鏡組的前后移動是通過調(diào)整螺栓桿8的前后位置，從而帶動內(nèi)筒中的聚焦 透鏡組前后移動來實現(xiàn)的，如圖1所示，具體實現(xiàn)過程為將聚焦透鏡組安裝在內(nèi)筒4中，內(nèi) 筒4的外壁與外筒3的內(nèi)壁緊密相連，內(nèi)筒4可以在外筒3中前后滑動，內(nèi)筒4通過螺紋孔 與內(nèi)筒柱6相連，內(nèi)筒柱6透過外筒3的通槽，上端與螺栓桿8后端的兩個限位柱相連，內(nèi) 筒柱6被精確限位在螺栓桿8的兩個限位柱之間，螺栓桿8外面套有螺栓頭7，通過螺紋連 接，螺栓頭7通過直孔塞入耦合座中，用緊固螺釘17將螺栓頭7進行限位，用一字改錐插入 螺栓桿頂端的“一”字槽，擰動改錐，可以將螺栓桿8前后移動，螺栓桿8頂端的限位柱通過 旋轉(zhuǎn)帶動內(nèi)筒柱6前后移動，從而使固定在內(nèi)筒中的聚焦透鏡組可以前后調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到合 適的位置后，通過緊固螺釘17將螺栓桿8鎖緊即可固定聚焦透鏡組的前后位置。 聚焦透鏡組上下和左右的移動是通過調(diào)整彈簧套11、調(diào)節(jié)母13、調(diào)節(jié)桿14使外筒 3整體移動來實現(xiàn)的，如圖3所示，具體實現(xiàn)過程為聚焦透鏡組安裝在內(nèi)筒4中，內(nèi)筒4嵌 套在外筒3中，可以前后移動，外筒3筒徑外側(cè)靠近出口的位置的錐形環(huán)的平面緊貼，用于 限制外筒不能向前移動，外筒3錐形環(huán)的錐面被兩個成120°角調(diào)節(jié)桿14和彈簧帽11頂住，使外筒3不能向后移動。 該實用新型的耦合裝置可以方便的調(diào)整聚焦鏡的前后、上下、左右位置，通過調(diào)整 聚焦透鏡組的位置，可以將經(jīng)過透鏡組的光會聚到焦點入射到光纖端面上，從而實現(xiàn)光源 與光纖的充分耦合。此外，在耦合座內(nèi)部還設有對上述光纖耦合裝置進行散熱的冷卻水通道，以防止 照射在耦合座上的雜散光形成熱積累影響器件的精度。如上參照附圖以示例的方式描述了本實用新型所述的線纜卡具。但是，本領域技 術人員應當理解，對于上述本實用新型所提出的電纜卡具，還可以在不脫離本實用新型內(nèi) 容的基礎上做出各種改進。因此，本實用新型的保護范圍應當由所附的權利要求書的內(nèi)容確定。
權利要求1.一種大功率半導體激光器的光纖耦合裝置，其特征在于，包括 耦合座，作為該耦合裝置的外殼，內(nèi)部開設有空腔；光纖接頭，安裝在上述耦合座的激光出射側(cè)的端面上，在其中心部沿著橫向開設有可 插入傳能光纖的通孔；聚焦透鏡組，與上述光纖接頭的朝向上述耦合座的上述通孔一端相對著設在上述該耦 合座的空腔內(nèi)，在該聚焦透鏡組的外周結合設置有內(nèi)筒，在上述內(nèi)筒的外周上結合設置有 外筒；三個調(diào)節(jié)螺母，沿上述耦合座的徑向穿通該耦合座的殼體設置，并且相互隔著規(guī)定角 度設置，可沿上述耦合座的徑向調(diào)節(jié)上述聚焦透鏡組的位置；透鏡組位置調(diào)節(jié)機構，由位于上述聚焦透鏡組的外筒與上述耦合座內(nèi)壁之間的螺栓頭 和螺栓桿構成，沿著上述聚焦透鏡組的光軸方向設置，可沿上述耦合座的軸向調(diào)節(jié)上述聚 焦透鏡組的位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的大功率半導體激光器的光纖耦合裝置，其特征在于，在耦合 座內(nèi)部還設有對上述光纖耦合裝置進行散熱的冷卻水通道。
專利摘要提供一種大功率半導體激光器的光纖耦合裝置，其包括耦合座，作為該耦合裝置的外殼，內(nèi)部開設有空腔；光纖接頭，安裝在上述耦合座的激光出射側(cè)的端面上；聚焦透鏡組，與上述光纖接頭的朝向上述耦合座的上述通孔一端相對著設在上述該耦合座的空腔內(nèi)，在該聚焦透鏡組的外周結合設置有內(nèi)筒，在上述內(nèi)筒的外周上結合設置有外筒；三個調(diào)節(jié)螺母；透鏡組位置調(diào)節(jié)機構，由位于上述聚焦透鏡組的外筒與上述耦合座內(nèi)壁之間的螺栓頭和螺栓桿構成，沿著上述聚焦透鏡組的光軸方向設置。能夠?qū)崿F(xiàn)大功率半導體激光耦合進出傳能光纖，提高了耦合效率，而且易于裝配和調(diào)節(jié)。
文檔編號G02B6/42GK201887329SQ20102066716
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權日2010年12月17日
發(fā)明者吳翔, 辛立軍 申請人:揚州科萊斯激光技術有限公司