本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種光纖端面的加工裝置和加工方法。

背景技術(shù)：

近年來，擁有高精細(xì)度和小的模式體積的光學(xué)諧振腔由于具有尺寸微小、可調(diào)諧、可直接光纖耦合和集成度高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了增強(qiáng)光和物質(zhì)相互作用的有力工具。

現(xiàn)有技術(shù)中通過把光纖端面加工成凹面，然后將兩個(gè)凹面的光纖端面組合，來構(gòu)成一個(gè)微米尺寸的光學(xué)諧振腔。由于這種光學(xué)諧振腔的尺寸比傳統(tǒng)的光學(xué)諧振腔的尺寸至少小兩個(gè)數(shù)量級，因此，其具有非常廣闊的應(yīng)用前景。但是，現(xiàn)有的加工方法只能將光纖端面加工成特定形狀的凹面，從而限制了光纖凹面構(gòu)成的微型光學(xué)諧振腔即光纖微腔的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種光纖端面的加工裝置和加工方法，以將光纖端面加工成不同曲率半徑的凹球面或凹橢球面，以擴(kuò)大光纖微腔的應(yīng)用范圍。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種光纖端面的加工裝置，包括可調(diào)諧激光器以及依次設(shè)置在所述可調(diào)諧激光器出光光路上的空間濾波器、脈沖發(fā)生器、方向調(diào)節(jié)器、第一透鏡和光纖；

所述可調(diào)諧激光器用于產(chǎn)生連續(xù)輸出的激光；

所述空間濾波器用于濾除所述激光中的高階橫模光，保留所述激光中的基橫模光；

所述脈沖發(fā)生器用于將所述連續(xù)輸出的激光調(diào)整為不連續(xù)輸出的激光脈沖，并使所述激光脈沖的脈寬為預(yù)設(shè)脈寬；

所述方向調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)所述激光脈沖的傳輸方向，以獲得具有預(yù)設(shè)光斑軌跡的激光脈沖；

所述第一透鏡用于將所述激光脈沖聚焦到所述光纖的端面，以采用具有所述預(yù)設(shè)光斑軌跡的激光脈沖對所述光纖的端面進(jìn)行加工。

優(yōu)選的，所述空間濾波器包括依次設(shè)置在所述可調(diào)諧激光器出光光路上的第二透鏡和具有通孔的遮光板；

所述第二透鏡用于將所述激光聚焦到所述遮光板的通孔中，以通過所述通孔濾除所述激光中的高階橫模光，保留所述激光中的基橫模光。

優(yōu)選的，所述脈沖發(fā)生器為快門；所述方向調(diào)節(jié)器為擺鏡；

所述快門按照第一預(yù)設(shè)頻率開關(guān)，以將所述連續(xù)輸出的激光轉(zhuǎn)換為所述不連續(xù)輸出的激光脈沖；

所述擺鏡按照預(yù)設(shè)擺動方向和第二預(yù)設(shè)頻率擺動，以調(diào)節(jié)所述激光脈沖的傳輸方向，并獲得具有預(yù)設(shè)光斑軌跡的激光脈沖。

優(yōu)選的，還包括：

與所述快門和擺鏡連接的控制器；

所述控制器用于根據(jù)所述第一預(yù)設(shè)頻率控制所述快門的開關(guān)，根據(jù)所述預(yù)設(shè)擺動方向和第二預(yù)設(shè)頻率控制所述擺鏡的擺動；

所述第一預(yù)設(shè)頻率與所述第二預(yù)設(shè)頻率相等。

優(yōu)選的，還包括：

設(shè)置在所述可調(diào)諧激光器和所述空間濾波器之間的分束鏡；

所述分束鏡用于將部分所述激光反射至所述空間濾波器，將其他部分所述激光透射至功率計(jì)；

所述功率計(jì)用于對所述可調(diào)諧激光器的功率進(jìn)行測量。

優(yōu)選的，還包括：

光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)用于調(diào)控所述光纖的空間位置。

優(yōu)選的，所述光學(xué)系統(tǒng)包括調(diào)整臺、第一顯微鏡、電控翻轉(zhuǎn)鏡和第二顯微鏡；

所述調(diào)整臺用于夾持和固定所述光纖，以及，調(diào)整所述光纖在第一方向和第二方向上的位置，所述第二方向與所述第一方向垂直；

所述第一顯微鏡和所述電控翻轉(zhuǎn)鏡用于觀察所述光纖在所述第二方向上的位置；

所述第二顯微鏡用于觀察所述光纖在所述第一方向上的位置。

優(yōu)選的，應(yīng)用于如上任一項(xiàng)所述的加工裝置，包括：

利用可調(diào)諧激光器產(chǎn)生連續(xù)輸出的激光；

利用空間濾波器濾除所述激光中的高階橫模光，保留所述激光中的基橫模光；

利用脈沖發(fā)生器將所述連續(xù)輸出的激光轉(zhuǎn)換為不連續(xù)輸出的激光脈沖，并使所述激光脈沖的脈寬為預(yù)設(shè)脈寬；

利用方向調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)所述激光脈沖的傳輸方向，以獲得具有預(yù)設(shè)光斑軌跡的激光脈沖；

利用第一透鏡將所述激光脈沖聚焦到所述光纖的端面，以采用具有所述光斑軌跡的激光脈沖對所述光纖的端面進(jìn)行加工。

優(yōu)選的，當(dāng)所述加工裝置還包括分束鏡和功率計(jì)時(shí)，還包括：

利用所述分束鏡將部分所述激光反射至所述空間濾波器，將其他部分所述激光透射至所述功率計(jì)；

利用所述功率計(jì)對所述激光器的功率進(jìn)行測量。

優(yōu)選的，當(dāng)所述加工裝置還包括光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，還包括：

利用所述光學(xué)系統(tǒng)調(diào)控所述光纖的空間位置。

優(yōu)選的，當(dāng)所述光學(xué)系統(tǒng)包括調(diào)整臺、第一顯微鏡、電控翻轉(zhuǎn)鏡和第二顯微鏡時(shí)，利用光學(xué)系統(tǒng)調(diào)控所述光纖的空間位置包括：

利用所述調(diào)整臺夾持和固定所述光纖；

利用所述第一顯微鏡和所述電控翻轉(zhuǎn)鏡觀察所述光纖在第二方向上的位置，利用所述第二顯微鏡觀察所述光纖在第一方向上的位置；

利用所述調(diào)整臺調(diào)整所述光纖在所述第一方向和所述第二方向上的位置，所述第二方向與所述第一方向垂直。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明所提供的光纖端面的加工裝置和加工方法，通過脈沖發(fā)生器將連續(xù)輸出的激光調(diào)整為不連續(xù)輸出的激光脈沖，并使激光脈沖的脈寬為預(yù)設(shè)脈寬，通過方向調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)激光脈沖的傳輸方向，以獲得具有預(yù)設(shè)光斑軌跡的激光脈沖，激光脈沖經(jīng)過第一透鏡聚焦后，在光纖端面形成點(diǎn)、線、圓或橢圓等形狀的預(yù)設(shè)光斑軌跡，從而可以將光纖端面加工成各種面型的端面，如凹球面和凹橢球面等面型的端面；

并且，通過調(diào)節(jié)激光的功率、激光脈沖的預(yù)設(shè)脈寬和預(yù)設(shè)光斑軌跡以及第一透鏡和光纖之間的距離可以將光纖端面加工成不同曲率半徑的凹球面或凹橢球面，從而擴(kuò)大了光纖微腔的應(yīng)用范圍。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光纖端面的加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種光纖端面的加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一種光纖端面的加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為單個(gè)激光脈沖的光斑在光纖的端面的位置示意圖；

圖5為圖4所示的光纖沿軸線的截面示意圖；

圖6為凹球面的曲率半徑隨單個(gè)激光脈沖的功率變化的關(guān)系示意圖；

圖7為預(yù)設(shè)光斑軌跡為直線的光斑在光纖的端面的位置示意圖；

圖8為圖7所示的光纖沿軸線的截面示意圖；

圖9為凹橢球面的橢率隨激光脈沖間隔變化的關(guān)系示意圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光纖端面的加工方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光纖端面的加工裝置，如圖1所示，該加工裝置包括可調(diào)諧激光器10以及依次設(shè)置在可調(diào)諧激光器10出光光路上的空間濾波器11、脈沖發(fā)生器12、方向調(diào)節(jié)器13、第一透鏡14和光纖15。

其中，可調(diào)諧激光器10用于產(chǎn)生連續(xù)輸出的激光。可選地，該可調(diào)諧激光器10為功率可調(diào)的二氧化碳激光器，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，可調(diào)諧激光器10還可以為其他類型的激光器。進(jìn)一步可選地，本實(shí)施例中的可調(diào)諧激光器10為型號為Firestar-V40型號的激光器，其波長為10.6μm，該激光器具有較大的功率、較好的光束質(zhì)量以及穩(wěn)定性。

如圖1所示，本實(shí)施例中的空間濾波器11包括依次設(shè)置在可調(diào)諧激光器10出光光路上的第二透鏡110和具有通孔111a的遮光板111。其中，第二透鏡110用于將激光聚焦到遮光板111的通孔中，以通過通孔111a濾除激光中的高階橫模光，保留激光中的基橫模光。由于保留基橫模光的激光為高斯光束，具有能量分布的圓對稱性，因此，可以在光纖15的端面獲得能量圓對稱性分布的光斑。

可選地，本實(shí)施例中的第二透鏡110為長焦硒化鋅透鏡。進(jìn)一步可選地，第二透鏡110為型號為LB7887-F型號的透鏡，該透鏡的焦距f＝200mm，可以使得激光在其焦點(diǎn)處形成較大尺寸的光斑，從而有利于利用遮光板111的通孔111a濾除基橫模之外的空間模式，獲得能量分布旋轉(zhuǎn)對稱的光斑。

本實(shí)施例中，遮光板111為P800S型號的小孔遮光板，其通孔110a的大小為透過通孔110a后的衍射光斑大小的一半，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，可以采用其他型號的遮光板，只要其通孔110a的尺寸比衍射光斑的尺寸小即可。

本實(shí)施例中，可以根據(jù)公式D＝λf/r計(jì)算得到衍射光斑的大小，其中，D為衍射光斑的直徑，λ為激光的波長，r為入射光斑的半徑即透過第二透鏡110后照射到通孔110a上的光斑的半徑。

本實(shí)施例中，脈沖發(fā)生器12優(yōu)選為快門，方向調(diào)節(jié)器13優(yōu)選為擺鏡?？蛇x地，本實(shí)施例中的快門為SH1/M型號的快門，該快門的控制器為SC10型號的控制器，其最短的打開時(shí)間為10ms，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，可以為其他類型的光快門，但是，快門必須要承受一定的功率，且快門的最短打開時(shí)間要能夠達(dá)到10ms～50ms?？蛇x地，本實(shí)施例中的擺鏡為S-330.2SD型號的壓電陶瓷偏擺鏡，該擺鏡的控制器為E-727.3SD型號的控制器，該擺鏡具有較高的精密度和良好的穩(wěn)定性，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，可以采用其他類型和型號的擺鏡。

其中，快門按照第一預(yù)設(shè)頻率開關(guān)，當(dāng)快門打開時(shí)，激光通過，當(dāng)快門關(guān)閉時(shí)，激光截止，因而，快門可以將連續(xù)輸出的激光轉(zhuǎn)換為不連續(xù)輸出的激光脈沖。并且，通過控制快門的開關(guān)頻率即打開的時(shí)間和關(guān)閉的時(shí)間，可以控制激光脈沖的脈寬時(shí)間即脈寬為預(yù)設(shè)脈寬。可選地，快門的開關(guān)時(shí)間為10ms～100ms。進(jìn)一步地，快門的第一預(yù)設(shè)頻率大于快門的開關(guān)時(shí)間。

擺鏡包括驅(qū)動部件和反射鏡，該反射鏡為鏡面粘貼有鍍金的全反鏡?？蛇x地，該反射鏡為NB1-L01型號的反射鏡，其具有長期穩(wěn)定性，且反射率高達(dá)99％，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，其可以采用其他類型的反射鏡。

本實(shí)施例中，如圖1所示，驅(qū)動部件可以驅(qū)動全反鏡沿第一方向a和第二方向b擺動，以使入射到全反鏡的激光脈沖以不同的空間角度出射，即可以調(diào)節(jié)入射到全反鏡的激光脈沖的傳輸方向。可選地，該驅(qū)動部件可以為驅(qū)動電機(jī)等。當(dāng)擺鏡按照預(yù)設(shè)擺動方向(如第一方向a或第二方向b)和第二預(yù)設(shè)頻率擺動時(shí)，可以獲得具有預(yù)設(shè)光斑軌跡的激光脈沖。當(dāng)?shù)诙A(yù)設(shè)頻率等于零即全反鏡不擺動時(shí)，光斑軌跡為點(diǎn)；當(dāng)?shù)诙A(yù)設(shè)頻率大于零即全反鏡按照預(yù)設(shè)擺動方向擺動時(shí)，光斑軌跡可以為直線、圓形或橢圓形等。

此外，本實(shí)施例中的光纖端面的加工裝置還包括與快門和擺鏡連接的控制器，該控制器用于根據(jù)第一預(yù)設(shè)頻率控制快門的開關(guān)，根據(jù)預(yù)設(shè)擺動反向和第二預(yù)設(shè)頻率控制擺鏡的擺動。可選的，該控制器為計(jì)算機(jī)加781438-01型號的數(shù)據(jù)采集卡，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，可以為其他型號的控制終端。

其中，激光脈沖的預(yù)設(shè)脈寬可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行限定，并且，還可以根據(jù)預(yù)設(shè)脈寬獲得快門的開關(guān)頻率即第一預(yù)設(shè)頻率，進(jìn)而可以通過控制器根據(jù)第一預(yù)設(shè)頻率控制快門打開和關(guān)閉。由于不同的光斑軌跡可以形成不同面型的光纖15的端面，因此，可以根據(jù)預(yù)設(shè)光斑軌跡獲得擺鏡的全反鏡的預(yù)設(shè)擺動方向和擺動頻率即第二預(yù)設(shè)頻率，進(jìn)而可以通過控制器根據(jù)預(yù)設(shè)擺動方向和第二預(yù)設(shè)頻率控制擺鏡的全反鏡進(jìn)行擺動。

可選地，本實(shí)施例中的第一預(yù)設(shè)頻率等于第二預(yù)設(shè)頻率，基于此，當(dāng)擺鏡擺動到一定的空間角度后，快門打開，擺鏡對通過快門的激光脈沖進(jìn)行反射，從而可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)空間角度對應(yīng)一個(gè)預(yù)設(shè)脈寬的激光脈沖。

本實(shí)施例中，第一透鏡14為材料硒化鋅的非球面透鏡?？蛇x地，第一透鏡14為AL72525-G型號的透鏡，其具有較小的像差，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此。通過快門和擺鏡后的激光脈沖通過第一透鏡14聚焦到光纖15的端面上，可以在端面獲得預(yù)設(shè)的光斑軌跡，如點(diǎn)、直線、圓形或橢圓形光斑軌跡，從而可以獲得不同面型的端面，如凹球面或凹橢球面的端面。

本實(shí)施例中，光纖15為普通的單模光纖或多模光纖，當(dāng)然也可以為光子晶體光纖等特種光纖。其中，在對光纖15的端面進(jìn)行處理之前，需要?jiǎng)冸x該端面處的涂覆層，剝離的長度一般不超過1cm，然后將待加工的端面磨平、清洗、烘干即可對獲得平整的光纖15的端面，進(jìn)而可以對光纖15的端面進(jìn)行加工處理。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖2所示，本發(fā)明另一實(shí)施例提供的光纖端面的加工裝置還包括設(shè)置在可調(diào)諧激光器10和空間濾波器11之間的分束鏡16。該分束鏡16用于將部分激光反射至空間濾波器11，將其他部分激光透射至功率計(jì)17；功率計(jì)17用于對可調(diào)諧激光器10的功率進(jìn)行測量，以監(jiān)測輸出激光的穩(wěn)定性，保證最終聚焦到光纖15的端面的激光能量的均勻性。

其中，分束鏡16為半反半透鏡，其透射和反射比例為1:1，其材料為硒化鋅。具體地，激光以45度角入射到分束鏡16，并以45度角出射?？蛇x地，分束鏡16為BSW710型號的分束鏡，功率計(jì)17為S305C或S314C型號的功率計(jì)，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，也可以采用其他類型的分束鏡和功率計(jì)?？蛇x地，本實(shí)施例中的功率計(jì)17探測到的激光能量約為1W～5W。

在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖3所示，本發(fā)明另一實(shí)施例提供的光纖端面的加工裝置還包括光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)用于調(diào)控光纖15的空間位置?？蛇x地，該光學(xué)系統(tǒng)包括調(diào)整臺18、第一顯微鏡19、電控翻轉(zhuǎn)鏡20和第二顯微鏡21。調(diào)整臺18用于夾持和固定光纖15，以及，調(diào)整光纖15在第一方向X和第二方向Y上的位置，第二方向Y與第一方向X垂直；第一顯微鏡19和電控翻轉(zhuǎn)鏡20用于觀察光纖15在第二方向Y上的位置，以保證光纖15的光軸與激光的光軸重合；第二顯微鏡21用于觀察光纖15在第一方向X上的位置，即觀察光纖15的端面與第一透鏡14的焦點(diǎn)之間的距離。

具體地，在對光纖15進(jìn)行剝離涂覆層等處理后，將光纖15夾持并固定在調(diào)整臺18上，固定后的光纖15的端面朝向激光的入射方向，然后利用第一顯微鏡19和電控翻轉(zhuǎn)鏡20觀察光纖15在第二方向Y上的位置，利用第二顯微鏡21觀察光纖15在第一方向X上的位置，之后利用調(diào)整臺18調(diào)整光纖15在第一方向X和第二方向Y上的位置，以保證光纖15的光軸和激光光束的光軸重合，保證光纖15的端面位于第一透鏡14的焦平面上。當(dāng)光纖15的空間位置調(diào)整完成后，將電控翻轉(zhuǎn)鏡20移出光路，并打開可調(diào)諧激光器10、快門和擺鏡等對光纖15的端面進(jìn)行加工處理。

本實(shí)施例中，調(diào)整臺18為五維平移臺，該五維平移臺包括三維調(diào)整架和二維調(diào)整架，此外，該二維調(diào)整架上還需組合一個(gè)的支架用于夾持光纖15。當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此，在其他實(shí)施例中，該調(diào)整臺18還可以為其他類型的調(diào)整臺。可選地，該三維調(diào)整架為BMT616D/M型號的調(diào)整架，二維調(diào)整架為KM100T型號的調(diào)整架，支架為SM1F1-250型號的支架；電控翻轉(zhuǎn)鏡20為8892-K-M型號的翻轉(zhuǎn)鏡，第一顯微鏡19和第二顯微鏡21為普通顯微鏡，該普通顯微鏡的物鏡是長焦大豎直孔徑物鏡，當(dāng)然，本發(fā)明并不僅限于此。

下面以預(yù)設(shè)光斑軌跡為點(diǎn)和直線為例對光纖15的端面的加工效果進(jìn)行說明。如圖4所示，圖4為單個(gè)激光脈沖的光斑在光纖15的端面的位置示意圖，其在光纖15的端面的光斑軌跡為點(diǎn)狀光斑，該點(diǎn)狀光斑位于光纖15的端面的中心。采用該光斑軌跡的激光脈沖對光纖15的端面進(jìn)行加工后，形成的端面為凹球面型的端面，如圖5所示，圖5為圖4所示的光纖15沿軸線的截面示意圖，此凹球面底部的曲率半徑為114μm?？蛇x地，當(dāng)光纖15為普通的單模光纖時(shí)，可以獲得的曲率半徑范圍為30μm-1500μm。

本實(shí)施例中，可以通過控制單個(gè)激光脈沖的功率、脈寬和聚焦在光纖15的端面的光斑的大小，控制形成的凹球面的曲率半徑。如圖6所示，圖6為凹球面的曲率半徑隨單個(gè)激光脈沖的功率變化的關(guān)系示意圖，隨著功率的不斷增大，凹球面的曲率半徑不斷減小。需要說明的是，在激光脈沖的功率變化的過程中，需保持激光脈沖的脈寬不變，還需保持光纖15的端面與第一透鏡14之間的距離不變，即保證光纖15的端面的光斑大小不變。

如圖7所示，圖7為預(yù)設(shè)光斑軌跡為直線的光斑在光纖15的端面的位置示意圖，依次傳輸?shù)焦饫w15的端面的多個(gè)激光脈沖的光斑組成直線狀的光斑軌跡。該直線可以由A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)構(gòu)成，也可以由A、B、C、D、E、E、D、C、B、A十個(gè)點(diǎn)構(gòu)成。采用該光斑軌跡的激光脈沖對光纖15的端面進(jìn)行加工后，形成的端面為凹球面型的端面。

如圖8所示，圖8為圖7所示的光纖15沿軸線的截面示意圖，其中，Ⅰ是沿著凹橢球面的長軸的截面示意圖，對應(yīng)的曲率半徑為Rmax＝137μm，Ⅱ是沿著凹橢球面的短軸的截面示意圖，對應(yīng)的曲率半徑為Rmin＝66μm，根據(jù)公式可以計(jì)算出凹橢球面的橢率為0.72。

本實(shí)施例中，可以通過控制多個(gè)激光脈沖的功率、脈寬、在端面聚焦光斑的大小以及光斑軌跡形狀，來控制凹橢球面的曲率半徑以及橢率大小。如圖9所示，圖9是凹橢球面的橢率隨激光脈沖間隔變化的關(guān)系示意圖，隨著激光脈沖空間間隔的增大，凹橢球面橢率的不斷增大。需要說明的是，在激光脈沖間隔不斷變化的過程中，需保持激光脈沖的功率、數(shù)量、脈寬一定，還需保持光纖15的端面與第一透鏡14之間的距離一定。

此外，需要說明的是，當(dāng)預(yù)設(shè)光斑軌跡為圓形軌跡時(shí)，形成的光纖端面為凹球面，當(dāng)預(yù)設(shè)光斑軌跡為橢圓形軌跡時(shí)，形成的光纖端面為凹橢球面，在此不再一一贅述。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的光纖端面的加工裝置，通過脈沖發(fā)生器將連續(xù)輸出的激光調(diào)整為不連續(xù)輸出的激光脈沖，并使激光脈沖的脈寬為預(yù)設(shè)脈寬，通過方向調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)激光脈沖的傳輸方向，以獲得具有預(yù)設(shè)光斑軌跡的激光脈沖，激光脈沖經(jīng)過第一透鏡聚焦后，在光纖端面形成點(diǎn)、線、圓或橢圓等形狀的預(yù)設(shè)光斑軌跡，從而可以將光纖端面加工成各種面型的端面，如凹球面和凹橢球面等面型的端面；

并且，通過調(diào)節(jié)激光的功率、激光脈沖的預(yù)設(shè)脈寬和預(yù)設(shè)光斑軌跡以及第一透鏡和光纖之間的距離可以將光纖端面加工成不同曲率半徑的凹球面或凹橢球面，從而擴(kuò)大了光纖微腔的應(yīng)用范圍。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種光纖端面的加工方法，應(yīng)用于上述任一實(shí)施例提供的加工裝置，如圖10所示，包括：

S101：利用可調(diào)諧激光器產(chǎn)生連續(xù)輸出的激光；

S102：利用空間濾波器濾除所述激光中的高階橫模光，保留所述激光中的基橫模光；

S103：利用脈沖發(fā)生器將所述連續(xù)輸出的激光轉(zhuǎn)換為不連續(xù)輸出的激光脈沖，并使所述激光脈沖的脈寬為預(yù)設(shè)脈寬；

S104：利用方向調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)所述激光脈沖的傳輸方向，以獲得具有預(yù)設(shè)光斑軌跡的激光脈沖；

S105：利用第一透鏡將所述激光脈沖聚焦到所述光纖的端面，以采用具有所述光斑軌跡的激光脈沖對所述光纖的端面進(jìn)行加工。

當(dāng)所述加工裝置還包括分束鏡和功率計(jì)時(shí)，還包括：

利用所述分束鏡將部分所述激光反射至所述空間濾波器，將其他部分所述激光透射至所述功率計(jì)；

利用所述功率計(jì)對所述激光器的功率進(jìn)行測量。

當(dāng)所述加工裝置還包括光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，還包括：

利用所述光學(xué)系統(tǒng)調(diào)控所述光纖的空間位置。

當(dāng)所述光學(xué)系統(tǒng)包括調(diào)整臺、第一顯微鏡、電控翻轉(zhuǎn)鏡和第二顯微鏡時(shí)，利用光學(xué)系統(tǒng)調(diào)控所述光纖的空間位置包括：

利用所述調(diào)整臺夾持和固定所述光纖；

利用所述第一顯微鏡和所述電控翻轉(zhuǎn)鏡觀察所述光纖在第二方向上的位置，利用所述第二顯微鏡觀察所述光纖在第一方向上的位置；

利用所述調(diào)整臺調(diào)整所述光纖在所述第一方向和所述第二方向上的位置，所述第二方向與所述第一方向垂直。

具體地，在對光纖的端面進(jìn)行處理之前，需要?jiǎng)冸x該端面處的涂覆層，剝離的長度一般不超過1cm，然后將待加工的端面磨平、清洗、烘干獲得平整的光纖的端面。

然后，將光纖裝載到調(diào)整臺上，利用第一顯微鏡和電控翻轉(zhuǎn)鏡觀察光纖在第二方向上的位置，利用第二顯微鏡觀察光纖在第一方向上的位置，并利用調(diào)整臺調(diào)整光纖在第一方向和第二方向上的位置，以保證光纖的光軸和激光光束的光軸重合，保證光纖的端面位于第一透鏡的焦平面上，即第一透鏡的焦點(diǎn)落在光纖的端面上。

當(dāng)光纖的空間位置調(diào)整完成后，將電控翻轉(zhuǎn)鏡移出光路，打開可調(diào)諧激光器、快門和擺鏡等，并將激光器的功率調(diào)整到適當(dāng)?shù)墓β?，將快門的開關(guān)頻率調(diào)整到第一預(yù)設(shè)頻率，將擺鏡的擺動方向調(diào)整到預(yù)設(shè)擺動方向，將擺鏡的擺動頻率調(diào)整到第二預(yù)設(shè)頻率，之后，可調(diào)諧激光器產(chǎn)生連續(xù)輸出的激光，空間濾波器濾除激光中的高階橫模光、保留激光中的基橫模光，脈沖發(fā)生器將連續(xù)輸出的激光轉(zhuǎn)換為不連續(xù)輸出的激光脈沖，并使激光脈沖的脈寬為預(yù)設(shè)脈寬，方向調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)激光脈沖的傳輸方向，以獲得具有預(yù)設(shè)光斑軌跡的激光脈沖，第一透鏡將激光脈沖聚焦到所述光纖的端面，以采用具有光斑軌跡的激光脈沖對所述光纖的端面進(jìn)行加工。

其中，在激光加工的過程中，還包括：分束鏡將部分激光反射至空間濾波器，將其他部分激光透射至功率計(jì)，功率計(jì)對激光器的功率進(jìn)行測量，以監(jiān)測輸出激光的穩(wěn)定性，保證最終聚焦到光纖的端面的激光能量的均勻性。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的光纖端面的加工方法，通過脈沖發(fā)生器將連續(xù)輸出的激光調(diào)整為不連續(xù)輸出的激光脈沖，并使激光脈沖的脈寬為預(yù)設(shè)脈寬，通過方向調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)激光脈沖的傳輸方向，以獲得具有預(yù)設(shè)光斑軌跡的激光脈沖，激光脈沖經(jīng)過第一透鏡聚焦后，在光纖端面形成點(diǎn)、線、圓或橢圓等形狀的預(yù)設(shè)光斑軌跡，從而可以將光纖端面加工成各種面型的端面，如凹球面和凹橢球面等面型的端面；

并且，通過調(diào)節(jié)激光的功率、激光脈沖的預(yù)設(shè)脈寬和預(yù)設(shè)光斑軌跡以及第一透鏡和光纖之間的距離可以將光纖端面加工成不同曲率半徑的凹球面或凹橢球面，從而擴(kuò)大了光纖微腔的應(yīng)用范圍。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。