專利名稱：一種可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及一種用于可見光波段的光纖耦合激光器功率 監(jiān)控結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
光纖耦合激光器是一種將激光器發(fā)射的激光光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)變換后耦合進(jìn)入 光纖傳輸?shù)钠骷?，目前已被廣泛應(yīng)用于光纖通訊、激光顯示、生物醫(yī)療、激光打印等方面。按 照應(yīng)用波段的不同，光纖耦合激光器可分為可見光波段光纖耦合激光器、紅外波段光纖耦 合激光器以及通訊波段光纖耦合激光器。隨著可見光波段光纖耦合激光器在激光顯示、生 物醫(yī)療等諸多高端領(lǐng)域應(yīng)用的日益增加，人們對(duì)可見光波段光纖耦合激光器的性能尤其是 輸出功率穩(wěn)定性要求也越來越高。通常情況下，影響光纖耦合激光器輸出功率穩(wěn)定性的因素主要有三個(gè)方面首先，光源的輸出功率不穩(wěn)定。光纖耦合激光器的光源主要包括激光二極管 (Laser Diode)、發(fā)光二極管(Light Emitting Diode)、固體激光器、氣體激光器等，這些光 源有的會(huì)自帶功率監(jiān)控反饋，有的則沒有功率監(jiān)控反饋，多數(shù)光源存在輸出功率受環(huán)境溫 度影響大、長時(shí)間功率穩(wěn)定性差，這將會(huì)直接導(dǎo)致光纖耦合激光器輸出功率的不穩(wěn)定。其次，光源輸出光束的點(diǎn)穩(wěn)定性(也稱為光束指向角)較差。點(diǎn)穩(wěn)定性包括激光 隨溫度的點(diǎn)漂移和隨時(shí)間的點(diǎn)漂移，在單模光纖耦合激光器中，要想實(shí)現(xiàn)高耦合效率，必須 要滿足經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后的光束與單模光纖模場相匹配?？梢姽獠ǘ螁文９饫w的模場直徑一 般只有3 4微米左右，與通訊波段單模光纖的模場直徑9 11微米相比要小很多，光纖 耦合效率隨光源的指向角變化相比通訊波段則要敏感得多。光源點(diǎn)穩(wěn)定性較差會(huì)直接影響 耦合效率，導(dǎo)致耦合后輸出功率的變化較大。第三，光纖耦合激光器耦合系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。光纖耦合尤其是可見光波段的單模 光纖耦合是對(duì)器件裝配精度要求很高的一種工藝過程，裝配過程中各個(gè)器件之間的連接通 常采用焊接、粘膠、對(duì)稱鎖螺釘漸進(jìn)等方法，這些過程常常會(huì)留下短期不能去掉的應(yīng)力，導(dǎo) 致光纖耦合激光器的耦合效率隨著應(yīng)力的逐漸釋放會(huì)發(fā)生變化，從而造成功率隨時(shí)間的變 化。此外，如果耦合系統(tǒng)存在非對(duì)稱性裝配，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，由于耦合系統(tǒng)各個(gè)部件熱 膨脹系數(shù)的不一致也會(huì)導(dǎo)致耦合效率隨溫度的變化。當(dāng)然，耦合系統(tǒng)的不穩(wěn)定性可以通過 優(yōu)化制作工藝和對(duì)器件進(jìn)行高低溫循環(huán)等方式退應(yīng)力來減小或者消除。綜上所述，要實(shí)現(xiàn)可見光波段光纖耦合激光器輸出功率的高穩(wěn)定性，則必須要同 時(shí)避開光源和耦合系統(tǒng)對(duì)光纖耦合輸出功率的影響，最有效的方法就是在光纖耦合激光器 輸出功率的光纖中間增加一個(gè)功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，直接對(duì)光纖耦合激光器的光纖輸出功率進(jìn)行 監(jiān)控。參閱圖1所示，是一種最典型的光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)。其中，單光纖頭 101與微透鏡102共同組成單光纖準(zhǔn)直器103，其前面放置一個(gè)與之成近45度的分光膜片 104，透過膜片的光被微透鏡106重新耦合進(jìn)入單光纖頭107中，微透鏡106與單光纖頭107共同組成單光纖準(zhǔn)直器108，被膜片反射的光則通過功率探測(cè)二極管105接收轉(zhuǎn)化為監(jiān)控 電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖耦合激光器輸出功率的監(jiān)控。盡管這種結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)直接對(duì)光纖耦合 激光器的光纖輸出功率進(jìn)行監(jiān)控，但存在結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜、體積大、成本高等缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容因此，針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種用于對(duì)可見光波段光纖耦合 激光器光纖輸出功率進(jìn)行精確監(jiān)控、且結(jié)構(gòu)工藝簡單化的功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的可通過下述的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)置于光路 上的一雙光纖準(zhǔn)直器，其是由雙光纖頭與微透鏡構(gòu)成，所述的微透鏡設(shè)置于雙光纖頭 的通光端面；一分光膜片，設(shè)置于上述的雙光纖準(zhǔn)直器后的光路上；一光功率探測(cè)器件，設(shè)置于上述的分光膜片后通光端面的光路上。進(jìn)一步的，所述的雙光纖準(zhǔn)直器、分光膜片和光功率探測(cè)器件固定于一個(gè)金屬外
套管內(nèi)。進(jìn)一步的，所述的雙光纖準(zhǔn)直器的雙光纖頭與微透鏡調(diào)整相宜位置后并固定于玻 璃管或金屬管中。更進(jìn)一步的，上述的固定方式是注入硅膠進(jìn)行固定。進(jìn)一步的，所述雙光纖頭由雙光纖毛細(xì)管和設(shè)置在毛細(xì)管中的兩根相同類型光纖 線構(gòu)成，所述的雙光纖頭的通光端面是斜面或垂直端面。更進(jìn)一步的，所述的光纖線是單模光纖或者單模保偏光纖或者多模光纖。進(jìn)一步的，所述微透鏡是自聚焦透鏡或者球透鏡或者非球面透鏡。進(jìn)一步的，所述的分光膜片玻璃基底的前通光端面上鍍相應(yīng)波長的部分反射膜及 后通光端面上鍍?cè)鐾改?gòu)成。進(jìn)一步的，所述的光功率探測(cè)器件是探測(cè)可見光波段的光電二極管。本實(shí)用新型從雙光纖頭其中一端光纖輸出的光通過微透鏡準(zhǔn)直后入射到分光膜 片上，分光膜片的第一面鍍部分反射膜，另一面鍍有增透膜，入射光中的部分光被膜片反射 后再經(jīng)過同一微透鏡重新耦合進(jìn)入雙光纖頭中另一端的光纖內(nèi)，剩余光則透過分光膜片入 射到功率探測(cè)二極管上，光功率探測(cè)二極管會(huì)把探測(cè)光信號(hào)轉(zhuǎn)為電流信號(hào)反饋到激光驅(qū)動(dòng) 電源內(nèi)部反饋電路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖耦合激光器最終輸出功率的精確監(jiān)測(cè)和控制。本實(shí)用新型的技術(shù)方案與圖1所示中傳統(tǒng)典型的光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu) 相比，其用一個(gè)雙光纖準(zhǔn)直器替代了兩個(gè)單光纖準(zhǔn)直器，既縮小了體積又降低了成本；此 外，本實(shí)用新型的整個(gè)光路中各個(gè)元件雙光纖頭、微透鏡、分光膜片和功率探測(cè)二極管可 以依次順序放置于同一中心軸線上，這將會(huì)大大降低單模光纖耦合的調(diào)試難度、簡化工藝 過程，同時(shí)也縮小了裝配體積。因此，本實(shí)用新型具有工藝簡單、體積小、可靠性高、成本低 等優(yōu)點(diǎn)。
圖1是一種傳統(tǒng)典型的光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)光路示意圖；圖2是本實(shí)用新型光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)光路示意圖；圖3是本實(shí)用新型光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)的一種裝配示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖2所示，201a可以是單模光纖、保偏光纖或多模光纖其中的一種，201b是與 201a同一類型的光纖，202為雙光纖毛細(xì)管制成的雙光纖頭，203為微透鏡如自聚焦透鏡、 球透鏡或非球面透鏡等，通過調(diào)節(jié)微透鏡203與雙光纖頭之間的距離可以把從光纖201a出 來的光進(jìn)行準(zhǔn)直，204為第一面鍍部分反射膜、另一面鍍有增透膜的分光膜片，準(zhǔn)直光大部 分被分光膜片204反射，反射光通過微透鏡重新耦合進(jìn)入光纖201b內(nèi)以作為光纖耦合激光 器的最終輸出功率，通過分光膜片的透射光則入射到光功率探測(cè)二極管205上，從而實(shí)現(xiàn) 直接對(duì)光纖耦合激光器的光纖輸出功率進(jìn)行監(jiān)控。本實(shí)用新型的一種具體的裝配結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，1為光功率探測(cè)二極管，2 為金屬外殼，3為分光膜片，光功率探測(cè)二極管1和分光膜片3通過機(jī)械定位的方式用膠固 定于金屬外殼2上，金屬外殼2的右端加工成鍍金可焊接的焊接橋，微透鏡4和雙光纖頭12 用膠固定于鍍金金屬管9上，鍍金金屬管9通過焊錫焊接固定于金屬外殼2的右端，13為光 纖護(hù)套，5、6、10、11為硅膠，7、8為焊錫，利用焊錫7、8固定鍍金金屬管9和金屬外殼2，利用 硅膠5、6、10、11將鍍金金屬管9和金屬外殼2和微透鏡4和光纖護(hù)套13固定。盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明 白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì) 本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于包括依次設(shè)置于光路上的一雙光纖準(zhǔn)直器，其是由雙光纖頭與微透鏡構(gòu)成，所述的微透鏡設(shè)置于雙光纖頭的通光端面；一分光膜片，設(shè)置于上述的雙光纖準(zhǔn)直器后的光路上；一光功率探測(cè)器件，設(shè)置于上述的分光膜片后通光端面的光路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述的雙光纖準(zhǔn)直器、分光膜片和光功率探測(cè)器件固定于一個(gè)金屬外套管內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的雙光纖準(zhǔn)直器的雙光纖頭與微透鏡調(diào)整相宜位置后并固定于玻璃管或金屬管中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于上 述的固定方式是注入硅膠進(jìn)行固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述雙光纖頭由雙光纖毛細(xì)管和設(shè)置在毛細(xì)管中的兩根相同類型光纖線構(gòu)成，所述的雙光纖 頭的通光端面是斜面或垂直端面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述的光纖線是單模光纖或者單模保偏光纖或者多模光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述微透鏡是自聚焦透鏡或者球透鏡或者非球面透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述的分光膜片玻璃基底的前通光端面上鍍相應(yīng)波長的部分反射膜及后通光端面上鍍?cè)鐾?膜構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述的光功率探測(cè)器件是探測(cè)可見光波段的光電二極管。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種可見光波段光纖耦合激光器功率監(jiān)控結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)包括雙光纖頭、微透鏡、分光膜片和功率探測(cè)二極管，雙光纖頭由雙光纖毛細(xì)管和設(shè)置在毛細(xì)管中的兩根同一類型光纖制成，雙光纖頭與微透鏡構(gòu)成雙光纖準(zhǔn)直器。從雙光纖頭其中一端光纖輸出的光通過微透鏡準(zhǔn)直后入射到分光膜片上，分光膜片的第一面鍍部分反射膜，另一面鍍有增透膜，被分光膜片反射的光再經(jīng)過同一微透鏡重新耦合進(jìn)入雙光纖頭中另一根光纖內(nèi)，剩余光則透過分光膜片入射到功率探測(cè)二極管上，通過功率探測(cè)二極管進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖耦合激光器光纖輸出功率的精確監(jiān)測(cè)和控制。該實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)工藝簡單、體積小、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S3/067GK201616584SQ20102014609
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者張華平, 賈旭, 馬英俊 申請(qǐng)人:福州高意通訊有限公司