一种多功能高功率光纤耦合连接器的制作方法

本技术涉及医疗激光领域，主要涉及一种多功能高功率光纤耦合连接器。

背景技术：

1、在激光医疗治疗仪中，通常采用标准的光纤fc连接器和sma905连接器等将激光光源的尾纤与治疗光纤进行直接连接，但是这种连接方式具有显著的缺点，一方面治疗光纤的反复拔插容易损伤激光光纤的危险端面；另外一方面如果治疗光纤拔掉之后，不及时保护光纤端口，很容易进入灰尘等。这些造成了当激光光源功率达到30w量级时，激光尾纤端面经常容易烧毁，导致整个激光医疗设备需要维修。

2、另外当激光医疗治疗仪的功率达到30w以上时，激光的安全风险大大增加，需要采用多种安全措施保证激光医疗治疗仪使用安全性，例如能够检测治疗光纤是否接入正常，当治疗光纤接入不正确或者松动的时候，激光医疗治疗仪能够检测并报警；激光医疗治疗仪能够对激光的输出光功率进行检测，当激光的输出光功率异常时，能够实时检测到，并关闭激光医疗治疗仪。

3、目前尚无成熟的技术手段解决激光医疗治疗仪面临的问题，本发明提出了一种全新的多功能高功率光纤耦合连接器，能够解决上述问题。光纤耦合连接器采用空间耦合连接方式，激光光源的尾纤与治疗光纤采用耦合透镜耦合，由于激光光源的尾纤端面由耦合透镜保护，不与治疗光纤端面直接接触，因此激光光源的尾纤不会发生损坏。光纤耦合连接器集成了光纤插入检测模块，对光纤插入的状态进行检测；光纤耦合连接器集成了激光输出功率检测模块，能够对激光的输出功率进行检测；光纤耦合连接器还集成了指示光功能；光纤耦合连接器配置散热风扇，保证了高功率的激光耦合。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种多功能高功率光纤耦合连接器，可用于激光医疗治疗仪，采用双透镜准直耦合结构和光纤陶瓷连接器组合实现了反复拔插情况下的高功率高精度耦合；并具有用于检测光纤连接异常和光功率输出的异常检测模块，可根据异常输出的电压信号进行自动断电处理，安全可靠，可广泛应用于大功率激光治疗；

2、为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种多功能高功率光纤耦合连接器，其特征在于，包括光纤耦合模块和异常检测模块；所述光纤耦合模块包括设于壳体内部且位于同一光轴的第一光纤适配器、第一凸透镜、分光片、第二凸透镜和第二光纤适配器，且所述壳体的表面开设有与所述异常检测模块配合的若干个孔位；所述异常检测模块包括pd1光电探测器、vcsel激光器、pd2光电探测器和pcba板，所述pd1光电探测器、所述vcsel激光器和所述pd2光电探测器的引脚均连接在所述pcba板上，所述pd1光电探测器通过所述孔位固定于所述分光片的正上方，所述vcsel激光器和所述pd2光电探测器同轴且相对固定于所述第二光纤适配器两侧的孔位。

4、通过双透镜耦合结构实现高功率细芯径光纤之间连接，且在双透镜耦合结构的基础上加入异常检测模块，基于异常检测模块的分光片和pd1光电探测器将传输激光分出的小部分被pd1光电探测器接收并转换成电信号，通过电信号的大小可以得到激光器实际出光功率的大小，并和激光设置值进行对比，若发射激光的实际值和设置值的偏差大于设置值的20％，控制系统自动切断激光器电源，提示用户激光器出光异常。基于异常检测模块的vcsel激光器、pd2光电探测器和pcba板实现光纤拔插的检测。当第二光纤适配器内的激光治疗光纤拔除时，vcsel激光器的发射光直接照射到pd2光电探测器上，pd2光电探测器产生大电流，pcba板上输出高电位，大于3v；当激光治疗光纤接入光纤耦合连接器中的第二光纤适配器内，光纤插芯挡住vcsel的发射激光，pd2光电探测器接收不到发射激光，pd2光电探测器无电流输出，pcba板输出低电位，小于0.5v，当控制系统判断激光器正在出光，但是光纤插入不正常时，自动切断激光电源，保证使用安全。

5、优选地，光纤耦合模块包括指示光模块和二向色镜，所述指示光模块包括发光元件和小透镜，所述二向色镜设置于所述第一凸透镜和所述分光片之间，所述发光元件和所述小透镜同轴且固定于所述二向色镜的正上方。本技术可添加二向色镜以实现指示光的功能。

6、优选地，发光元件为激光器或fc适配器。将发光元件更换为大功率激光输入，还可以输出更大功率激光，适用于高能激光应用场景。

7、优选地，分光片具有反光面，所述反光面与所述第一凸透镜的朝向呈135度倾斜角设置。该分光片可以是1：9以下的任何比例分光，例如5：95，1：99，且该分光片通过反光面，可将分出的光射入pd1光电探测器内，由pd1光电探测器接收并转换成电信号，传输至pcba板上。

8、优选地，第一凸透镜和所述第二凸透镜均为直径4.5mm，有效焦距3.2mm的非球面凸透镜。光纤耦合连接器采用双透镜准直耦合结构。

9、优选地，第一凸透镜和第二凸透镜之间的距离为10mm-25mm。双透镜准直耦合结构可以拉长准直光路，进而能在光路中添加其他功能元件；10mm-25mm为最佳准直光路长度，若超过25mm会使光斑发散过大，就需要用更大的透镜来收集光能量，使得耦合器尺寸变大，效费比更低，小于10mm则会使得空间太狭窄，无法添加其他功能元件。

10、优选地，激光器尾纤接入第一光纤适配器，激光治疗光纤接入第二光纤适配器，其中，所述激光器尾纤和所述第一凸透镜之间的距离为1.7mm-2.5mm。设置该距离可以保证激光器尾纤接入第一光纤适配器时，能够达到85％以上的激光耦合效率，且该距离也保证在所要耦合的光纤数值孔径较大的情况下，第一凸透镜被大功率激光照射后，其镜面所吸收的能量不会直接产生膜面损伤导致耦合效率下降。

11、优选地，所述vcsel激光器和所述pd2光电探测器之间的距离为7.5mm-8mm。通过vcsel激光器和pd2光电探测器，可以调节pcba板上的电阻，使插入激光治疗光纤时pcba板输出小于0.5v，拔出激光治疗光纤时pcba板输出大于3v，通过电压可判断激光治疗光纤是否插入，实现光纤插入检测功能。

12、优选地，光纤耦合连接器还包括散热模块，所述散热模块包括所述壳体内的导热银胶、散热器和散热风扇,所述光纤耦合模块和所述异常检测模块通过导热银胶固定于所述壳体内，所述散热器和所述散热风扇固定于所述壳体外侧。散热模块使光纤耦合连接器工作时处于正常温度范围，散热模块通过壳体导热银胶和散热器、散热风扇共同作用，实现快速散热。

13、与现有技术相比，本技术的有益效果在于：

14、通过双透镜耦合结构实现高功率细芯径光纤连接，并加入异常检测模块，能够检测激光治疗光纤是否插入正常且能够检测激光器输出光功率是否正常。基于异常检测模块的分光片和pd1光电探测器将反射的小部分激光发射到pd1光电探测器上，pd1光电探测器将光信号转换成电信号，通过电信号的强度变化来监测激光器的光强变化，并与激光光强设置值对比，来判断激光器是否出光正常；基于vcsel激光器、pd2光电探测器和pcba板实现光纤拔插的检测，保证插拔激光治疗光纤时，pcba板上输出不同电压信号，控制系统通过电压信号判断是否自动关闭激光电源；加入散热模块实现快速散热，使光纤耦合连接器工作温度处于正常温度范围。