一种用于固体激光器的光纤耦合装置的制作方法

本发明属于光纤耦合，具体涉及一种用于固体激光器的光纤耦合装置。

背景技术：

1、固体激光器广泛应用于工业加工、医疗、军工、科研等领域，固体激光器远距离传输时面临一个问题，激光在空气中遇到颗粒物会发生散射和衍射，影响激光的传输效率，改变激光的发散角和光束质量。这样对后端应用产生影响、增加使用难度，并且影响最终的应用效果，而且还造成了资源的浪费，所以使用光纤耦合的方式对固体激光器进行传输，可以有效的避免资源浪费，提高传输效率，并保持良好的光束质量以及发散角的一致性。

2、超快固体激光器指的是固体激光器脉冲工作，并且脉冲宽度小于纳秒量级，由于脉冲宽度窄所以峰值功率高，这样对于光纤耦合而言具有很高的难度，高的峰值功率很容易损伤光纤端面。而且固体激光器产生的激光属于高斯光，其能量分布不均匀，中心强四周弱，所以在光纤耦合时光纤中心位置最容易损伤，影响固体激光器的使用寿命。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于固体激光器的光纤耦合装置，能够有效提高高斯光能量分布的均匀度，提高了光纤耦合的可靠性和稳定性，减少了光纤损坏的风险。

2、本发明的技术方案是：

3、一种用于固体激光器的光纤耦合装置，包括用于设置在固体激光器的输出端和光纤的接收端之间的光束整形装置，所述光纤的接收端连接有端帽，所述端帽与所述光纤的直径比为2:1，用于增加光纤耦合时光束作用在光纤端面的光斑面积，同时降低作用在光纤端面单位面积的能量密度，所述光束整形装置包括：

4、高斯光整形透镜组，包括依次设置的第一凸透镜和第一凹透镜，所述第一凸透镜位于靠近所述固体激光器一侧，所述高斯光整形透镜组用于将所述固体激光器发出的高斯光束转换为平顶光束；

5、光纤耦合透镜组，包括依次设置在第一凹透镜和端帽之间的第二凸透镜和第二凹透镜，且所述第二凸透镜位于靠近所述第一凹透镜一侧，并且所述第二凹透镜到所述第二凸透镜的距离小于所述第二凸透镜的焦距，所述第二凸透镜用于对来自第一凹透镜的平顶光束进行聚焦，所述第二凹透镜用于对聚焦后的光束发散为与端帽相适配的角度进入所述光纤内，所述端帽的尺寸大于光纤，用于对聚焦后的光束发散为作用在端帽上的小角度发散光束。

6、优选的，所述固体激光器向第一凸透镜发出的光束发散角为5～20mrad。

7、优选的，所述第一凸透镜的焦距f为50～100mm。

8、优选的，所述第一凸透镜是双凸透镜或平凸透镜，所述平凸透镜的一侧是平面，另一侧是凸面，所述平凸透镜的凸面面向所述固体激光器一侧。

9、优选的，所述第一凹透镜的焦距f为-80～-150mm。

10、优选的，所述第一凹透镜是双凹透镜或平凹透镜，所述平凹透镜一侧为平面，另一侧是凹面，所述平凹透镜的凹面背离第一凸透镜设置。

11、优选的，所述第二凸透镜的焦距f为30～80mm。

12、优选的，所述第二凸透镜是双凸透镜或平凸透镜，所述平凸透镜一侧是平面，另一侧是凸面，所述平凸透镜的凸面面向所述第一凹透镜一侧。

13、优选的，所述第二凹透镜的焦距f为-50～-100mm。

14、优选的，所述第二凹透镜双凹透镜或平凹透镜，所述平凹透镜一侧为平面，另一侧是凹面，所述平凹透镜的凹面背离第二凸透镜设置。

15、与现有技术相比，本发明的一种用于固体激光器的光纤耦合装置，具有以下有益效果：

16、本装置中高斯光整形透镜组利用第一凸透镜和第一凹透镜相互补偿的方式消除像差，对固体激光器发出的高斯光进行光束整形，能够实现将高斯分布变为平顶分布，使能量分布更均匀，进而通过光纤耦合透镜组中的第二凸透镜将激光聚焦后经过第二凹透镜发散进入光纤，这样就不会产生焦点，而且能控制激光进入光纤的发散角，提高了光纤耦合的可靠性和稳定性，减少了光纤损坏的风险，进而利用尺寸大于光纤的端帽可以有效的增加高斯光作用在端帽上的光斑面积，同时降低了作用在端帽上的单位面积能量密度，提高了损伤阈值，通过精确控制激光的发散角，使其以特定角度进入端帽后产生折射现象，随后进入光纤并进行高效稳定的传输。

技术特征：

1.一种用于固体激光器的光纤耦合装置，其特征在于，包括用于设置在固体激光器(1)的输出端和光纤(2)的接收端之间的光束整形装置，所述光纤(2)的接收端连接有端帽(9)，所述端帽(9)与所述光纤(2)的直径比为2:1，用于增加光纤(2)耦合时光束作用在光纤(2)端面的光斑面积，同时降低作用在光纤(2)端面单位面积的能量密度，所述光束整形装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于固体激光器的光纤耦合装置，其特征在于，所述固体激光器(1)向所述第一凸透镜(5)发出的光束发散角为5～20mrad。

3.根据权利要求1所述的一种用于固体激光器的光纤耦合装置，其特征在于，所述第一凸透镜(5)的焦距f为50～100mm。

4.根据权利要求3所述的一种用于固体激光器的光纤耦合装置，其特征在于，所述第一凸透镜(5)是双凸透镜或平凸透镜，所述平凸透镜的一侧是平面，另一侧是凸面，所述平凸透镜的凸面面向所述固体激光器(1)一侧。

5.根据权利要求1所述的一种用于固体激光器的光纤耦合装置，其特征在于，所述第一凹透镜(6)的焦距f为-80～-150mm。

6.根据权利要求5所述的一种用于固体激光器的光纤耦合装置，其特征在于，所述第一凹透镜(6)是双凹透镜或平凹透镜，所述平凹透镜一侧为平面，另一侧是凹面，所述平凹透镜的凹面背离第一凸透镜(5)设置。

7.根据权利要求1所述的一种用于固体激光器的光纤耦合装置，其特征在于，所述第二凸透镜(7)的焦距f为30～80mm。

8.根据权利要求7所述的一种用于固体激光器的光纤耦合装置，其特征在于，所述第二凸透镜(7)是双凸透镜或平凸透镜，所述平凸透镜一侧是平面，另一侧是凸面，所述平凸透镜的凸面面向所述第一凹透镜(6)一侧。

9.根据权利要求1所述的一种用于固体激光器的光纤耦合装置，其特征在于，所述第二凹透镜(8)的焦距f为-50～-100mm。

10.根据权利要求9所述的一种用于固体激光器的光纤耦合装置，其特征在于，所述第二凹透镜(8)双凹透镜或平凹透镜，所述平凹透镜一侧为平面，另一侧是凹面，所述平凹透镜的凹面背离第二凸透镜(7)设置。

技术总结本发明属于光纤耦合技术领域，具体涉及一种用于固体激光器的光纤耦合装置，包括固体激光器、光纤、高斯光整形透镜组、光纤耦合透镜组以及端帽。高斯光整形透镜组包括第一凸透镜和第一凹透镜，第一凸透镜和第一凹透镜依次布设在固体激光器的输出端和光纤接收端之间，且第一凸透镜位于靠近固体激光器一侧；光纤耦合透镜组包括第二凸透镜和第二凹透镜，第二凸透镜和第二凹透镜依次布设在第一凹透镜和光纤接收端之间，且第二凸透镜位于靠近第一凹透镜一侧，并且第二凹透镜位于第二凸透镜的焦点前；端帽连接在光束的接收端，端帽的尺寸大于光纤。本装置能够有效提高高斯光能量分布的均匀度，提高了光纤耦合的可靠性和稳定性，减少了光纤损坏的风险。技术研发人员：关鹏,李晨,侯友良,宋庆学,张滨受保护的技术使用者：西安镭特电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29