一种基于球透镜耦合的尾纤激光器的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种尾纤激光器，尤其是涉及一种使用球透镜作为半导体激光二极管作为光源的侧面散射尾纤激光器。
【【背景技术】】
[0002]上世纪八十年代以来，随半导体激光器实用化水平的提高，半导体激光器作为光源的尾纤激光器得到迅猛的发展，这类器件具有高效率、长寿命、结构紧凑，光束质量好，用户接口方便的优点，国内外研究部门和厂商纷纷研制各种性能的尾纤激光器，并在近几年广泛商业化应用于各种场合。侧面散射光纤是近年来在可视化技术领域发展的新宠，在微小空间照明、激光装饰、可穿戴设备等领域有广泛的应用和市场。
[0003]到目前为止，将半导体激光光束耦合进光纤，生产厂商大都采用快轴准直镜、非球面镜或者自聚焦透镜，或者几种耦合方式为基础加以改进:
[0004]上述的快轴准直镜、非球面镜或者自聚焦透镜虽然能对激光光束进行耦合，但在做侧面散射光纤耦合应用存在以下问题:
[0005]1、现有技术非球面镜或者自聚焦透镜的聚焦光斑会过于汇聚于一点，在做侧面散射光纤耦合时会出现侧光散射不均匀的情况。
[0006]2、现有技术非球面镜或者自聚焦透镜的数值孔径小，在做侧面散射光纤耦合时安装尺寸大，调整精度要求高，影响生产效率。
[0007]3、实现成本较高。非球面镜的加工依赖于离子渗透技术，对材料要求高，自聚焦透镜加工制作依赖于高精密的模具，难度大，器件成本高。
[0008]4、由于现有技术单自聚焦透镜做LD-尾纤单镜直接耦合，对LD光束要求高，尺寸也较长，不利于器件的小型化。
[0009]5、由于现有技术使用非球透镜做LD-尾纤直接耦合，至少需要两片透镜，同轴调整难度大，安装尺寸也不利于器件的小型化。
【
【发明内容】
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[0010]本发明的目的是提供一种基于球透镜耦合的尾纤激光器，它能使半导体激光器(LD)的光束以最优化、成本最低、最可靠的方式耦合进侧面散射光纤。
[0011]本发明的目的是这样实现的:
[0012]一种基于球透镜耦合的尾纤激光器，包括:中空的激光管座，该激光管座内部的后端同轴固定安装有半导体激光器，该激光管座内部的前端固定安装有聚焦透镜装置，所述尾纤激光器进一步包括有连接套环和尾封管，所述连接套环零差配合安装在所述激光管座外部且部分延伸出所述激光管座前端，所述尾封管安装在所述连接套环的外部且部分延伸出所述连接套环；尾纤被光纤保护套管包裹后伸入到尾封管内部，且所述尾纤被耦合调整机构固定在尾纤激光器内。
[0013]所述聚焦透镜装置包括聚焦透镜和球面镜镜座，所述聚焦透镜为球透镜，该球透镜为光学玻璃，所述球透镜座是铜加工件，所述激光管座、连接套环、尾封管，以及耦合调整机构为不同于球透镜座的材质。
[0014]所述球透镜胶合于球面镜镜座并零差配合安装在激光管座前部。
[0015]所述耦合调整机构包括轴套和光纤固定管，所述轴套的后端面抵在连接套环的前端面，所述光纤固定管位于所述轴套的内部。
[0016]所述连接套环和激光管座的固定方式为激光冲击点焊；所述连接套环和轴套的固定方式为点焊；所述轴套和光纤固定管之间固定方式为光纤固胶点。
[0017]所述尾纤为侧面散射石英光纤，使用环氧树脂固化于光纤固定管。
[0018]所述轴套内径与光纤固定管外径零差配合，所述轴套左端面与连接套环右端面零差配合。
[0019]所述尾纤与光纤固定管后端平齐且固胶为一体，所述尾纤与光纤固定管平齐的一端抛光并涂镀有增透膜。
[0020]所述激光管座的外表面设置有第一台阶面，所述连接套环刚好安装在该第一台阶面上，所述连接套环的外表面设置有第二台阶面，所述尾封管刚好安装在该第二台阶面上，保证激光管座、连接套环，以及尾封管的外表面平齐，且所述激光管座、连接套环，以及尾封管的最大外径和最小内径均相等。
[0021]所述轴套的外径大于连接套环的最小内径，所述轴套的内径小于连接套环的最小内径。
[0022]与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果:本发明采用球透镜取代自聚焦透镜或非球面耦合镜，球透镜因为自身的光学特性，在光束整形中会引入球差，对激光光斑有一定的匀化作用，大大改善了侧可视大数值孔径的耦合效果，从而改善了光纤侧面散射光匀化度，减少了耦合器的成本，简化了耦合器的结构。另外，采用球面镜镜座，其厚度有效控制了球透镜的光学前截距，在可见光波段，调整期球透镜的厚度就可以调整输出数值孔径，解决了球面镜安装困难，易污染的问题，提高了生产效率。
【【附图说明】】
[0023]通过以下为本发明基于球透镜耦合的尾纤激光器的一实例结合其附图的描述，可以进一步的理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
[0024]图1是本发明的基于球透镜耦合的尾纤激光器的结构示意图。
[0025]图2是本发明的基于球透镜耦合的尾纤激光器的结构分解示意图。
【【具体实施方式】】
[0026]请参见图1所示，这是依据本发明提出的基于球透镜耦合的尾纤激光器的结构示意图。本发明的结构部件包括:透明PVC光纤护套管1、尾纤2、环氧树脂3、尾封管4、光纤固定管5、轴套6、连接套环7、聚焦透镜8、球面镜镜座9、激光管座10、半导体激光器11。
[0027]本发明提供了一种基于球透镜耦合的尾纤激光器，包括:可见光的半导体激光器11，与半导体激光器11连接的是聚焦透镜装置(包括聚焦透镜8和球面镜镜座9)，与聚焦透镜装置光连接的是光纤端面；半导体激光器11机械同轴紧配合于激光管座10后部，聚焦透镜8胶合于球面镜镜座9并零差配合安装在激光管座10前部，连接套环7零差配合安装在激光管座10外部，轴套6和不锈钢的光纤固定管5为耦合调整机构，连接套环7和激光管座10，连接套环7和轴套6，轴套6和光纤固定管5之间固定方式分别为激光冲击点焊，尾封管保护焊点以及光纤固胶点，所述尾纤2为侧面散射石英光纤，使用环氧树脂3固化于光纤固定管5。
[0028]所述的聚焦透镜8是球透镜，该球透镜是一光学玻璃；所述球透镜座是铜材加工件，所述激光管座10、连接套环7、轴套6、光纤固定管5、尾封管4为不锈钢加工件。
[0029]所述球面镜座直接安装于激光二极管窗口端面，球面镜座厚度根据耦合光束波长不同可做调整；所述的轴套6内径与光纤固定管5外径零差配合，轴套6左端面与连接套环7右端面零差配合；所述尾纤2与光纤