本发明属于激光测试领域，尤其涉及一种光纤端帽的准直系统及其准直测试方法。
背景技术：
伴随激光加工工艺的成熟和应用的普及，光纤激光器在工业加工、材料处理、3d打印、国防安全等领域均发挥着不可替代的作用。为了更好的加工质量和更高的加工速度，激光器生产商不断追求和挑战着更高的功率、更优的光束质量、更高的脉冲能量以及更便捷的操作控制方式。
光纤的端面熔接一个较大的石英块形成光纤端帽，同时在石英块输出面进行增透膜处理，实现大功率窄脉宽光纤激光的安全输出。由于光纤端帽安装于系统中，经过光纤端帽的激光束无法保证平行地射出，导致无法保证光纤端帽输出的光束质量，因此，如何对光纤端帽进行准直成为了亟需解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种光纤端帽的准直系统及其准直测试方法，以保证光纤端帽输出的光束质量。
本发明提供一种光纤端帽的准直系统，其包括：
一个氦氖激光器，其能够产生氦氖光，氦氖激光器具有一个输出端，输出端能够发射出氦氖光束。
一个光纤端帽组件，其包括一个安装座，安装座具有一个安装孔，安装孔中设置有一个镜筒，镜筒的两端筒口分别安装光纤端帽和非球面镜，镜筒的筒腔与氦氖激光器的输出端之间形成光路。
一个第一镜架，其包括一个反射镜，第一镜架的反射镜设置于光路上。第一镜架的反射镜能够将氦氖光束反射至镜筒的筒腔中。
一个第二镜架，其设置于氦氖激光器与第一镜架之间，第二镜架具有一个反射镜，第二镜架能够调节反射镜以使氦氖光束反射至第一镜架的反射镜上。
一个第一ccd，其设置于第一镜架与光纤端帽组件之间，第一ccd具有一个成像片。氦氖光束能够在成像片上形成光斑图像。
一个第一光阑，其设置于光纤端帽组件的一侧，第一光阑具有一个光阑孔，第一光阑的光阑孔位于光路上。
一个第二光阑，其设置于氦氖激光器与第一ccd之间，第一光阑具有一个光阑孔，第二光阑的光阑孔位于光路上。
进一步地，光纤端帽的准直系统还包括：一个第二ccd，其具有一个成像片。第二ccd的成像片设置于第二镜架与光纤端帽组件之间。氦氖光束能够在第二ccd的成像片上形成光斑图像。
进一步地，光纤端帽包括一个尾纤和一个端帽，端帽呈圆台状，端帽具有一个小径端面和一个大径端面，端帽的小径端面与尾纤的一端熔接。
尾纤通过光纤固定块和光纤盖固定，尾纤的另一端与合束器的光纤接口连接。
进一步地，光纤端帽组件包括：一个底座，底座连接安装座。安装座的安装孔中设置镜筒，镜筒的筒内腔呈阶梯孔状。
镜筒一端的大孔径段中设置转环，转环连接非球面镜，非球面镜通过四氟垫圈和压圈固定，转环的转动中心线与非球面镜偏心设置，转环能够带动非球面镜转动。
镜筒的另一端的小孔径段外套设有转圈。小孔径段中设置光纤金属套，转圈与光纤金属套连接。转圈的转动中心线与光纤金属套中的光纤端帽的轴芯线重合，转圈能够带动光纤端帽同步转动，转圈与安装座通过螺钉锁紧。
本发明还提供一种光纤端帽的准直系统的准直测试方法，其包括：
s101：第一镜架的反射镜上安装镀铝膜，第二镜架上安装双色镜。调节第一镜架的反射镜和第二镜架的双色镜至目标高度。
s102：调节第一光阑和第二光阑的光阑孔至目标高度。
s103：调整第一镜架的反射镜的俯仰和水平旋钮使氦氖光沿光路传输，前后移动第二光阑以调节第一镜架的反射镜反射的氦氖光为目标高度。
s104：重复s103以使氦氖光束从第一光阑的光阑孔中心通过，确定整个光路的氦氖光高度调节为目标高度。
s105：通过调节光纤端帽组件的底座使氦氖光从光纤金属套中心通过，调整第一ccd的位置以使氦氖光束打在第一ccd中心并形成圆形的光斑图像，完成准直系统的准直测试。
进一步地，准直测试方法还包括：
s201：熔接端帽和尾纤形成光纤端帽，将光纤端帽安装于光纤金属套内，用光纤固定块和光纤盖固定尾纤。
s202：将非球面镜安装于转环内，用四氟垫圈和透镜压圈固定于转环上。
s203：将尾纤接入合束器，合束器产生的激光自尾纤进入，激光自端帽输出，转动转圈以使光纤金属套同步转动，直至第二ccd上的光斑直径与端帽的大径端面的直径φ相同。锁紧转圈与镜筒之间的固定螺钉。
s204：拧松转环与镜筒之间的固定螺钉，旋转转环带动光纤金属套转动，通过第二ccd记录激光光斑中心点变化。
s205：调节转环的偏心尺寸，光斑打在第二ccd的中心时，固定转环与镜筒，完成光纤端帽的准直测试。
本发明中基于光纤端帽的准直系统，通过对端帽组件的准直系统进行准直测试，提高光纤端帽输出的光束质量。
附图说明
图1为本发明准直测试系统的示意图。
图2为本发明光纤端帽组件的示意图。
图3为本发明光纤端帽的侧视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，图中带点划线的箭头为光束射出的方向，本发明提供一种光纤端帽的准直系统，其包括：
一个氦氖激光器10，其能够产生氦氖光，氦氖激光器10具有一个输出端，输出端能够发射出氦氖光束。
一个光纤端帽组件20，其包括一个安装座21，安装座21具有一个安装孔，安装孔中设置有一个镜筒24，镜筒24的两端筒口分别安装光纤端帽和非球面镜26，镜筒24的筒腔与氦氖激光器10的输出端之间形成光路。
一个第一镜架31，其包括一个反射镜，第一镜架31的反射镜设置于光路上。第一镜架31的反射镜能够将氦氖光束反射至镜筒的筒腔中。
一个第二镜架32，其设置于氦氖激光器10与第一镜架31之间，第二镜架32具有一个反射镜，第二镜架32能够调节反射镜以使氦氖光束反射至第一镜架31的反射镜上。
一个第一ccd41，其设置于第一镜架31与光纤端帽组件20之间，第一ccd41具有一个成像片。氦氖光束能够在成像片上形成光斑图像。
一个第一光阑51，其设置于光纤端帽组件20的一侧，第一光阑51具有一个光阑孔，第一光阑51的光阑孔位于光路上。
一个第二光阑52，其设置于氦氖激光器10与第一ccd41之间，第一光阑51具有一个光阑孔，第二光阑52的光阑孔位于光路上。
氦氖激光器10是以中性原子气体氦和氖作为工作物质的气体激光器。以连续激励方式输出氦氖光束。
下述为本发明中准直系统的准直测试方法，其包括：
s101：第一镜架31的反射镜上安装镀铝膜，第二镜架32上安装双色镜。调节第一镜架31的反射镜和第二镜架32的双色镜至目标高度。
s102：调节第一光阑51和第二光阑52的光阑孔至目标高度。
s103：调整第一镜架31的反射镜的俯仰和水平旋钮使氦氖光沿光路传输，前后移动第二光阑52以调节第一镜架31的反射镜反射的氦氖光为目标高度。
s104：重复s103以使氦氖光束从第一光阑51的光阑孔中心通过，确定整个光路的氦氖光高度调节为目标高度。
s105：通过调节光纤端帽组件20的底座使氦氖光从光纤金属套28中心通过，调整第一ccd41的位置以使氦氖光束打在第一ccd41中心并形成圆形的光斑图像，完成准直系统的准直测试。
需要说明的是，在s105中光纤端帽和非球面镜26未安装，以使氦氖光从光纤金属套28中心通过。
比如目标高度为100mm，调节第一镜架31的反射镜和第二镜架32的双色镜至100mm，再调节第一光阑51和第二光阑52的光阑孔至100mm，调整第一镜架31的反射镜的俯仰和水平旋钮使氦氖光沿光路传输，前后移动第二光阑52以调节第一镜架31的反射镜反射的氦氖光为100mm，调整第一ccd41的位置以使氦氖光束打在第一ccd41中心并形成圆形的光斑图像，完成准直系统的准直测试。上述步骤为光纤端帽的准直作准备，确保光纤端帽安装完成后能够准直。
电荷耦合元件(charge-coupleddevice，简称ccd)可以称为ccd图像传感器，也叫图像控制器。ccd是一种半导体器件，能够把光学影像转化为电信号。ccd上植入的微小光敏物质称作像素(pixel)。一块ccd上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。ccd的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。ccd上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号。
光阑是指在光学系统中对光束起着限制作用的实体。它可以是透镜的边缘、框架或特别设置的带孔屏。光阑用来限制光束的大小。
如图2所示，光纤端帽组件20包括：一个底座22，底座22连接安装座21。安装座21的安装孔23中设置镜筒24，镜筒24的筒内腔呈阶梯孔状。
镜筒24一端的大孔径段中设置转环25，转环25连接非球面镜26，非球面镜26通过四氟垫圈和压圈固定，转环25的转动中心线与所述非球面镜26偏心设置，转环25能够带动非球面镜26转动。
镜筒24的另一端的小孔径段外套设有转圈27。小孔径段中设置光纤金属套28，转圈27与光纤金属套28连接。转圈27的转动中心线与光纤金属套28中的光纤端帽的轴芯线重合，转圈27能够带动光纤端帽同步转动，转圈27与安装座21通过螺钉锁紧。
通过在镜筒24一端的大孔径段中设置转环25，镜筒24的另一端的小孔径段外套设有转圈27，转环25和转圈27分别能够调节非球面镜26和光纤金属套28中的光纤端帽，确保光纤端帽能够快速地准直。
如图3所示，光纤端帽包括一个尾纤2和一个端帽1，端帽1呈圆台状，端帽1具有一个小径端面11和一个大径端面12，端帽1的小径端面11与尾纤2的一端熔接。
尾纤2通过光纤固定块13和光纤盖14固定，尾纤2的另一端与合束器的光纤接口连接。
本发明中光纤端帽的准直系统，还包括：一个第二ccd42，其具有一个成像片。第二ccd42的成像片设置于第二镜架32与光纤端帽组件20之间。氦氖光束能够在第二ccd42的成像片上形成光斑图像。
通过额外设置第二ccd42，便于对光纤端帽进行准直。
本发明准直测试方法，还包括：
s201：熔接端帽1和尾纤2形成光纤端帽，将光纤端帽安装于光纤金属套28内，用光纤固定块13和光纤盖14固定尾纤2。
s202：将非球面镜26安装于转环25内，用四氟垫圈和透镜压圈固定于转环25上。
s203：将尾纤2接入合束器，合束器产生的激光自尾纤2进入，激光自端帽1输出，转动转圈27以使光纤金属套28同步转动，直至第二ccd42上的光斑直径与端帽1的大径端面12的直径φ相同。锁紧转圈27与镜筒24之间的固定螺钉。
s204：拧松转环25与镜筒24之间的固定螺钉，旋转转环25带动光纤金属套28转动，通过第二ccd42记录激光光斑中心点变化。
s205：调节转环25上非球面镜26的偏心尺寸，光斑打在第二ccd42的中心时，固定转环25与镜筒24，完成光纤端帽的准直测试。
比如端帽1的小径端面11和大径端面12直径分别为0.8mm和3mm，首先，通过转动转圈27以使光纤金属套28同步转动，直至第二ccd42上的光斑直径与端帽1的大径端面12的直径3mm相同。锁紧转圈27与镜筒24之间的固定螺钉。
然后，由于转环25的转动中心线与所述非球面镜26偏心设置，这样旋转转环25调节非球面镜26的偏心尺寸，光斑才能够打在第二ccd42的中心时，固定转环25与镜筒24，完成光纤端帽的准直测试，保证光纤端帽准直完成后，保证光纤端帽输出的光束质量。