一种可拆装的密封激光保偏传输装置的制作方法

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种可拆装的密封激光保偏传输装置。

背景技术：

单波长窄线宽稳频激光光源是精密测量仪器的核心器件。通过测量激光飞行时间、激光干涉相位或激光光强，实现高精度测距、测速，物体表面结构，物质吸收光谱，量子态测量等。这种测量方法被广泛应用于测绘、通信，原子钟，原子重力仪，量子计算等多个领域。

在应用单波长窄线宽稳频激光精密测量的领域中，要求激光从光源部分稳定的被传输到测量仪器。然而采用空间光路传输需要光源与测量仪器间精密对准，导致设备整体尺寸过大，对振动适应性降低。因此光纤传输成为一种更具优势的传输方式。目前光纤技术使得光纤能够在野外环境抵抗温度、振动影响，低损耗、保偏的稳定传输激光。但是因为光纤而使激光光源与测量仪器间无法分离，限制了设备的运输安全和便捷。因此有必要实现一种可快速拆装的保偏光纤气密连接装置，实现测量仪器与激光光源间自由拆装，提升设备的适装性。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种可拆装的密封激光保偏传输装置，目的在于克服现有激光传输方式无法拆装，或拆卸后无法快速安装并保证传输激光偏振稳定性的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种可拆装的密封激光保偏传输装置，包括：

入射光连接组件，与入射光纤固定密封连接；

出射光连接组件，与出射光纤固定密封连接；

所述入射光连接组件与所述出射光连接组件对准并可拆卸连接，所述入射光连接组件和出射光连接组件之间设置有密封胶圈。

所述入射光连接组件包括输入准直镜、输入法兰结构件、输入光学窗口；所述出射光连接组件包括输出光学窗口、输出法兰结构件以及输出准直镜；

所述入射光纤与所述输入准直镜连接，所述输入准直镜通过密封连接方式与所述输入法兰结构件的一侧固定连接；输入光学窗口通过密封连接方式与输入法兰结构件的另一侧固定连接；所述密封胶圈设置在所述输入光学窗口的外周；

所述出射光纤与所述输出准直镜连接，所述输出准直镜通过密封连接方式与所述输出法兰结构件的一侧固定连接；输出光学窗口通过密封连接方式与输出法兰结构件的另一侧固定连接；

所述输入准直镜、输入法兰结构件、输出法兰结构件、输出准直镜沿光路同轴设置。

准直透镜实现光纤传输激光与空间传输激光的转换。在激光空间传输过程中，利用光学窗口和法兰结构件的方式实现气密密封，保障无水汽、粉尘进入到激光传输路径上。并通过对准装置指导连接装置对准，实现传输激光与光纤保偏轴的对准。

进一步的，所述输入光学窗口与所述输出光学窗口平行设置，且与激光传输路径呈1°～5°夹角，防止多次反射干涉。

进一步的，所述输入光学窗口和所述输出光学窗口由适用于测量仪器工作波长激光的材料加工而成，两者的表面面形质量优于1/2波长，前后表面平行度优于20秒。

所述输入光学窗口和所述输出光学窗口的前后表面镀有抗反射膜，反射率低于1％。

输入光学窗口和输出光学窗口可采用起偏器、波片等其它类型光学器件，提升传输激光的偏振稳定性。

进一步的，所述输入法兰结构件的安装所述输入光学窗口的一侧上设有对准装置a；所述所述输出法兰结构件的安装所述输出光学窗口的一侧上设有与所述对准装置a相匹配的对准装置b。

所述对准装置a包括两个通过导线连接的接线柱，所述对准装置b包括两个独立的接线柱，且所述对准装置b的两个接线柱分别连接一测试电源的正负极，当所述入射光连接组件与所述出射光连接组件对准连接时，所述对准装置a的两个接线柱与所述对准装置b的两个接线柱分别接触连接，构成对准测试回路。

对准装置a和对准装置b是用于指示连接装置是否准确对准。当连接装置对准时，对准装置a和对准装置b将处于连通状态，设备的控制系统将得到连接装置已准确对准的信号。当连接装置对准存在偏差或因故障脱落，对准装置a和对准装置b无通路，设备的控制系统将得到连接装置未连接对准，激光光源停止激光输出，已防止激光伤害人眼。对准测试回路中还可以加装灯光指示，对准后，回路导通，点亮灯光提醒用户。

所述对准装置a设置在所述密封胶圈与所述输入法兰结构件的边沿之间。

所述输入准直镜和输出准直镜采用统一类型的光学透镜，可采用c-lens透镜或非球面透镜12等；且连接时，所述输入光纤的端面位于所述输入准直镜的焦点处，所述输出光纤的端面位于所述输出准直镜的焦点处。

该装置包括至少一根输入光纤和至少一根输出光纤，输入光纤与输出光纤数量相同且一一对应。

输入光纤、输入准直镜、输入法兰结构件、输入光学窗口、对准装置a、密封胶圈构成了密封激光保偏传输装置的固定端。对准装置b、输出光学窗口、输出法兰结构件、输出准直镜、输出光纤构成了密封激光保偏传输装置的活动端。固定端与活动端共同构成了可拆装的密封激光保偏传输装置。固定端与活动端对准密封连接后，实现传导光偏振稳定，同时不破坏设备的密封性。

激光光源通过输入光纤进入到可快速拆装的保偏光纤气密连接装置。从输入光纤进入输入准直镜，形成空间高斯光束。输入光纤和输入准直镜通过密封连接方式与输入法兰结构件固定。输入光学窗口、对准装置a通过类似的密封连接方式与输入法兰结构3固定。输入法兰结构安装有密封胶圈。当固定端与活动端对准密封连接，激光通过输入光学窗口，输出到活动端。经过输出窗口后，被输出准直镜汇聚至输出光纤内部，传递到具有密封要求的设备内部。为不破坏设备的密封性，输出光学窗口、对准装置b、输出准直镜通过密封连接方式与输出法兰结构固定。

输入光纤和输出光纤是适用于测量仪器工作波长激光传输的单模保偏光纤。

本发明的有益效果是：可解决光纤对接保偏稳定的问题，满足多次重复插拔使用需求。

本发明空间光路处于密封状态，整个装置不受环境温湿度变化引起结露、结霜，或环境粉尘污染光路问题；

本发明激光光束不通过光纤直接输出到外界环境，不存在光纤端面污染导致端面损伤的问题，当光学窗口污染时可快速擦除，维护便捷。

本发明的对准装置具有反馈信号，可引导装置连接对准，同时具备预防激光辐射损伤人眼事故。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种可拆装的密封激光保偏传输装置结构爆炸分解图；

图2为本发明实施例提供的保偏传输装置入射光连接组件结构示意图；

图3为本发明实施例提供的保偏传输装置对准连接后示意图；

图4为本发明实施例提供的基于c-lens的准直透镜示意图；

图5为本发明实施例提供的基于非球透镜的准直透镜示意图；

图6为本发明实施例提供的保偏传输装置对准连接后剖视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-输入光纤，2-输入准直镜，3-输入法兰结构件，4-输入光学窗口，5-对准装置a，6-密封胶圈，7-对准装置b，8-输出光学窗口，9-输出法兰结构件，10-输出准直镜，11-输出光纤，12-非球准直透镜。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1-6所示，本实施例中可拆装的密封激光保偏传输装置由输入光纤1，输入准直镜2，输入法兰结构件3，输入光学窗口4，对准装置a5，密封胶圈6，对准装置b7，输出光学窗口8，输出法兰结构件9，输出准直镜10，输出光纤11组成。

本实施例中输入光纤1采用780nm单模保偏光纤，纤芯直径约4.2μm。输入光纤1一端与窄线宽光纤激光器相连。利用输出线宽≤20khz、输出功率约30mw的1560nm单频激光器，经过掺铒光纤放大器放大输出功率5w，注入至周期极化铌酸锂晶体。通过精密温控使注入激光满足温度匹配条件输出1560nm激光的二倍频激光，即780nm激光。输入光纤1的另一段采用熔接技术与准直透镜2固连，准直透镜既可以采用c-lens准直透镜也可以采用非球准直透镜，如图4图5所示，本实施例中采用焦距5mm的c-lens准直透镜，输出高斯直径1mm的激光光束。输入法兰结构件3由铝合金材料一体加工而成，通过光学密封胶将准直透镜2与之密封连接。输入法兰结构件3外部出光孔与法兰安装面加工有3°楔角，用于安装输入光学窗口4。输入光学窗口4由熔融石英加工而成，尺寸为ф25.4mm×3mm，安装区域采用光学密封胶，安装时处于氮气气体保护下，保证内部空间干燥。输入法兰结构件直径50mm处加工安装孔，用于安装对准装置a5。对准装置a5选用精密加工插针制作，插针外端连通。插针的定位精度优于0.05mm。密封胶圈6选用天然橡胶材料，加工为直径1.5mm，正公差+0.3mm/+0.1mm，保证与输出法兰结构件9对接时密封性。对准装置b7与对准装置a5相同，由精密加工插针制作，插针外端与导线连接，用于将连通信号传输至控制系统。对准装置b7安装在输出法兰结构件9直径50mm处的安装孔，保证法兰对接时与对准装置a5对接。依据定位精度可知，对准装置保证对准角度偏差优于2mrad，引起偏振消光比变化小于500：1，优于保偏光纤保偏性能。输出光学窗口8采用与输入光学窗口4采用相同实施方式。输出法兰结构件9与输入法兰结构件3采用相同实施方式。输出准直镜10与输入准直镜2采用相同实施方式。输出光纤11与输入光纤1采用相同实施方式。

实施例2

本实施例的输入光学窗口4、输出光学窗口8采用透过率80％，偏振消光比为100000:1的偏振片。其它零部件以及零部件连接关系与实施例1相同。可获得保偏性能更好的激光传输效果。

实施例3

本实施例输入光纤1和输出光纤11的数量都多于一个，输出准直镜2与输入准直镜10数目与之匹配，输出法兰结构件3与输入法兰结构件9加工出数量相同的准直透镜安装孔并组装。其它零部件以及零部件连接关系与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。