一种甲烷激光器检测装置的制作方法

本发明属于激光器检测装置，尤其涉及一种甲烷激光器检测装置。

背景技术：

甲烷激光器产生波长范围1650nm～1655nm、光强0.5-1,7mw的激光束，用于利用气体吸收光谱进行测量的传感器，因此激光器输出的波长需要控制在气体吸收波长附近（如1653.72nm或1650.96nm），在产品生产时必须测定每只激光器的输出波长，检测波长精度需要达到0.01nm，否则无法进行气体检测。因此一般都采用干涉法波长计进行精密测量，则需要将甲烷激光器的光束耦合进波长计光路中。波长计通过光纤接收甲烷激光器发出的光束。在检测中遇到的问题是，若波长计采用单模光纤直接与激光器耦合，其光强和波长受到严重影响，如光强为700uw光束会衰减到只有几十uw，光强低于波长计测量下限，无法获得检测结果，波长的波动范围也非常大，因光强无法达到波长计的测量范围，故波长数据是无效的，也就是无法给出波长结论。若波长计采用直接多模光纤与激光器耦合，光强也会损耗严重，但是会在测量范围内，波长会在0.1nm精度上跳动，虽说可以得到测量结果，但是容错率很高，效率低，不能满足对于精密气体测量的要求。另外，目前蝶形半导体激光器是光通信行业重要的元器件，其引脚部分为双侧14针引脚封装，引脚中心间距为2.54mm。目前激光器的开发和涉及主要是针对通信及传感行业用bf14、bf8、tf系列蝶形激光器，其检测设备也是适用于常用的n型、s型、及bf8小蝶形封装激光器的检测工装。从而使其它针对特制激光器检测装置十分匮乏，影响了特制激光器的应用。如甲烷激光器的检测工装，甲烷激光器现有封装技术为：单侧8针引脚，无尾纤封装。且引脚尺寸为（引脚长度×引脚宽度×引脚厚度）4.8×0.4×0.3(mm)，中心间距为1.06mm。因其特有的封装结构带来许多检测上的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种甲烷激光器检测装置的技术方案，提高对甲烷激光器的检测效率和准确性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种甲烷激光器检测装置，包括一级耦合器、二级耦合器和三级耦合器，所述甲烷激光器发出的光束输入所述一级耦合器，所述一级耦合器通过多模光纤将光束输送到所述二级耦合器，所述二级耦合器通过空间将光束输送到输送三级耦合器，所述三级耦合器通过单模光纤将光束输送到测试波长计。

更进一步，为了减少光强的损耗，所述一级耦合器包括具有聚光功能的准直器。

更进一步，所述一级耦合器具有调节光束的上下位置、左右位置、上下角度、左右角度功能的光耦合器。

更进一步，为了减少光强的损耗，所述二级耦合器包括具有聚光功能的准直器。

更进一步，为了适合甲烷激光器的结构特征，进行产品检测，所述测试台设有激光器接口板和散热底座，所述激光器接口板上设有引脚导座，所述引脚导座设有与所述甲烷激光器的引脚对应的引脚嵌入槽，所述甲烷激光器放置在所述散热底座上，所述一级耦合器设置在所述测试台上，所述甲烷激光器的出光孔对应于所述一级耦合器。

更进一步，为了方便甲烷激光器装入测试台，所述引脚嵌入槽内设有弹性触头，所述弹性触头与所述甲烷激光器的引脚导通。

更进一步，为了将甲烷激光器稳定地固定在测试台是，所述测试台设有将所述甲烷激光器压在所述散热底座上的激光器压板，所述激光器压板是弹性压板。

更进一步，所述测试台设有引脚压板，所述引脚压板将甲烷激光器的引脚压在所述引脚嵌入槽内，所述引脚压板是弹性压板。

更进一步，为了方便电源与信号线路的连接，所述测试台设有连接外部电源及信号线路的九针d型接口。

本发明的有益效果是：通过多级耦合连接多模光纤和单模光纤，显著提高了光束的传输效能，提高了甲烷激光器测试的准确性，测试台可解决甲烷激光器因封装的不同而带来的技术检测问题，完全满足甲烷激光器的所有检验测试需求，使甲烷激光器的检测更为方便，并大大提高了检测效率，提高产品合格率，推动甲烷激光器的应用。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

附图说明

图1是本发明结构图；

图2是甲烷激光器检测的管路原理图；

图3是由本发明测试的甲烷激光器结构图；

图4是本发明安装甲烷激光器的测试台结构图；

图5是本发明引脚导座与甲烷激光器引脚连接结构放大图；

图6是4的a向视图；

图7是fc/apc耦合器的外部结构图。

具体实施方式

如图1至图5，一种甲烷激光器检测装置，包括一级耦合器11、二级耦合器12和三级耦合器13，所述甲烷激光器20发出的光束输入所述一级耦合器，所述一级耦合器通过多模光纤14将光束输送到所述二级耦合器，所述二级耦合器通过空间将光束15输送到输送三级耦合器，所述三级耦合器通过单模光纤16将光束输送到测试波长计17。

所述一级耦合器包括具有聚光功能的准直器。

所述一级耦合器具有调节光束的上下位置、左右位置、上下角度、左右角度功能的光耦合器。

所述二级耦合器包括具有聚光功能的准直器。

所述装置还包括安装甲烷激光器的测试台40，所述测试台设有激光器接口板41和散热底座42，所述激光器接口板上设有引脚导座43，所述引脚导座设有与所述甲烷激光器的引脚21对应的引脚嵌入槽44，所述甲烷激光器放置在所述散热底座上，所述一级耦合器设置在所述测试台上，所述甲烷激光器的出光孔22对应于所述一级耦合器。

所述引脚嵌入槽内设有弹性触头45，所述弹性触头与所述甲烷激光器的引脚41导通。

所述测试台设有将所述甲烷激光器压在所述散热底座上的激光器压板46，所述激光器压板是弹性压板。

所述测试台设有引脚压板47，所述引脚压板将甲烷激光器的引脚压在所述引脚嵌入槽内，所述引脚压板是弹性压板。

所述测试台设有连接外部电源及信号线路的九针d型接口48。

实施例一：

如图1至图6，一种甲烷激光器检测装置，用于测试甲烷激光器20。如图1所示，与常见的蝶形半导体激光器不同，甲烷激光器无尾纤封装，有单侧8针引脚21，引脚尺寸为4.8mm×0.4mm×0.3(mm)（引脚长度l×引脚宽度×引脚厚度），中心间距d为1.06mm。甲烷激光器设有一个出光孔22。

甲烷激光器检测装置设有测试台40，测试台设有激光器接口板41和散热底座42。

散热底座是一个铝合金材质的金属件。

激光器接口板是电木材质，激光器接口板上设有引脚导座43，引脚导座设有八条与甲烷激光器的引脚21对应的引脚嵌入槽44，引脚嵌入槽内设有弹性触头45。激光器接口板安装在散热底座上。

测试台设有引脚压板47。引脚压板是弹性压板，设有一个弹簧套47a，在弹簧套内设有弹簧柱47b，弹簧柱上设有顶压引脚压板的压簧47c。

在散热底座上设有激光器压板46，激光器压板是与引脚压板相同的弹性压板。

在散热底座上还设有两个九针d型接口48，用于连接外部电源及信号线路。

甲烷激光器检测装置设有一级耦合器11、二级耦合器12和三级耦合器13。

一级耦合器设置在测试台上，一级耦合器采用fiberportfc/apc耦合器（connector）,如图7所示，fc/apc耦合器是一个通用的部件，设有准直器，准直器包括可调焦距的透镜，准直器的一侧设有光纤接口1a，准直器的另一侧作为与空间光接口1b，fc/apc耦合器可实现空间光束与光纤之间的传输。当甲烷激光器安装在测试台上之后，甲烷激光器的出光孔22对应于一级耦合器的空间光接口。一级耦合器安装在一个调节架上，转动调节旋钮49对准直器进行上下位置、左右位置、上下角度、左右角度的调节，使甲烷激光器的光轴对准一级耦合器。

二级耦合器和三级耦合器是与一级耦合器相同的fc/apc耦合器，二级耦合器和三级耦合器被安装在一个连接座18上，构成一个通用的部件，二级耦合器和三级耦合器具有精准的相同光轴。二级耦合器和三级耦合器的空间光接口面对面设置，一级耦合器的光纤接口通过多模光纤连接二级耦合器的光纤接口，三级耦合器通过单模光纤连接波长计17。

在进行甲烷激光器的测试时，将甲烷激光器放置在散热底座上，激光器压板将激光器压实在散热底座上。甲烷激光器的引脚一一对应的嵌入脚嵌入槽内，引脚压板将甲烷激光器的引脚压在嵌入脚嵌入槽内，弹性触头与甲烷激光器的引脚导通。甲烷激光器的出光孔对准一级耦合器的空间关接口。接通电源后，甲烷激光器通过出光孔发出激光束，此激光束是包含多波长的混合激光束。

如图2所示，甲烷激光器发出的光束通过空间进入一级耦合器，由于甲烷激光器的光束还处在一定的发散性，通过调整准直器，使一级耦合器具有聚光功能，将甲烷激光器发出的光束聚合在光纤接口处，最大限度地减少光强的损耗，并通过多模光纤传输到二级耦合器。通过准直器，二级耦合器的空间光接口将光束传输到三级耦合器的空间光接口，在此过程中能够过滤掉无关波长的光波。三级耦合器通过准直器，将光束焦距在三级耦合器的光纤接口，通过单模光纤输出到波长计。

一般激光器发射的激光都非常细小的光束（纳米级别），甲烷激光器的检测波长为1653.72nm或1650.96nm。传统上对于空间光激光器的检测都是对光强检测，故对检测设备要求不是特别严格，但应用于气体检测的激光器对波长和光强要求非常严格，因此检测设备对于输入的激光束要求也是非常严格，检测设备采用波长计，波长计通过将输入的激光通过迈克尔逊干涉仪进行干涉产生的明暗条纹与氦氖激光器干涉条纹进行计算得出波长。所以，需要非常精密的光传输通道，单模光纤可以达到要求。但是关键问题是怎样将激光束完全耦合进单模光纤内。本发明的方案是首先将空间光耦合到多模光纤,然后通过多级耦合的方式再将多模光纤耦合进单模光纤，输入到波长计内。若激光束直接耦合进单模光纤内，其光强会受到很大影响，严重的会低于波长计的检测下限导致无法检测。所以本发明先将空间光直接耦合进多模光纤内。

传统空间光耦合方法有两种方式，一种是通过设有准直器的耦合器耦合进入单模光纤，另一种是通过设有准直器的耦合器耦合进多模光纤。单模光纤耦合仅适用于发散角相对较小或固定的激光器输出，若发散角过大则造成耦合效率过低，无法满足测量波长、功率要求。多模光纤耦合对于激光器发散角要求不高，适用于发散角离散较大的激光器，但是因为后续连接测量的波长计限制，多模光纤耦合进波长计时耦合效率过低，无法满足测量。因此本发明提出了一种新的耦合调节模式，即采用多级耦合方式进行光束调节。首先采用多模光纤耦合系统，利用多模光纤对发散角冗余度大的特点，将激光器发出的空间光束耦合进多模光纤。然后进行多模至单模耦合，因为多模光纤无法直接耦合进单模光纤，本发明采用了具有精准的相同光轴的二级耦合器和三级耦合器，进行准直聚焦后耦合，使激光器光束高效耦合进单模光纤，最后利用单模光纤接头接入波长计，实现高效耦合。

本实施例的检测装置通过多级耦合，使激光束更加准确汇聚到单模光纤便于波长计的检测，其输出特征为：光强能够在设定的环境下稳定到一个值（如0.9mw、1.34mw），光强损耗为20%～30%。波长能够稳定在0.01nm范围内，例如1653.36nm。

本实施例的甲烷激光器检测装置能够最大限度的将光束输送到波长计，有效的保证了对甲烷激光器的准确检测。提高检测效率。