专利名称：一种同时输出多束激光的单片NdYAG激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光器，特别是关于一种能够同时输出多束激光的单片Nd:YAG 激光器。
背景技术：
目前，Nd:YAG(Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet，掺钱钇铝石槽石晶体)微片激光器在激光测量领域得到越来越广泛的应用，但所有激光器都是单片Nd YAG输出单束光。在三坐标测量机、多自由度测量等场合就需要多台激光器同时工作。如果用三台Nd:YAG激光器，其成本就会成倍增加。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够同时输出多束相互平行，相互独立的激光，大大降低成本的单片Nd: YAG激光器。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种同时输出多束激光的单片 Nd: YAG激光器，其特征在于它包括泵浦源分光装置，所述泵浦源分光装置的输出端设置有若干条单模光纤，各所述单模光纤的另一端分别通过一法兰盘连接一带有毛细玻璃管的单模光纤，各所述毛细玻璃管分别设置在一玻璃套管内，各所述玻璃套管的另一端内部均设置有一自聚焦透镜，所述自聚焦透镜的光输出端与所述玻璃套管的光输出端平齐；所述玻璃套管内的所述毛细玻璃管与所述自聚焦透镜之间具有一定距离；各所述玻璃套管通过固定装置固定排列成一体，且各所述玻璃套管的光输出端平齐；一体设置的各所述玻璃套管的光输出端外侧设置有一个Nd:YAG晶体。所述泵浦源分光装置包括一泵浦源单模LD和一光纤分束器；所述泵浦源单模LD 的输出端自带有一单模光纤，所述光纤分束器的输入端自带有一条单模光纤，所述泵浦源单模LD输出端的所述单模光纤与所述光纤分束器输入端的所述单模光纤通过法兰盘连接；所述光纤分束器的输出端自带有若干条单模光纤，所述泵浦源分光装置输出端的所述若干条单模光纤即为所述光纤分束器输出端的所述若干条单模光纤。所述泵浦源分光装置包括η个泵浦源单模LD，各所述泵浦源单模LD的输出端均自带有一单模光纤；所述泵浦源分光装置输出端的所述若干条单模光纤为η条，即为η个所述泵浦源单模LD输出端自带的所述单模光纤。所述泵浦源分光装置包括η个泵浦源单模LD、一个光纤合束器和一个光纤分束器；η个所述泵浦源单模LD的输出端均自带有一单模光纤，所述光纤合束器的输入端自带有η条单模光纤，所述光纤合束器输入端的所述η条单模光纤分别与一个所述泵浦源单模 LD输出端的所述单模光纤连接；所述光纤合束器的输出端自带有一条单模光纤，所述光纤分束器的输入端自带有一条单模光纤，所述光纤合束器输出端的所述单模光纤与所述光纤分束器输入端的所述单模光纤通过法兰盘连接；所述光纤分束器的输出端自带有大于η条的单模光纤，所述泵浦源分光装置输出端的所述若干条单模光纤大于η条，即为所述光纤分束器输出端自带的大于η条的单模光纤。各所述玻璃套管通过固定装置固定排列成一体，所述固定装置为一外套管，各所述玻璃套管轴对称或中心对称设置在所述外套管内，各所述玻璃套管的光输出端与所述外套管的光输出端平齐。所述玻璃套管的内径与所述毛细玻璃管和自聚焦透镜的外径相同，所述毛细玻璃管与所述自聚焦透镜的中心线重合。各所述单模光纤与法兰盘连接所用的接头为FC/APC接头或FC/PC接头。所述泵浦源分光装置输出端设置的单模光纤为两条以上。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明设置有泵浦源分光装置、毛细玻璃管、自聚焦透镜和Nd:YAG晶体等，泵浦源分光装置可以采用多种形式，且泵浦源分光装置输出的若干路光通过毛细玻璃管到达自聚焦透镜，经过各自聚焦透镜聚焦后， 打在Nd:YAG晶体的中心面上，因此，采用单片的Nd:YAG晶体就可以同时输出多束(两束以上)光，各路光由同一个平平谐振器产生，相互平行，相互独立，可以同时用来测量，从而大大降低光源成本。2、本发明中与法兰盘连接的单模光纤均采用FC/APC，因此，可以防止光回馈。3、本发明由于采用自聚焦透镜等微型光学元件，因此，光源的体积可以做到很小，方便使用。4、本发明将各路光纤连接的毛细玻璃管以及自聚焦透镜设置在玻璃套管内，各个玻璃套管通过一个大的外套管固定一体，因此，可以整体进行调节，使阈值最低，光束质量最好。5、本发明在进行各路玻璃套管的组装时，需要保证各玻璃套管与Nd: YAG晶体的相对位置不变，因此，能够保证各路的光的焦点在同一平面上。本发明结构设置巧妙，操作方便，成本低，能够同时输出多束相互平行，相互独立的激光，因此，可以为多自由度、多路同时测量的激光干涉仪提供光源，可广泛应用于科学研究领域和工程应用领域。
图1是本发明泵浦源分光装置实施例一结构示意2是本发明泵浦源分光装置实施例二结构示意3是本发明泵浦源分光装置实施例三结构示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明包括泵浦源分光装置1，泵浦源分光装置1的输出端设置有若干条单模光纤2，各单模光纤2的另一端分别通过一法兰盘3连接一带有毛细玻璃管4的单模光纤5，各毛细玻璃管4分别设置在一玻璃套管6内，各玻璃套管6的另一端内部均设置有一自聚焦透镜7，毛细玻璃管4与自聚焦透镜7之间具有一定距离，自聚焦透镜7的光输出端与玻璃套管6的光输出端平齐；所有玻璃套管6设置在同一外套管8内，通过外套管8 将各个玻璃套管6固定一体，各玻璃套管6的光输出端均与外套管8的光输出端平齐；外套管8的光输出端外侧设置有Nd:YAG晶体9。本发明的泵浦源分光装置1可以有多种形式，下面列举三个具体实施例。实施例一如图1所示，本发明的泵浦源分光装置1包括一泵浦源单模 LD (LaserDiode,半导体激光器)11和一光纤分束器12，泵浦源单模LDll的输出端自带有一单模光纤13，光纤分束器12的输入端自带有一条单模光纤14，泵浦源单模LDll输出端的单模光纤13与光纤分束器12输入端的单模光纤14通过法兰盘15连接；光纤分束器12 的输出端自带有若干条单模光纤，泵浦源分光装置1输出端的若干条单模光纤2即为光纤分束器12输出端自带的若干条单模光纤。实施例二 如图2所示，本发明的泵浦源分光装置1包括η个泵浦源单模LD21，各泵浦源单模LD21的输出端均自带有一单模光纤，则泵浦源分光装置1输出端的若干条单模光纤2为η条，即为η个泵浦源单模LD21输出端自带的单模光纤。该实施例中，η个泵浦源单模LD21可以泵浦出η路光，由于需要分成几路光，就需要几个泵浦源单模LD21，而不设置光纤分束器，因此，成本会增加。实施例三如图3所示，本发明的泵浦源分光装置1包括η个泵浦源单模LD31、 一个光纤合束器32和一个光纤分束器33 ；η个泵浦源单模LD31的输出端均自带有一单模光纤34，光纤合束器32的输入端自带有η条单模光纤35，光纤合束器32输入端的η条单模光纤35分别通过一法兰盘36与一个泵浦源单模LD31输出端的单模光纤34连接；光纤合束器32的输出端自带有一条单模光纤37，光纤分束器33的输入端自带有一条单模光纤 38，光纤合束器32输出端的单模光纤37与光纤分束器33输入端的单模光纤38通过法兰盘39连接；光纤分束器33的输出端自带有大于η条的单模光纤，则泵浦源分光装置1输出端的若干条单模光纤2的数量大于η条，即为光纤分束器33输出端自带的大于η条的单模光纤。该实施例中，η个泵浦源单模LD31能够泵浦出大于η路的光。上述实施例二和实施例三适用于在泵浦多路光时，由一台泵浦源单模LD分出来的光能量可能不足以泵浦，而需要用多台泵浦源单模LD泵浦的情况，即η > 1。上述实施例中，所有玻璃套管6可以通过其他固定装置固定一体，各玻璃套管6的光输出端平齐。上述实施例中，玻璃套管6的内径与毛细玻璃管4和自聚焦透镜7的外径相同，毛细玻璃管4和自聚焦透镜7的中心线重合。上述实施例中，各单模光纤通过接头与法兰盘连接，接头采用FC/ APC(FerruleConnector/Angled Physical Contact，卡套接头/倾斜物理接触，一种光纤连接头)或FC/PC Overrule Connector/Physical Contact，卡套接头/物理接触，一种光纤连接头)，或其他形式的接头；采用FC/APC接头，可以防止光回馈。上述实施例中，光纤分束器输出端设置的单模光纤可以是两条、三条、四条或更多条，根据需要进行设置；各玻璃套管6在外套管8内的排列方式可以是轴对称排列，也可以是中心对称排列，还可以根据需要有其他的排列方式；Nd: YAG晶体9输出的若干束光与光纤的排列方式一致，同理，可以做出两路、三路、四路及更多路的激光器。本发明的工作过程为泵浦源分光装置1输出的若干路光通过毛细玻璃管4到达自聚焦透镜7，经过自聚焦透镜7聚焦后，打在Nd:YAG晶体9的中心面上，可以同时泵浦 Nd: YAG晶体9中心面的不同位置，从而同时输出多束光，作为激光干涉仪的光源。本发明可以用在三坐标测量机上，泵浦源分光装置1的输出端可以设置三条单模光纤2，因此，用单片Nd:YAG激光器就能够输出三束光，通过合理的光路设置，即可以完成 XH三路同时测量计数。通过合理的光路设计，还可以实现被测物的偏摆、俯仰、滚转等的多自由度测量。用更多束光同时打到被测物体的不同部位，还可以实现对物体形变的测量。
本发明的组装调整方法包括以下步骤1)泵浦源分光装置1的输出端设置有若干条单模光纤2，各单模光纤2的另一端分别通过一法兰盘3连接一带有毛细玻璃管4的单模光纤5。2)将一个自聚焦透镜7用光纤固化胶或机械配合固定于一个玻璃套管6的一端内部，使该自聚焦透镜7的外侧端面与该玻璃套管6的端面平齐。3)调整固定Nd:YAG晶体9，使Nd:YAG晶体9的中心线与该玻璃套管6的中心线重合。4)将步骤1)中，其中一毛细玻璃管4插入该玻璃套管6的另一端内部，调节该玻璃套管6的偏摆、俯仰、上下、左右与Nd:YAG晶体9的距离，以及该毛细玻璃管4到该自聚焦透镜7的距离，使出光阈值最低，此时，通过光纤固化胶胶或机械配合将该毛细玻璃管4 固定在该玻璃套管6内。5)重复步骤2) 4)，分别将其他自聚焦透镜7和毛细玻璃管4固定在其他玻璃套管6内；在重复上述步骤2、 4)时，各玻璃套管6的位置与步骤4)中调节好的玻璃套管6的位置一样，不用再调节，而只需要调节毛细玻璃管4与自聚焦透镜7之间的距离，这样可以保证各玻璃套管6与Nd: YAG晶体9的相对位置始终不变，进而保证各路的光的焦点在同一平面上。6)将上述各玻璃套管6通过一个外套管8固定一体，固定的时候须保证各路相互平行，各路玻璃套管6的远光端面与外套管8的远光端面在同一平面上；对外套管8整体调节，使出光阈值最低、光束质量最好，调整组装完成。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种同时输出多束激光的单片Nd:YAG激光器，其特征在于它包括泵浦源分光装置，所述泵浦源分光装置的输出端设置有若干条单模光纤，各所述单模光纤的另一端分别通过一法兰盘连接一带有毛细玻璃管的单模光纤，各所述毛细玻璃管分别设置在一玻璃套管内，各所述玻璃套管的另一端内部均设置有一自聚焦透镜，所述自聚焦透镜的光输出端与所述玻璃套管的光输出端平齐；所述玻璃套管内的所述毛细玻璃管与所述自聚焦透镜之间具有一定距离；各所述玻璃套管通过固定装置固定排列成一体，且各所述玻璃套管的光输出端平齐；一体设置的各所述玻璃套管的光输出端外侧设置有一个Nd: YAG晶体。
2.如权利要求1所述的一种同时输出多束激光的单片Nd:YAG激光器，其特征在于所述泵浦源分光装置包括一泵浦源单模LD和一光纤分束器；所述泵浦源单模LD的输出端自带有一单模光纤，所述光纤分束器的输入端自带有一条单模光纤，所述泵浦源单模LD输出端的所述单模光纤与所述光纤分束器输入端的所述单模光纤通过法兰盘连接；所述光纤分束器的输出端自带有若干条单模光纤，所述泵浦源分光装置输出端的所述若干条单模光纤即为所述光纤分束器输出端的所述若干条单模光纤。
3.如权利要求1所述的一种同时输出多束激光的单片Nd:YAG激光器，其特征在于所述泵浦源分光装置包括η个泵浦源单模LD，各所述泵浦源单模LD的输出端均自带有一单模光纤；所述泵浦源分光装置输出端的所述若干条单模光纤为η条，即为η个所述泵浦源单模 LD输出端自带的所述单模光纤。
4.如权利要求1所述的一种同时输出多束激光的单片Nd:YAG激光器，其特征在于所述泵浦源分光装置包括η个泵浦源单模LD、一个光纤合束器和一个光纤分束器；η个所述泵浦源单模LD的输出端均自带有一单模光纤，所述光纤合束器的输入端自带有η条单模光纤，所述光纤合束器输入端的所述η条单模光纤分别与一个所述泵浦源单模LD输出端的所述单模光纤连接；所述光纤合束器的输出端自带有一条单模光纤，所述光纤分束器的输入端自带有一条单模光纤，所述光纤合束器输出端的所述单模光纤与所述光纤分束器输入端的所述单模光纤通过法兰盘连接；所述光纤分束器的输出端自带有大于η条的单模光纤， 所述泵浦源分光装置输出端的所述若干条单模光纤大于η条，即为所述光纤分束器输出端自带的大于η条的单模光纤。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种同时输出多束激光的单片Nd:YAG激光器，其特征在于各所述玻璃套管通过固定装置固定排列成一体，所述固定装置为一外套管，各所述玻璃套管轴对称或中心对称设置在所述外套管内，各所述玻璃套管的光输出端与所述外套管的光输出端平齐。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种同时输出多束激光的单片Nd:YAG激光器，其特征在于所述玻璃套管的内径与所述毛细玻璃管和自聚焦透镜的外径相同，所述毛细玻璃管与所述自聚焦透镜的中心线重合。
7.如权利要求5所述的一种同时输出多束激光的单片Nd:YAG激光器，其特征在于所述玻璃套管的内径与所述毛细玻璃管和自聚焦透镜的外径相同，所述毛细玻璃管与所述自聚焦透镜的中心线重合。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种同时输出多束激光的单片Nd:YAG激光器，其特征在于各所述单模光纤与法兰盘连接所用的接头为FC/APC接头或FC/PC接头。
9.如权利要求5或6所述的一种同时输出多束激光的单片Nd:YAG激光器，其特征在于各所述单模光纤与法兰盘连接所用的接头为FC/APC接头或FC/PC接头。
10.如权利要求1 9任一项所述的一种同时输出多束激光的单片Nd:YAG激光器，其特征在于所述泵浦源分光装置输出端设置的单模光纤为两条以上。
全文摘要
本发明涉及一种同时输出多束激光的单片NdYAG激光器，其特征在于它包括泵浦源分光装置，泵浦源分光装置的输出端设置有若干条单模光纤，各单模光纤的另一端分别通过一法兰盘连接一带有毛细玻璃管的单模光纤，各毛细玻璃管分别设置在一玻璃套管内，各玻璃套管的另一端内部均设置有一自聚焦透镜，自聚焦透镜的光输出端与玻璃套管的光输出端平齐；玻璃套管内的毛细玻璃管与自聚焦透镜之间具有一定距离；各玻璃套管通过固定装置固定排列成一体，且各玻璃套管的光输出端平齐；一体设置的各玻璃套管的光输出端外侧设置有一个NdYAG晶体。本发明能够同时输出多束相互平行，相互独立的激光，因此，可以为多自由度、多路同时测量的激光干涉仪提供光源。
文档编号H01S3/106GK102412497SQ20111027458
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者张书练, 张松, 谈宜东 申请人:清华大学