输出功率线性连续可调的光纤耦合激光器系统的制作方法

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种输出功率线性连续可调的光纤耦合激光器系统。

背景技术：

激光由于其具有的高亮度、高相干性和高准直性等特点，在工业、通信、医学、科学研究及社会生活等领域发挥了独特且至关重要的作用。但是在一些对激光器稳定性要求比较高的情况，尤其是在需要高精度线性调节光纤耦合半导体激光器输出功率的时候，常规的方式是通过改变半导体激光器控制电路的参数的方式来改变输出功率，这种通过半导体激光器控制电路调制（尤其是高速调制）输出功率带来的过冲效应，对于一些高精度的应用，尤其是荧光检测分析领域，很容易造成瞬间的激光输出功率过大而造成样品的漂白效应，影响后续的检测分析。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种输出功率线性连续可调的光纤耦合激光器系统。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：输出功率线性连续可调的光纤耦合激光器系统，该光纤耦合激光器系统沿光路依次包括激光器、准直透镜、耦合透镜和光纤，所述激光器输出的激光经准直透镜准直之后向耦合透镜输出平行光束，耦合透镜将激光光束聚焦并耦合至光纤的纤芯当中，在准直透镜和耦合透镜之间设置可以平移改变激光光束位置的光学位移片，使得输入到耦合透镜的光束向光纤耦合时的位置和数量发生变化，进而改变耦合效率，实现对激光器输出功率的线性连续可调。

优选地，所述光学位移片为平行平板玻璃或光学塑料，可以一块或多块设置，设置多块时，各块之间相互平行。

优选地，所述准直透镜用于将所述激光器发出的激光光束进行准直，使所述激光光束准直输出，所述准直透镜包括一个或多个透镜。

优选地，所述耦合透镜包括一个或多个透镜。

优选地，所述激光器为半导体激光器，所述半导体激光器为单横模激光二极管或多横模激光二极管。

优选地，所述光纤为单模光纤或多模光纤或保偏光纤。

优选地，该光纤耦合激光器系统沿同一光路依次间隙设置有激光器、准直透镜、光学位移片、耦合透镜和光纤。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：通过调节可以旋转的光学位移片使得输入到耦合透镜的光束向光纤耦合时的位置和数量发生变化，进而改变耦合效率，实现对激光器输出功率的线性连续可调。

通过调节可以旋转的光学位移片让通过耦合透镜耦合到光纤的光束的位置发生平移变化，从而线性改变耦合效率，在不改变半导体激光器输出功率的前提下，达到通过旋转光学位移片直接线性改变光纤耦合半导体激光器输出功率的目的。

通过调节可以旋转的光学位移片让通过耦合透镜耦合到光纤的光束的位置发生平移变化，并且这种光束平移直径大于耦合光纤的直径，在不改变半导体激光器功率的前提下，达到通过调节旋转光学位移片的旋转角度和旋转速度改变光纤耦合半导体激光器输出功率占空比的目的。

该光纤耦合激光器系统结构简单，简便可行，在使用过程中能量损失少，可适用于高效稳定的激光器系统，且具有低成本、易组装调节和性能稳定等优点，在使用过程中不会造成激光器系统的冗余和不确定性，适合在产业上推广使用。

附图说明

图1是本实用新型光纤耦合激光器的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1光纤耦合激光器光学位移片旋转大角度调制时，旋转角度与光束平移量的周期关系。

图3是本实用新型实施例1光纤耦合激光器光学位移片旋转小角度调制时，旋转角度与光束平移量的负相关线性关系。

图4是本实用新型实施例1光纤耦合激光器光学位移片旋转小角度调制时，旋转角度与光束平移量的正相关线性关系。

图中各附图标记的含义如下：

1---激光器，2---准直透镜，3---耦合透镜，4---光纤，5---光学位移片。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

本实用新型揭示了一种输出功率线性连续可调的光纤耦合激光器系统，如图1所示，所述光纤耦合激光器系统沿光路依次包括激光器1、准直透镜2、耦合透镜3和光纤4，具体地，在本实施例中，该光纤耦合激光器系统沿同一光路依次间隙设置有激光器、准直透镜、光学位移片、耦合透镜和光纤，在本实施例中，所述激光器1沿光轴z方向放置，所述激光器1优选为半导体激光器，所述半导体激光器为单横模激光二极管（例如，一种运用二极管在发射波长方面的可调整性的DEB或VCSEL激光二极管）或多横模激光二极管，所述光纤4为单模光纤或多模光纤或保偏光纤，在本实施例中，所述光纤4优选为多模光纤。

所述准直透镜2将所述激光器发出的激光光束进行准直，使所述激光光束准直输出。所述激光器1输出的激光经准直透镜2准直之后向耦合透镜3输出平行光束，耦合透镜3将激光光束聚焦并耦合至光纤4的纤芯当中，在准直透镜2和耦合透镜3之间设置可以平移改变激光光束位置的光学位移片5，使得输入到耦合透镜3的光束向光纤4耦合时的位置和数量发生变化，进而改变耦合效率，实现对激光器输出功率的线性连续可调。如图1所示，在本技术方案中，所述激光器1、准直透镜2、耦合透镜3、光纤4和光学位移片5在同一光路上依次设置。

所述光学位移片5为平行平板玻璃或光学塑料，具体地，该光学位移片为由BK7（或者K9）成分构成的光学平行平板，在使用时，该光学位移片可以一块或多块设置，设置多块时，各块之间相互平行，在本实施例中，所述光学位移片5优选为一块平行平板玻璃，当然，所述光学位移片5也可为多块，在本实施例中不对所述光学位移片5的数量做具体地限定，使用时，将该光学位移片5固定在压电陶瓷电机上，该光学位移片为覆盖激光器光束直径2-3倍尺寸大小，目的是保证整体移动过程中都可以全范围通过激光光束，该压电陶瓷电机是基于压电效应而开发的一种新型电机，具有极高的分辨率和精度，具有结构紧凑、大力矩输出、无电磁干扰、断电自锁等优点，并可以在超高真空换下使用，广泛用于半导体、光学、生物科学和国防等应用领域。所述光学位移片5通过自身厚度及旋转角度来改变激光光束的平移位置，其关系方程为：

x为光学位移片相对于其处于与准直光线垂直位置的旋转角度，t为光学位移片的总厚度，n为光学位移片对应激光器输出波长的折射率，d为耦合到光纤的激光光束的平行位移。

实施例1：准直后的激光光束通过可旋转调节的具有一定厚度的光学位移片5后将激光光束入射进耦合透镜3，所述耦合透镜3将出射的激光光束进行聚焦并耦合至光纤的纤芯中，通过调节可旋转的光学位移片5，使得通过耦合透镜3耦合到光纤的光束位置发生平移变化，进而线性改变耦合效率，在这里，激光光束的方向没有变，所述光学位移片的旋转速度为900~1200rpm。

图2为光学位移片旋转大角度调制时，旋转角度与光束平移量的周期关系，当x为大角度时，x的角度取值范围为10°~13°；当x为小角度时，如图3和图4所示，图3为光学位移片旋转小角度调制时，旋转角度与光束平移量的负相关线性关系，图4为光学位移片旋转小角度调制时，旋转角度与光束平移量的正相关线性关系。

通过所述光学位移片5旋转后，并且通过耦合透镜耦合到光纤中的光束相对于原来仅是平移位置关系，而没有相对于光纤纤芯角度上的变化，保证需要耦合光束的NA和光纤的匹配关系的一致性，并且耦合效率的多少仅是因为平移位置的改变而决定的。经过所述光学位移片5旋转产生的位置变化，在光纤纤芯直径的范围对耦合效率的影响是线性变化的，并且进一步光学位移片的旋转角度和耦合效率也是对应关系，角度发生变化，耦合效率也发生变化，一个角度对应一个耦合效率。

经过耦合透镜3聚焦后的半导体激光器输出的激光光斑大小小于光纤的纤芯直径，并且更进一步地，经过所述光学位移片5旋转产生的位置变化，在光纤纤芯直径的范围对耦合效率的影响线性变化范围是在激光的光斑完全耦合到光纤纤芯内和完全未耦合到光纤纤芯内的范围之间，不包括激光光斑完全在光纤纤芯内的角度变化范围的影响。

通过调节可以旋转的光学位移片5让通过耦合透镜耦合到光纤的光束的位置发生平移变化，从而线性改变耦合效率，在不改变半导体激光器输出功率的前提下，达到通过旋转光学位移片直接线性改变光纤耦合半导体激光器输出功率的目的。

对本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。