一种基于多模光纤的瓦级激光光纤合束装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多模光纤的瓦级激光光纤合束装置，包括激光发生模块、光纤合束模块以及振动电机。激光发生模块的输出端与光纤合束模块的输入端连接，光纤合束模块的输出端缠绕在振动电机上。激光发生模块发射出多束瓦级可见光激光，并将多束瓦级可见光激光耦合入光纤，多束瓦级可见光激光通过光纤合束模块合束为一束复合激光，振动电机振动带动光纤合束模块的输出端振动，将复合激光中的散斑消除，本装置中部件精度要求较低，能够以较经济的方式实现消除复合激光中的散斑，实现高质量的平顶光束输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤激光器领域，更具体地，涉及一种基于多模光纤的瓦级激光光纤合束装置。
技术介绍
在激光器的应用中，需要将多束不同波长的瓦级可见光激光合束成一束复合激光作用于研究对象，例如，对于用荧光蛋白或荧光染料标记的生物样品进行荧光成像时，需要将多束不同波长的瓦级可见光激光合束为一束复合激光，用于观察生物样品。为了获得大视场和高质量的成像效果，需要激光合束装置有高稳定性、高耦合效率、高合成度、承受瓦级激光功率以及输出复合激光散斑小。现有技术中，通常使用多个滤光片实现合束，但该方法合成度低，稳定性差，耦合效率低。通过对多根圆形单模光纤与单根圆形单模光纤采用熔融拉锥的方法连接实现合束，可以获得好的耦合效率，由于单模光纤可承受的激光功率一般都在几百毫瓦以下，无法合束瓦级可见光激光。通过对多根圆形多模光纤和单根圆形多模光纤采用熔融拉锥形的方法连接实现激光合束，可以承受瓦级激光功率，但是由于受到散斑的影响导致复合激光光斑质量很差。在圆形多模光纤输出端光路中加入振动的散射片和准直透镜，可以降低散斑的影响，但由于加入振动的散射片和准直透镜，增加了光路的复杂性，降低了激光功率效率，且消散斑的效果不佳。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术提供了一种基于多模光纤的瓦级激光光纤合束装置，用于解决由于激光光束在多模光纤传输过程中存在的模式之间的干涉而产生散斑现象，从而导致现有的光纤合束装置输出的复合激光光强呈现出散斑分布以及光斑质量差的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于多模光纤的瓦级激光光纤合束装置，包括激光发生模块、光纤合束模块以及振动电机；所述激光发生模块的输出端与所述光纤合束模块的输入端连接，所述光纤合束模块的输出端缠绕在所述振动电机输出轴上。所述激光发生模块，用于输出多束瓦级可见光激光，并将多束瓦级可见光激光耦合入光纤合束模块的输入端；所述光纤合束模块，其输入端为多根圆形多模光纤，其输出端为一根纤芯直径和数值孔径大于输入端圆形多模光纤的非圆形多模光纤；多根圆形多模光纤和非圆形多模光纤通过熔融拉锥的方式连接，将进入其输入端的多束瓦级可见激光合束为一束复合激光输出；所述振动电机，通过产生的振动带动光纤合束模块的输出端振动，消除复合激光中的散斑。激光发生模块输出多束瓦级可见光激光，并将多束瓦级可见光激光耦合进入光纤内，耦合进入光纤内的多束瓦级可见光激光经过光纤合束模块合束为一束复合激光，并由光纤合束模块中的非圆形多模光纤输出；该非圆形多模光纤缠绕在振动电机输出轴上，多种传输模式的瓦级可见激光在非圆形多模光纤内的传输，可以减少瓦级可见激光多种传输模式之间产生的干涉现象，另外，通过振动非圆形多模光纤，可以使非圆形多模光纤输出端的光强分布因为模式之间的相位调制和模式耦合而得到调制从而实现消除复合激光中的散斑。进一步地，所述激光发生模块包括瓦级可见光激光器组和耦合入纤模块，所述瓦级可见光激光组的输出端与耦合入纤模块的输入端连接；瓦级可见光激光器组，由多个瓦级可见光激光器组成，用于产生多束瓦级可见光激光；耦合入纤模块，用于将多束瓦级可见光激光耦合入光纤。采用瓦级可见光激光器组与耦合入纤模块的方式，对瓦级可见光激光器要求不高，减少装置成本。进一步地，所述激光发生模块也为由多个瓦级可见光光纤耦合激光器组成，减少光路的复杂性。进一步地，所述振动电机的振幅为毫米级，振动频率小于两万转每分钟，对振动电机的性能要求不高，可以显著降低本专利技术的成本，且该振幅下能够降低对光纤合束模块输出端的损伤。进一步地，振动电机为微型直流振动电机，用于降低装置成本。进一步地，所述耦合入纤模块包括第一反射镜、第二反射镜、第一孔径光阑、第二孔径光阑与光纤准直器；所述第一反射镜，所述瓦级可见光激光经过第一反射镜的反射，打到第二反射镜的镜面；所述第二反射镜，通过反射再次改变由第一反射镜反射后的瓦级可见光激光的路径；所述第一孔径光阑，用于准直瓦级可见光激光，经过第一反射镜与第二反射镜改变路径的瓦级可见光激光通过第一孔径光阑的孔径中心；所述第二孔径光阑，用于准直瓦级可见光激光，和所述第一孔径光阑的中心高度相等，经过第一孔径光阑的孔径中心的瓦级可见光激光同时也通过第二孔径光阑的孔径中心；所述光纤准直器，用于将瓦级可见光激光耦合入圆形多模光纤，所述经过第二孔径光阑的孔径中心的瓦级可见光激光打到光纤准直器。进一步地，所述第一反射镜与第二反射镜镀有可见光波段的增透膜，用于减少瓦级可见光激光功率损失。进一步地，所述圆形多模光纤和非圆形多模光纤端部设有SMA接头，用于增大光纤纤端的功率损伤阈值。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，有以下技术效果：1、采用熔融拉锥的方式将多根圆形多模光纤与一个非圆形多模光纤连接，实现将多束瓦级可见激光合束为一束复合激光，并将非圆形多模光纤绕于振动电机输出轴上，非圆形多模光纤有利于减少复合激光的散斑，进一步，通过振动电机振动，使非圆形多模光纤振动，由于多种传输模式的瓦级可见光激光在同一根多模光纤传输而造成的光斑就会因为传输模式之间的相位调制和模式耦合而被调制，实现消除复合激光中的散斑。2、由于非圆形光纤具有和激光输出光斑更好的匹配特性而能得到更高的耦合效率；另外，通过将多根圆形输入多模光纤和一根非圆形输出多模光纤以熔融拉锥的方式进行熔接，减少瓦级可见光激光功率损失，提高了功率耦合效率。3、本专利技术中对振动电机的性能要求不高，显著降低了本专利技术的成本，易于大规模生产制造。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术实施例的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本实施例中提供的一种多模光纤的瓦级激光光纤合束装置，包括激光发生模块，用于输出多束瓦级可见光激光，并将多束瓦级可见光激光耦合入光纤，光纤合束模块由多根圆形多模光纤和一根芯径和数值孔径芯径和数值孔径均大于输入端圆形多模光纤的非圆形多模光纤通过熔融拉锥的方式连接，耦合进入光纤的多束瓦级可见光激光经过光纤合束模块合束为一束复合激光，光纤合束模块中的非圆形多模光纤缠绕在振动电机上。激光发生模块输出多束瓦级可见光激光，并将多束瓦级可见光激光耦合进入光纤合束模块中每个圆形多模光纤内，经过光纤合束模块合束为一束复合激光，并由光纤合束模块中的非圆形多模光纤输出。该非圆形多模光纤缠绕在振动电机的输出轴上，多种传输模式的瓦级可见光激光在非圆形多模光纤中传输，可以减少瓦级可见激光多种传输模式之间产生的干涉现象，减少散斑；另外，振动电机振动时使非圆形多模光纤受到外部振动，可以使非圆形多模光纤输出端的光强分布因为模式之间的相位调制和模式耦合而得到调制，从而实现消除复合激光中的散斑。此外，由于非圆形光纤具有和激光输出光斑更好的匹配特性而能得到更高的耦合效率，通过将多根圆形输入多模光纤和一根非圆形输出多模光纤以熔融拉锥的方式进行熔接，减少瓦级可见光激光功率损失，提高了功率耦合效率。作为本专利技术的另一种实施例，为了降低瓦级可见光激光路径的复杂程度，激光发生模块可以为瓦级可见光激光光纤耦合激光器，瓦级可见光激光光纤耦合激光器直接通过圆形多模光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多模光纤的瓦级激光光纤合束装置，其特征在于，包括激光发生模块、光纤合束模块以及振动电机；所述激光发生模块的输出端与所述光纤合束模块的输入端连接，所述光纤合束模块的输出端绕在所述振动电机输出轴上；所述激光发生模块，用于输出多束瓦级可见光激光，并将多束瓦级可见光激光耦合入光纤；所述光纤合束模块，其输入端为多根圆形多模光纤，其输出端为一根纤芯直径和数值孔径均大于输入端圆形多模光纤的非圆形多模光纤，多根圆形多模光纤和非圆形多模光纤通过熔融拉锥的方式连接，将进入其输入端的多束瓦级可见激光合束为一束复合激光；所述振动电机，通过产生的振动带动光纤合束模块的输出端振动消除复合激光中的散斑。

【技术特征摘要】
1.一种基于多模光纤的瓦级激光光纤合束装置，其特征在于，包括激光发生模块、光纤合束模块以及振动电机；所述激光发生模块的输出端与所述光纤合束模块的输入端连接，所述光纤合束模块的输出端绕在所述振动电机输出轴上；所述激光发生模块，用于输出多束瓦级可见光激光，并将多束瓦级可见光激光耦合入光纤；所述光纤合束模块，其输入端为多根圆形多模光纤，其输出端为一根纤芯直径和数值孔径均大于输入端圆形多模光纤的非圆形多模光纤，多根圆形多模光纤和非圆形多模光纤通过熔融拉锥的方式连接，将进入其输入端的多束瓦级可见激光合束为一束复合激光；所述振动电机，通过产生的振动带动光纤合束模块的输出端振动消除复合激光中的散斑。2.根据权利要求1所述的瓦级激光光纤合束装置，其特征在于，所述激光发生模块包括瓦级可见光激光器组和耦合入纤模块，所述瓦级可见光激光组的输出端与耦合入纤模块的输入端连接；瓦级可见光激光器组，由多个瓦级可见光激光器组成，用于产生多束瓦级可见光激光；耦合入纤模块，用于将多束瓦级可见光激光耦合入光纤。3.根据权利要求1所述的瓦级激光光纤合束装置，其特征在于，所述激光发生模块由多个瓦级可见光光纤耦合激光器组成。4.根据权利要求1所述的瓦级激光光纤合束装置，其特征在于，所述振动电机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄振立，赵泽宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42