一种用于激光微推力器的激光微烧蚀光纤集束装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于激光微烧蚀的光纤集束烧蚀装置，包括光纤、增透玻璃片、固体工质靶带、基板和激光器。本发明专利技术改变了激光推力器中现有光学透镜安装和调试的理念，利用光纤耦合将激光输出，利用带槽的基板实现激光集束输出，利用光纤发散角、增透镜位置和折射率已知参数，可精确布置工质烧蚀位置，实现对工质的高效烧蚀；本发明专利技术的结构简单，空间利用率更高，大大降低激光微推力器的结构复杂程度，延长激光推力器的使用寿命；本发明专利技术带槽的基板使用微细加工技术，可最大程度降低多次加工带来的累积误差，达到高精度、高密度的光纤集束排布效果。本发明专利技术实现的激光微烧蚀具有低成本、小型化和高效率的效果。化和高效率的效果。化和高效率的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光微推力器的激光微烧蚀光纤集束装置


[0001]本专利技术属于光学领域，具体地，涉及一种用于激光微推力器的激光微烧蚀光纤集束烧蚀装置，用于空间激光微推力器中激光对推进工质进行烧蚀的场景。

技术介绍

[0002]激光微推力器是一种利用激光烧蚀推进工质产生微推力的空间微推进系统，由于激光对工质的烧蚀光斑一般在百微米量级，属于一种微烧蚀过程，因此其推力较小，一般在微牛至毫牛量级，主要用于微纳卫星的姿轨控、轨道保持等。现有的激光微推力器烧蚀光源结构复杂、体积较大、且烧蚀光斑区域光束分布分散，无法满足对工质的高效烧蚀作用，进而限制了空间激光微推力器的小型化、低功耗发展要求。
[0003]此外，空间激光微推力器性能提升的关键在于其激光功率密度的高低以及对工质的高效烧蚀，以减小“死重”，从而达到高总冲要求。这就要求激光微推力器的激光具有较好的聚焦性能和密排集束方式。但是，现有方法是通过单个或多个透镜的使用，实现对激光光束的聚焦，然而透镜的应用，不但会增加光路的调试难度，也会带来系统的复杂化；同时，为了实现对靶带式固体工质的高效烧蚀，单个透镜必须在某个维度上能够往复运动，这又必须增加电机、导轨等运动执行机构，增加推力器的额外功率；也有现有技术方法使用多个透镜的组合实现对工质的高效烧蚀，这又带来了系统体积的增加和调试的复杂程度。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的专利技术目的在于降低激光微推力器结构的复杂度，减小激光微推力器的体积，降低激光微推力器结构能耗和调试难度，实现激光微烧蚀的低成本、小型化和高效率。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供了一种用于激光微烧蚀的光纤集束烧蚀装置，包括光纤、基板、玻璃片、固体工质靶带、基板和激光器；
[0006]二极管激光器有多个，每个二极管激光器连接一条光纤，二极管激光器发出的激光通过光纤输出，所述基板用于固定光纤的输出端，并使光纤输出端方向相互平行；
[0007]所述玻璃片设置在光纤输出端和固体工质靶带之间；
[0008]固体工质靶带放置在光纤输出端所输出的激光靶面上，固体工质靶带在激光光束作用下产生烧蚀，固体工质靶带上的烧蚀光斑为圆形光斑且两两相切。
[0009]进一步的，所述玻璃片是增透玻璃片，所述增透玻璃片双面均镀有与二极管激光器波长相同的增透膜。
[0010]进一步的，所述玻璃片的材料是石英玻璃。
[0011]进一步的，基板是独体结构或者上下组合结构；基板为独体结构时，在基板内部设置容纳光纤输出端的贯通孔，或者在基板设置容纳光纤的贯通槽；基板为上下组合结构时，基板包括上下叠置的上基板和下基板，在上下基板相对的表面上设置容纳光纤输出端的贯通槽，或者下基板的上表面或者仅在上基板的下表面设置容纳光纤输出端的贯通槽；光纤
固定在所述贯通槽或者贯通孔中。
[0012]进一步的，所述光纤集束烧蚀装置还包括集束外壳，集束外壳开有贯通槽，固定好光纤输出端的基板和玻璃片固定该贯通槽中。
[0013]进一步的，光纤输出端相互平行且间隔相等，光纤输出端端头在一条直线上，光纤输出端的间隔为p，其中，w为固体工质靶带宽度，n为光纤数量。
[0014]进一步的，固定在基板中的多条光纤组成的光纤集束与玻璃片、固体工质带位置依次固定，其中，光纤集束的输出端与玻璃片的之间的距离为L1；玻璃片与固体工质带之间的距离为L2，其中式中D为靶带上的烧蚀光斑大小；d为光纤芯径；θ1为单根光纤的发散角；θ2为m为玻璃片的折射率，L为玻璃片的厚度。
[0015]进一步的，光纤集束的输出端与玻璃片的之间的距离L1≤5mm。
[0016]进一步的，二极管激光器通过FC接口与光纤相连。
[0017]进一步的，所述固体工质靶带包括透明基底层和推进工质层，透明基底层置于靠近光纤输出端的一侧，推进工质层置于背离光纤输出端的一侧。
[0018]本专利技术的有益效果是：1)本专利技术用于激光微烧蚀的光纤集束装置改变了现有技术方案中光学透镜安装和调试的理念，利用光纤耦合将激光输出，利用带有方形槽的基板实现激光集束输出，利用光纤发散角、增透镜位置和折射率已知参数，可精确布置工质烧蚀位置，实现对工质的高效烧蚀；2)本专利技术的结构简单，空间利用率更高，可大大降低激光微推力器的结构复杂程度，延长激光推力器的使用寿命；3)本专利技术带槽的基板使用微细加工技术，可最大程度降低多次加工带来的累积误差，达到高精度、高密度的光纤集束排布效果。因此，本专利技术实现的激光微烧蚀具有低成本、小型化和高效率的效果。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的光纤集束时光斑分布示意图；
[0020]图2为本专利技术的光纤集束时经过增透镜后在工质靶带上的分布示意图；
[0021]图3为本专利技术的光纤连接二极管激光器示意图；
[0022]图4为本专利技术的光纤集束在带有方形槽的基板上示意图；
[0023]图5为本专利技术的光纤集束在两块带有方形槽的基板中示意图；
[0024]图6为本专利技术的光纤集束在带有方形槽的基板上放置后通过金属安装外壳固定的示意图；
[0025]图7为本发现的光纤集束模块图。
[0026]附图标记如下：
[0027]1‑
光纤；2
‑
玻璃片；3
‑
固体工质靶带；4
‑
基板；5
‑
外壳；6
‑
二极管激光器。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于
说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。
[0029]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术实施例中的具体含义。
[0031]在本专利技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于激光微烧蚀的光纤集束烧蚀装置，其特征在于，包括光纤、基板、玻璃片、固体工质靶带、基板和二极管激光器；二极管激光器有多个，每个二极管激光器连接一条光纤，二极管激光器发出的激光通过光纤输出，所述基板用于固定光纤的输出端，并使光纤输出端方向相互平行；所述玻璃片设置在光纤输出端和固体工质靶带之间；固体工质靶带放置在光纤输出端所输出的激光靶面上，固体工质靶带在激光光束作用下产生烧蚀，固体工质靶带上的烧蚀光斑为圆形光斑且两两相切。2.如权利要求1所述的用于激光微烧蚀的光纤集束烧蚀装置，其特征在于，所述玻璃片是增透玻璃片，所述增透玻璃片双面均镀有与二极管激光器波长相同的增透膜。3.如权利要求1所述的用于激光微烧蚀的光纤集束烧蚀装置，其特征在于，所述玻璃片的材料是石英玻璃。4.如权利要求1所述的用于激光微烧蚀的光纤集束烧蚀装置，其特征在于，基板是独体结构或者上下组合结构；基板为独体结构时，在基板内部设置容纳光纤输出端的贯通孔，或者在基板设置容纳光纤的贯通槽；基板为上下组合结构时，基板包括上下叠置的上基板和下基板，在上下基板相对的表面上设置容纳光纤输出端的贯通槽，或者下基板的上表面或者仅在上基板的下表面设置容纳光纤输出端的贯通槽；光纤固定在所述贯通槽或者贯通孔中。5.如权利要求4任一项所述的用于激光微烧蚀的光纤集束烧蚀装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：常浩，周伟静，叶继飞，文明，李南雷，邢宝玉，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：