【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤激光传输，涉及一种耦合装置及耦合方法，尤其涉及一种不可见激光与空芯光纤快速耦合的装置及方法。
技术介绍
1、超快激光通常是指脉冲宽度在皮秒、飞秒甚至阿秒量级的激光。随着激光行业的发展，超快激光广泛的应用于天文学、显微检测、医疗、精细加工等领域。而目前超快激光的应用大多是在较短距离的空间光路中进行传输使用，远距离超快激光传输的发展较为缓慢。空芯光纤的出现为远距离超快激光传输带来了新的发展机遇。
2、空芯光纤是指通过特定的横向包层结构，将光束限制在空气构成的纤芯中，仅允许光束沿光纤纵向传播，从而实现以空气作为介质传输光信号。相较于传输介质为固体材料的传统实心光纤而言，如典型的石英光纤，空芯光纤的传输介质为空气，因此空芯光纤具有低时延、低色散、背向散射小、非线性小、功率损伤阈值高、温度敏感性低等优点。这就非常适合用来传输超快激光，超快激光通常具有峰值功率高，色散敏感等特点。实心光纤的损伤阈值可能无法承受，并且传输过程中光在传输介质中传播可能会带来较大的材料色散，从而展宽脉宽，无法实现很好的传输作用。与此对比空芯光纤在超快激光传输方面有着很大的优势。
3、空芯光纤传输中最重要的一部分是将空间光耦合进光纤中，由于耦合过程会将激光聚焦，而超快激光本身峰值功率高，加之空芯光纤存在内部结构，若耦合过程调节偏差，则可能直接损坏光纤，带来不可预估的风险；另外对于不可见光的耦合往往需要借助很多外部设备观测耦合情况，观测很不方便。基于上述两点情况，若可用低功率连续可见光辅助调试，将进一步降低调试风险，提高调试效
4、在光纤器件实际应用中，将激光器输出的自由空间光耦合到光纤中是最为关键的步骤之一，耦合效率的高低，决定了在光纤输出端能量的大小。公开号为cn 110632713 a的专利技术公开中，提出了一种快速耦合大发散角激光至单模光纤的装置，其包含准直镜、分光棱镜、角锥棱镜、工业相机、耦合物镜和光纤环形器等元器件，激光芯片发射的大发散角激光首先经过准直镜准直输出，接着利用分光棱镜分出透射光和反射光，反射光经过角锥棱镜反射后在工业相机上形成参考光斑，而透射光在经过耦合物镜汇聚后到达光纤环形器的端面二，并最终从端面三出射，而在光纤环形器的端口一处设置光纤激光器，利用该光纤激光器发出的光束从端口一处进入光纤环形器中并从端口二出射，经过耦合物镜和光阑后到达分光棱镜，最后反射在工业相机上并形成耦合光斑，通过判断耦合光斑与参考光斑之间的重合程度，并调整光纤环形器的位姿，最终使得耦合光斑与参考光斑完全重合，使得激光芯片的发光面完全与光纤环形器的端口二正对并保持对位一致，实现激光芯片发出的激光到光纤的完全耦合。
5、目前，对激光光束的光纤耦合，一般是利用耦合透镜直接进行耦合，但是当激光光源功率较高时，现有的调节方法很容易对空芯光纤的内部结构造成损坏，因此对激光光束的聚焦耦合会有更高的精度要求。即使目前现有技术中有借助其他元器件对光纤进行耦合的方式，但是其方案尺寸较大且操作复杂，同时其主要为单模光纤的耦合，并未考虑到空芯光纤内部结构的损坏情况。另一方面，若输出激光为高功率不可见激光，则耦合过程需花费较长的时间。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种结构简单、不会对光纤内部结构造成损坏并能提高工作效率的耦合装置及耦合方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种耦合装置，其特征在于：所述耦合装置包括红外激光产生装置、双色镜、宽带反射镜组、参考光产生装置、耦合透镜以及空芯光纤；所述红外激光产生装置出射红外激光；所述双色镜、宽带反射镜组、耦合透镜以及空芯光纤自前而后依次设置在红外激光所在光路上；所述参考光产生装置出射参考光；所述参考光入射至双色镜上。
4、上述红外激光产生装置包括红外激光器，所述红外激光器出射红外激光。
5、上述红外激光产生装置还包括半波片；所述半波片、双色镜、宽带反射镜组、耦合透镜以及空芯光纤自前而后依次设置在红外激光所在光路上。
6、上述参考光产生装置包括可见红光激光二极管以及红光反射镜组；所述可见红光激光二极管出射可见红光，所述可见红光是参考光；所述可见红光经过红光反射镜组反射后入射至双色镜上。
7、上述红光反射镜组包括第一红光反射镜以及第二红光反射镜；所述第一红光反射镜的结构与第二红光反射镜的结构完全相同；所述第一红光反射镜以及第二红光反射镜自前而后依次设置在可见红光所在光路上。
8、上述宽带反射镜组包括第一宽带反射镜以及第二宽带反射镜；所述第一宽带反射镜的结构与第二宽带反射镜的结构完全相同；所述双色镜、第一宽带反射镜、第二宽带反射镜、耦合透镜以及空芯光纤自前而后依次设置在红外激光所在光路上。
9、上述耦合装置还包括光路重合检测装置，所述光路重合检测装置分别置于宽带反射镜组前后。
10、上述光路重合检测装置包括第一ccd以及第二ccd；所述第一ccd置于双色镜和宽带反射镜组之间；所述第二ccd置于宽带反射镜组和耦合透镜之间。
11、一种基于如前所述的耦合装置的耦合方法，其特征在于：所述耦合方法包括以下步骤：
12、1)出射红外激光并使红外激光准直；
13、2)出射可见红光并使可见红光与步骤1)中的红外激光共线；
14、3)以可见红光为参考将红外激光耦合进空芯光纤中，完成耦合。
15、上述耦合方法具体包括以下步骤：
16、1)控制红外激光器出射红外激光，使红外激光从半波片通过并入射到双色镜上，红外激光经双色镜透射后依次入射到第一宽带反射镜以及第二宽带反射镜上，利用第一宽带反射镜以及第二宽带反射镜对红外激光进行准直后出射；
17、2)控制可见红光激光二极管出射可见红光，使可见红光依次通过第一红光反射镜以及第二红光反射镜后入射到双色镜上并经双色镜反射后依次入射到第一宽带反射镜以及第二宽带反射镜上，利用第一宽带反射镜以及第二宽带反射镜对可见红光进行准直后出射；
18、3)调节半波片减小输出红外激光的功率，首先将第一ccd放置在双色镜和第一宽带反射镜之间，调节第一红光反射镜以及第二红光反射镜使红外激光与可见红光的光斑完全重合，接着将第二ccd放置在第二宽带反射镜和耦合透镜之间，调节第一红光反射镜以及第二红光反射镜使红外激光与可见红光的光斑完全重合，完成红外激光与可见红光共线；
19、4)控制红外激光器不出光，采用可见红光进行耦合，使可见红光从耦合透镜通过，调节空芯光纤使光纤头位于耦合透镜的焦点处，并调整空芯光纤的y轴及z轴位置，使可见红光通过整个空芯光纤；
20、5)控制可见红光激光二极管不出光，控制红外激光器出光，直至在空芯光纤输出端检测到红外激光时，完成不可见红光激光与空芯光纤的快速耦合。
21、本专利技术的优点是：
22、本专利技术提供了一种耦合装置以及耦合方法，该耦合装置包括红外激光本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耦合装置，其特征在于：所述耦合装置包括红外激光产生装置、双色镜(3)、宽带反射镜组、参考光产生装置、耦合透镜(9)以及空芯光纤(10)；所述红外激光产生装置出射红外激光；所述双色镜(3)、宽带反射镜组、耦合透镜(9)以及空芯光纤(10)自前而后依次设置在红外激光所在光路上；所述参考光产生装置出射参考光；所述参考光入射至双色镜(3)上。
2.根据权利要求1所述的耦合装置，其特征在于：所述红外激光产生装置包括红外激光器(1)，所述红外激光器(1)出射红外激光。
3.根据权利要求2所述的耦合装置，其特征在于：所述红外激光产生装置还包括半波片(2)；所述半波片(2)、双色镜(3)、宽带反射镜组、耦合透镜(9)以及空芯光纤(10)自前而后依次设置在红外激光所在光路上。
4.根据权利要求3所述的耦合装置，其特征在于：所述参考光产生装置包括可见红光激光二极管(6)以及红光反射镜组；所述可见红光激光二极管(6)出射可见红光，所述可见红光是参考光；所述可见红光经过红光反射镜组反射后入射至双色镜(3)上。
5.根据权利要求4所述的耦合装置，其特
6.根据权利要求1-5任一项所述的耦合装置，其特征在于：所述宽带反射镜组包括第一宽带反射镜(4)以及第二宽带反射镜(8)；所述第一宽带反射镜(4)的结构与第二宽带反射镜(8)的结构完全相同；所述双色镜(3)、第一宽带反射镜(4)、第二宽带反射镜(8)、耦合透镜(9)以及空芯光纤(10)自前而后依次设置在红外激光所在光路上。
7.根据权利要求6所述的耦合装置，其特征在于：所述耦合装置还包括光路重合检测装置，所述光路重合检测装置分别置于宽带反射镜组前后。
8.根据权利要求7所述的耦合装置，其特征在于：所述光路重合检测装置包括第一CCD以及第二CCD；所述第一CCD置于双色镜(3)和宽带反射镜组之间；所述第二CCD置于宽带反射镜组和耦合透镜(9)之间。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述的耦合装置的耦合方法，其特征在于：所述耦合方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的耦合方法，其特征在于：所述耦合方法具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种耦合装置，其特征在于：所述耦合装置包括红外激光产生装置、双色镜(3)、宽带反射镜组、参考光产生装置、耦合透镜(9)以及空芯光纤(10)；所述红外激光产生装置出射红外激光；所述双色镜(3)、宽带反射镜组、耦合透镜(9)以及空芯光纤(10)自前而后依次设置在红外激光所在光路上；所述参考光产生装置出射参考光；所述参考光入射至双色镜(3)上。
2.根据权利要求1所述的耦合装置，其特征在于：所述红外激光产生装置包括红外激光器(1)，所述红外激光器(1)出射红外激光。
3.根据权利要求2所述的耦合装置，其特征在于：所述红外激光产生装置还包括半波片(2)；所述半波片(2)、双色镜(3)、宽带反射镜组、耦合透镜(9)以及空芯光纤(10)自前而后依次设置在红外激光所在光路上。
4.根据权利要求3所述的耦合装置，其特征在于：所述参考光产生装置包括可见红光激光二极管(6)以及红光反射镜组；所述可见红光激光二极管(6)出射可见红光，所述可见红光是参考光；所述可见红光经过红光反射镜组反射后入射至双色镜(3)上。
5.根据权利要求4所述的耦合装置，其特征在于：所述红光反射镜组包括第一红光反射镜(5)以及第二红光反射...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙思佳，林喜泓，王自，杨小君，
申请(专利权)人：西安中科微精光子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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