【技术实现步骤摘要】
本技术涉及光纤激光耦合器领域，尤其是一种石英光纤与氟化物光纤的高功率激光耦合装置。
技术介绍
1、普通石英光纤虽在近红外波段优势明显，但长波截止于2.4μm，该波长以上的波段传输损耗呈指数上升且大于0.8 db/m，因此，低损耗的中红外光纤是实现高功率全光纤化中红外超连续激光源的关键因素。目前高功率全光纤中红外超连续谱激光源的研究主要集中在氟化物光纤（例如：氟化铟光纤），商用的氟化铟光纤的传输范围在0.35-5.5μm，在2-4.1mm波段传输损耗可降至0.05db/m。
2、目前的技术方案为使用高功率2 mm掺铥光纤激光器泵浦氟化物光纤。总体上说，通过高功率掺铥光纤激光器泵浦氟化铟光纤产生2-5μm中红外超连续谱，已成为目前潜在的可实现紧凑型、极宽带宽、高功率中红外激光输出的一种有效手段。其中，石英光纤与氟化铟光纤的高功率耦合技术至关重要，然而石英光纤和氟化铟光纤为异质光纤，两种光纤的折射率差大、光纤材料的玻璃化转变温度差大，如果采用熔接耦合的方式，熔点处易因激光损耗大而产生大量热量积累导致光纤损毁，因此，石英光纤与氟化铟光纤通常采用对接耦合的方案，但在高功率泵浦下的石英光纤和氟化铟光纤的耦合问题亟需解决：
3、实验上问题主要表现为石英光纤与氟化铟光纤的耦合效率低下、高功率下氟化铟光纤端面易损伤、石英光纤与氟化铟光纤长时间耦合稳定性差、氟化铟光纤高功率对接耦合时端面易与水发生反应潮解、高功率下石英光纤与氟化铟光纤对接点的冷却等问题。
技术实现思路
1、本技
2、本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种石英光纤与氟化物光纤的高功率激光耦合装置，包括带有制冷控制装置的密闭壳体、第一位移驱动机构、第二位移驱动机构、固定连接有石英光纤的第一跳线头的第一准直器和固定连接有氟化物光纤的第二跳线头的第二准直器，所述的密闭壳体设置有用于填充惰性气体的进排气组件，所述的第一位移驱动机构用于带动所述的第一准直器在所述的密闭壳体的内腔的一侧移动，所述的第二位移驱动机构用于带动所述的第二准直器在所述的密闭壳体的内腔的另一侧移动，所述的第一准直器与所述的第二准直器相对设置且中间形成耦合间隙，所述的第一跳线头的内端与所述的第二跳线头的内端相互耦合，所述的石英光纤的外端及所述的氟化物光纤的外端分别向外穿过所述的密闭壳体的两端，所述的石英光纤与所述的密闭壳体的侧壁之间、所述的氟化物光纤与所述的密闭壳体的侧壁之间分别通过密封胶密封固定。
3、与现有技术相比，本技术的优点在于第一位移驱动机构带动第一准直器在密闭壳体的内腔的一侧移动，第二位移驱动机构带动第二准直器在密闭壳体的内腔的另一侧移动，石英光纤与氟化物光纤分别跟随第一准直器和第二准直器移动，再通过第一准直器和第二准直器相互配合进一步调节输出光斑的上下、左右、前后三个自由度的位置，使石英光纤的输出激光与氟化物光纤的纤芯保持在同一直线上，将氟化物光纤的外端与光功率计探头连接，对氟化物光纤的输出功率进行检测，当检测得到最大的输出功率时保持该位置固定，即可完成耦合过程，整个石英光纤与氟化物光纤的耦合过程效率较高；以上耦合结构采用非接触式耦合方式，高功率传输模式下，光纤端面不易损伤，石英光纤与氟化物光纤能够保持长时间的稳定耦合，且通过制冷控制装置能够将密闭壳体的内部温度维持设定的较低温度，对石英光纤与氟化物光纤的耦合位置起到较好的冷却作用，从而有效保护石英光纤及氟化物光纤的耦合端面，同时，耦合间隙不仅形成耦合时的位置调节空间，还能够在实际工作时，将石英光纤及氟化物光纤的耦合端面之间的热量快速散发出去，进一步保护石英光纤及氟化物光纤的耦合端面；通过进排气组件对密闭壳体内填充惰性气体，能够对氟化物光纤进行惰性保护，再使用制冷控制装置对密闭壳体的内部进行制冷并控制温度，可以极大提高氟化物光纤的抗潮解能力以及高功率激光输出时的稳定性。
4、所述的第一位移驱动机构包括第一电动位移台和第一固定座，所述的第二位移驱动机构包括第二电动位移台和第二固定座，所述的第一电动位移台固定设置在所述的密闭壳体的内腔的一侧底部，所述的第一电动位移台带动所述的第一固定座前后移动，所述的第一准直器固定设置在所述的第一固定座的外侧，所述的第一固定座上开设有第一耦合孔，所述的第一跳线头穿过所述的第一准直器并伸入所述的第一耦合孔；
5、所述的第二电动位移台固定设置在所述的密闭壳体的内腔的一侧底部，所述的第二电动位移台带动所述的第二固定座前后移动，所述的第二准直器固定设置在所述的第二固定座的外侧，所述的第二固定座上开设有第二耦合孔，所述的第二跳线头穿过所述的第二准直器并伸入所述的第二耦合孔，所述的第一固定座的内侧与所述的第二固定座的内侧之间形成所述的耦合间隙。电动位移台为现有成熟产品，在此仅选用能够控制第一固定座和第二固定座前后移动的小型电动位移台，预先将两个电动位移台的左右位置及高度对齐即可；准直器通常本身就带有对光纤的位置进行微调的功能，因此先通过电动位移台实现粗调，再由准直器进行细调，从而实现光纤的耦合。
6、所述的制冷控制装置为半导体制冷器和温度传感器，所述的密闭壳体的底部向上凹陷设置有制冷安装槽，所述的半导体制冷器固定设置在所述的制冷安装槽内，所述的温度传感器固定设置在所述的密闭壳体的内部，所述的温度传感器发送温度检测信号至所述的半导体制冷器。半导体制冷器为现有的成熟制冷控制设备，能够通过温度传感器检测密闭壳体的内部温度从而调节半导体制冷器的制冷功率，通过热传导控制密闭壳体的内部温度保持在设定的较低温度，配合对密闭壳体内部填充惰性气体，极大提高氟化物光纤的抗潮解能力以及高功率激光输出时的稳定性，其中，通过半导体制冷器将密闭壳体的内部温度降至-10℃左右。
7、所述的进排气组件包括单向进气阀和单向排气阀，所述的单向进气阀固定设置在所述的密闭壳体的一端，所述的单向排气阀固定设置在所述的密闭壳体的另一端。通过软管向单向进气阀处向气体腔室内通入高纯氩气，其纯度为99.999%，同时在单向排气阀上插上软管将内部气体排出，当达到设定条件，如到达设定时间或通过湿度传感器检测密闭壳体的内部湿度直到达到设定湿度，先后拔出单向排气阀和单向进气阀上的软管，将氩气保存在惰性气体腔室内。
8、所述的密闭壳体内设置有湿度传感器。当通入高纯氩气时，通过湿度传感器观察湿度，当湿度小于1%时关闭氩气阀门，保证密闭壳体内部空气基本排尽，整体环境较为干燥，有效保护光纤的端面，增加使用寿命。
9、所述的密闭壳体包括上盖和下壳体，所述的上盖与所述的下壳体通过螺钉固定且相互密封连接，所述的下壳体的一端的顶面凹陷设置有第一密封固定槽，所述的石英光纤穿过所述的第一密封固定槽且通过密封胶密封固定于所述的第一密封固定槽上，所述的下壳体的另一端的顶面凹陷设置有第二密封固定槽，所述的氟化物光纤穿过所述的第二密封本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石英光纤与氟化物光纤的高功率激光耦合装置，其特征在于包括带有制冷控制装置的密闭壳体、第一位移驱动机构、第二位移驱动机构、固定连接有石英光纤的第一跳线头的第一准直器和固定连接有氟化物光纤的第二跳线头的第二准直器，所述的密闭壳体设置有用于填充惰性气体的进排气组件，所述的第一位移驱动机构用于带动所述的第一准直器在所述的密闭壳体的内腔的一侧移动，所述的第二位移驱动机构用于带动所述的第二准直器在所述的密闭壳体的内腔的另一侧移动，所述的第一准直器与所述的第二准直器相对设置且中间形成耦合间隙，所述的第一跳线头的内端与所述的第二跳线头的内端相互耦合，所述的石英光纤的外端及所述的氟化物光纤的外端分别向外穿过所述的密闭壳体的两端，所述的石英光纤与所述的密闭壳体的侧壁之间、所述的氟化物光纤与所述的密闭壳体的侧壁之间分别通过密封胶密封固定。
2.根据权利要求1所述的一种石英光纤与氟化物光纤的高功率激光耦合装置，其特征在于所述的第一位移驱动机构包括第一电动位移台和第一固定座，所述的第二位移驱动机构包括第二电动位移台和第二固定座，所述的第一电动位移台固定设置在所述的密闭壳体的内腔的一侧底
3.根据权利要求1所述的一种石英光纤与氟化物光纤的高功率激光耦合装置，其特征在于所述的制冷控制装置为半导体制冷器和温度传感器，所述的密闭壳体的底部向上凹陷设置有制冷安装槽，所述的半导体制冷器固定设置在所述的制冷安装槽内，所述的温度传感器固定设置在所述的密闭壳体的内部，所述的温度传感器发送温度检测信号至所述的半导体制冷器。
4.根据权利要求1所述的一种石英光纤与氟化物光纤的高功率激光耦合装置，其特征在于所述的进排气组件包括单向进气阀和单向排气阀，所述的单向进气阀固定设置在所述的密闭壳体的一端，所述的单向排气阀固定设置在所述的密闭壳体的另一端。
5.根据权利要求1所述的一种石英光纤与氟化物光纤的高功率激光耦合装置，其特征在于所述的密闭壳体内设置有湿度传感器。
6.根据权利要求1所述的一种石英光纤与氟化物光纤的高功率激光耦合装置，其特征在于所述的密闭壳体包括上盖和下壳体，所述的上盖与所述的下壳体通过螺钉固定且相互密封连接，所述的下壳体的一端的顶面凹陷设置有第一密封固定槽，所述的石英光纤穿过所述的第一密封固定槽且通过密封胶密封固定于所述的第一密封固定槽上，所述的下壳体的另一端的顶面凹陷设置有第二密封固定槽，所述的氟化物光纤穿过所述的第二密封固定槽且通过密封胶密封固定于所述的第二密封固定槽上。
...【技术特征摘要】
1.一种石英光纤与氟化物光纤的高功率激光耦合装置，其特征在于包括带有制冷控制装置的密闭壳体、第一位移驱动机构、第二位移驱动机构、固定连接有石英光纤的第一跳线头的第一准直器和固定连接有氟化物光纤的第二跳线头的第二准直器，所述的密闭壳体设置有用于填充惰性气体的进排气组件，所述的第一位移驱动机构用于带动所述的第一准直器在所述的密闭壳体的内腔的一侧移动，所述的第二位移驱动机构用于带动所述的第二准直器在所述的密闭壳体的内腔的另一侧移动，所述的第一准直器与所述的第二准直器相对设置且中间形成耦合间隙，所述的第一跳线头的内端与所述的第二跳线头的内端相互耦合，所述的石英光纤的外端及所述的氟化物光纤的外端分别向外穿过所述的密闭壳体的两端，所述的石英光纤与所述的密闭壳体的侧壁之间、所述的氟化物光纤与所述的密闭壳体的侧壁之间分别通过密封胶密封固定。
2.根据权利要求1所述的一种石英光纤与氟化物光纤的高功率激光耦合装置，其特征在于所述的第一位移驱动机构包括第一电动位移台和第一固定座，所述的第二位移驱动机构包括第二电动位移台和第二固定座，所述的第一电动位移台固定设置在所述的密闭壳体的内腔的一侧底部，所述的第一电动位移台带动所述的第一固定座前后移动，所述的第一准直器固定设置在所述的第一固定座的外侧，所述的第一固定座上开设有第一耦合孔，所述的第一跳线头穿过所述的第一准直器并...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨佩龙，张志林，张旭钊，夏凯，戴世勋，聂秋华，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。