專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大功率半導(dǎo)體激光器的光纖耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖耦合裝置，特別涉及一種大功率半導(dǎo)體激光器中使用的光纖
華禹合裝直O(jiān)
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器具有電光轉(zhuǎn)換效率高、體積小、壽命長(zhǎng)、功耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，與 傳統(tǒng)的固體及氣體激光器相比有很大的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)防、工業(yè)、科研領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng) 用。隨著輸出功率的不斷提高，半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之不斷擴(kuò)大，特別是隨著工業(yè) 加工領(lǐng)域?qū)Υ蠊β始す庑枨蟮牟粩嘣鲩L(zhǎng)，半導(dǎo)體激光器在激光市場(chǎng)中的份額進(jìn)一步增加。 近年來(lái)，隨著大功率半導(dǎo)體激光器電光轉(zhuǎn)換效率的提高、輸出光束質(zhì)量的改善和輸出功率 的增加，越來(lái)越多得被直接應(yīng)用于材料加工領(lǐng)域，以達(dá)到提高穩(wěn)定性、減少能源消耗和降低 運(yùn)行、維護(hù)成本的目的，在許多領(lǐng)域甚至已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的固體和C02激光器。但是半導(dǎo)體激光器自身的光束質(zhì)量差，限制了其在很多領(lǐng)域的直接應(yīng)用。設(shè)計(jì)一 種合理的半導(dǎo)體激光光纖耦合裝置，將高光束質(zhì)量大功率半導(dǎo)體激光進(jìn)行光纖進(jìn)行傳輸， 從而擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而做出，其目的在于提供一種大功率半導(dǎo)體激光器的光纖耦 合裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)將大功率半導(dǎo)體激光耦合進(jìn)傳能光纖，降低光功率的損耗，而且更易于裝 配和調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的大功率半導(dǎo)體激光器的光纖耦合 裝置，包括耦合座，作為該耦合裝置的外殼，內(nèi)部開(kāi)設(shè)有空腔；光纖接頭，安裝在上述耦合 座的激光出射側(cè)的端面上，在其中心部沿著橫向開(kāi)設(shè)有可插入傳能光纖的通孔；聚焦透鏡 組，與上述光纖接頭的朝向上述耦合座的上述通孔一端相對(duì)著設(shè)在上述該耦合座的空腔 內(nèi)，在該聚焦透鏡組的外周結(jié)合設(shè)置有內(nèi)筒，在上述內(nèi)筒的外周上結(jié)合設(shè)置有外筒；三個(gè)調(diào) 節(jié)螺母，沿上述耦合座的徑向穿通該耦合座的殼體設(shè)置，并且相互隔著規(guī)定角度設(shè)置，可沿 上述耦合座的徑向調(diào)節(jié)上述聚焦透鏡組的位置；透鏡組位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，由位于上述聚焦透 鏡組的外筒與上述耦合座內(nèi)壁之間的螺栓頭和螺栓桿構(gòu)成，沿著上述聚焦透鏡組的光軸方 向設(shè)置，可沿上述耦合座的軸向調(diào)節(jié)上述聚焦透鏡組的位置。此外，所述耦合座的入口為激光聚焦光斑的入射口，出口處能與標(biāo)準(zhǔn)的傳能光纖 接頭匹配。其特征還在于，耦合座內(nèi)部冷卻水通道，用于給耦合裝置散熱，防止照射在耦合 座上的雜散光形成熱積累影響器件的精度。所述光纖接頭是指國(guó)際上應(yīng)用最廣的Optoscand公司生產(chǎn)的與其傳能光纖匹配 的kiyonet光纖接頭。另外，所述外筒的內(nèi)部為精密加工的通孔，外筒的內(nèi)徑與內(nèi)筒的外徑緊密配合；其 特征還在于，外筒的尾部有一限位銷(xiāo)，用于限制外筒的旋轉(zhuǎn)；外筒的筒徑中部有一個(gè)長(zhǎng)度為IOmm左右的通槽，寬度與內(nèi)筒柱的外徑相等，用于調(diào)整聚焦透鏡組的前后位置；外筒的筒 徑外側(cè)靠近出口的位置，有一錐形環(huán)，用于限制外筒的前后位置。內(nèi)筒的內(nèi)部是聚焦透鏡組的裝配位置；內(nèi)筒的外徑與外筒的內(nèi)徑精密配合；內(nèi)筒 位于外筒的內(nèi)部，內(nèi)筒壁上有一螺紋孔，與內(nèi)筒柱上的螺紋孔匹配，內(nèi)筒柱通過(guò)外筒的通槽 安裝在內(nèi)筒上，可以調(diào)整內(nèi)筒在外筒內(nèi)部前后調(diào)節(jié)。螺栓頭的內(nèi)部攻有螺紋，與螺栓桿的螺紋匹配，外部為圓柱面，一頭的側(cè)壁打有限 位槽和定位孔。螺栓桿的一側(cè)是外螺紋，頂端有“一”字槽，另一側(cè)是兩個(gè)短限位柱，用于內(nèi)筒柱的 限位，螺栓桿的中部有一個(gè)長(zhǎng)的限位柱，用于自身限位。彈簧帽的一端開(kāi)孔，一端封閉，中間孔的直徑為剛好放進(jìn)彈簧，封閉的一端外側(cè)有 一外凸的半球狀端帽。彈簧套為一端開(kāi)口一端封閉的桶狀結(jié)構(gòu)，外部攻有外螺紋，彈簧套內(nèi)壁直徑與彈 簧帽外壁直徑匹配，彈簧套的封閉端口外側(cè)有“一”字或者“十”字槽。還可以設(shè)有鎖母，其內(nèi)螺紋與調(diào)節(jié)母的外螺紋匹配，用于鎖緊調(diào)節(jié)母。所述調(diào)節(jié)母的外側(cè)攻有外螺紋，內(nèi)側(cè)有孔狀結(jié)構(gòu)，孔的直徑為剛好放進(jìn)彈簧，調(diào)節(jié) 母的一端為外六角結(jié)構(gòu)，中心攻有內(nèi)螺紋。所述調(diào)節(jié)桿采用螺桿結(jié)構(gòu)，螺紋與調(diào)節(jié)母的內(nèi)螺紋配合。所述螺母的內(nèi)螺紋與調(diào)節(jié)桿的螺紋配合，用于鎖緊調(diào)節(jié)桿。本發(fā)明裝置通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿、螺栓桿、彈簧套等結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)聚焦透鏡組的上下、 左右、前后移動(dòng)，調(diào)整最佳位置，使焦點(diǎn)正好聚焦耦合進(jìn)傳能光纖，實(shí)現(xiàn)與光纖的充分耦合。


圖1是表示本發(fā)明涉及的大功率半導(dǎo)體激光器的光纖耦合裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)的縱向 剖視圖。圖2是表示本發(fā)明涉及的大功率半導(dǎo)體激光器的光纖耦合裝置的立體圖。圖3是表示本發(fā)明涉及的大功率半導(dǎo)體激光器的光纖耦合裝置的橫向剖視圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1、耦合座，3、外筒，5、聚焦透鏡組，7、螺栓頭，9、彈簧，11、彈簧套，13、調(diào)節(jié)母，15、螺母，17、緊固螺釘。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
2、光纖接頭， 4、內(nèi)筒， 6、內(nèi)筒柱， 8、螺栓桿， 10、彈簧帽， 12、鎖母， 14、調(diào)節(jié)桿， 16、傳能光纖，
光纖耦合的原理是大功率半導(dǎo)體激光光束經(jīng)過(guò)光學(xué)變換后入射到光纖耦合裝置 中，聚焦透鏡組將光束聚焦點(diǎn)會(huì)聚在光纖端面處，通過(guò)調(diào)節(jié)耦合裝置，使焦點(diǎn)與光纖端面中 心重合，實(shí)現(xiàn)光纖與光源的充分耦合。本發(fā)明光纖耦合裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括耦合座，作為該耦合裝置的 外殼，內(nèi)部開(kāi)設(shè)有空腔；光纖接頭，安裝在上述耦合座的激光出射側(cè)的端面上，在其中心部 沿著橫向開(kāi)設(shè)有可插入傳能光纖的通孔；聚焦透鏡組，與上述光纖接頭的朝向上述耦合座 的上述通孔一端相對(duì)著設(shè)在上述該耦合座的空腔內(nèi)，在該聚焦透鏡組的外周結(jié)合設(shè)置有內(nèi) 筒，在上述內(nèi)筒的外周上結(jié)合設(shè)置有外筒；三個(gè)調(diào)節(jié)螺母，沿上述耦合座的徑向穿通該耦合 座的殼體設(shè)置，并且相互隔著規(guī)定角度設(shè)置，可沿上述耦合座的徑向調(diào)節(jié)上述聚焦透鏡組 的位置；透鏡組位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，由位于上述聚焦透鏡組的外筒與上述耦合座內(nèi)壁之間的螺 栓頭和螺栓桿構(gòu)成，沿著上述聚焦透鏡組的光軸方向設(shè)置，可沿上述耦合座的軸向調(diào)節(jié)上 述聚焦透鏡組的位置。上述光纖耦合裝置的具體裝配過(guò)程為將螺栓桿8擰入螺栓頭7，從耦合座的前 方整體塞入耦合座1，然后通過(guò)緊固螺釘17將螺栓頭7限位。將聚焦透鏡組安裝到內(nèi)筒4 中，將內(nèi)筒4嵌套到外筒3中，內(nèi)筒4的螺紋孔對(duì)準(zhǔn)外筒3中的通槽，將內(nèi)筒柱6透過(guò)外筒 3的通槽，與內(nèi)筒4上的螺紋孔相連。將裝配好的外筒組件小心放入耦合座的內(nèi)孔中，外筒 3筒徑外側(cè)靠近出口的位置的錐形環(huán)的平面緊貼耦合座內(nèi)部的限位壁，旋轉(zhuǎn)裝配好的外筒 組件，調(diào)整螺栓桿8的前后位置，使內(nèi)筒柱6的一端嵌入到螺栓桿8的兩個(gè)限位柱之間，然 后在耦合座底部旋入兩個(gè)螺釘，擋在外筒尾部限位銷(xiāo)的兩側(cè)，使外筒不能大角度旋轉(zhuǎn)，防止 內(nèi)筒柱6從兩個(gè)限位柱中間滑出。將彈簧9套入彈簧帽10和彈簧套11之間，從耦合座的 底部擰入耦合座1，彈簧帽頂部的半圓球頂在外筒錐形環(huán)的錐面上；將彈簧9套入彈簧帽10 和調(diào)節(jié)母13之間，從耦合座的頂部?jī)蓚?cè)擰入耦合座1，彈簧帽頂部的半圓球頂在外筒錐形 環(huán)的錐面上，然后用鎖母12將調(diào)節(jié)母鎖定在合適的位置。將調(diào)節(jié)桿14擰入調(diào)節(jié)母13，調(diào)整 的合適的位置，用螺母15將其鎖定。聚焦透鏡組的前后移動(dòng)是通過(guò)調(diào)整螺栓桿8的前后位置，從而帶動(dòng)內(nèi)筒中的聚焦 透鏡組前后移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為將聚焦透鏡組安裝在內(nèi)筒4中，內(nèi) 筒4的外壁與外筒3的內(nèi)壁緊密相連，內(nèi)筒4可以在外筒3中前后滑動(dòng)，內(nèi)筒4通過(guò)螺紋孔 與內(nèi)筒柱6相連，內(nèi)筒柱6透過(guò)外筒3的通槽，上端與螺栓桿8后端的兩個(gè)限位柱相連，內(nèi) 筒柱6被精確限位在螺栓桿8的兩個(gè)限位柱之間，螺栓桿8外面套有螺栓頭7，通過(guò)螺紋連 接，螺栓頭7通過(guò)直孔塞入耦合座中，用緊固螺釘17將螺栓頭7進(jìn)行限位，用一字改錐插入 螺栓桿頂端的“一”字槽，擰動(dòng)改錐，可以將螺栓桿8前后移動(dòng)，螺栓桿8頂端的限位柱通過(guò) 旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)內(nèi)筒柱6前后移動(dòng)，從而使固定在內(nèi)筒中的聚焦透鏡組可以前后調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到合 適的位置后，通過(guò)緊固螺釘17將螺栓桿8鎖緊即可固定聚焦透鏡組的前后位置。聚焦透鏡組上下和左右的移動(dòng)是通過(guò)調(diào)整彈簧套11、調(diào)節(jié)母13、調(diào)節(jié)桿14使外筒 3整體移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖3所示，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為聚焦透鏡組安裝在內(nèi)筒4中，內(nèi)筒4嵌 套在外筒3中，可以前后移動(dòng)，外筒3筒徑外側(cè)靠近出口的位置的錐形環(huán)的平面緊貼，用于 限制外筒不能向前移動(dòng)，外筒3錐形環(huán)的錐面被兩個(gè)成120°角調(diào)節(jié)桿14和彈簧帽11頂 住，使外筒3不能向后移動(dòng)。該發(fā)明的耦合裝置可以方便的調(diào)整聚焦鏡的前后、上下、左右位置，通過(guò)調(diào)整聚焦透鏡組的位置，可以將經(jīng)過(guò)透鏡組的光會(huì)聚到焦點(diǎn)入射到光纖端面上，從而實(shí)現(xiàn)光源與光 纖的充分耦合。此外，在耦合座內(nèi)部還設(shè)有對(duì)上述光纖耦合裝置進(jìn)行散熱的冷卻水通道，以防止 照射在耦合座上的雜散光形成熱積累影響器件的精度。如上參照附圖以示例的方式描述了本發(fā)明所述的線(xiàn)纜卡具。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于上述本發(fā)明所提出的電纜卡具，還可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做 出各種改進(jìn)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書(shū)的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種大功率半導(dǎo)體激光器的光纖耦合裝置，其特征在于，包括 耦合座，作為該耦合裝置的外殼，內(nèi)部開(kāi)設(shè)有空腔；光纖接頭，安裝在上述耦合座的激光出射側(cè)的端面上，在其中心部沿著橫向開(kāi)設(shè)有可 插入傳能光纖的通孔；聚焦透鏡組，與上述光纖接頭的朝向上述耦合座的上述通孔一端相對(duì)著設(shè)在上述該耦 合座的空腔內(nèi)，在該聚焦透鏡組的外周結(jié)合設(shè)置有內(nèi)筒，在上述內(nèi)筒的外周上結(jié)合設(shè)置有 外筒；三個(gè)調(diào)節(jié)螺母，沿上述耦合座的徑向穿通該耦合座的殼體設(shè)置，并且相互隔著規(guī)定角 度設(shè)置，可沿上述耦合座的徑向調(diào)節(jié)上述聚焦透鏡組的位置；透鏡組位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，由位于上述聚焦透鏡組的外筒與上述耦合座內(nèi)壁之間的螺栓頭 和螺栓桿構(gòu)成，沿著上述聚焦透鏡組的光軸方向設(shè)置，可沿上述耦合座的軸向調(diào)節(jié)上述聚 焦透鏡組的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光器的光纖耦合裝置，其特征在于，在耦合 座內(nèi)部還設(shè)有對(duì)上述光纖耦合裝置進(jìn)行散熱的冷卻水通道。
全文摘要
提供一種大功率半導(dǎo)體激光器的光纖耦合裝置，其包括耦合座，作為該耦合裝置的外殼，內(nèi)部開(kāi)設(shè)有空腔；光纖接頭，安裝在上述耦合座的激光出射側(cè)的端面上；聚焦透鏡組，與上述光纖接頭的朝向上述耦合座的上述通孔一端相對(duì)著設(shè)在上述該耦合座的空腔內(nèi)，在該聚焦透鏡組的外周結(jié)合設(shè)置有內(nèi)筒，在上述內(nèi)筒的外周上結(jié)合設(shè)置有外筒；三個(gè)調(diào)節(jié)螺母；透鏡組位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，由位于上述聚焦透鏡組的外筒與上述耦合座內(nèi)壁之間的螺栓頭和螺栓桿構(gòu)成，沿著上述聚焦透鏡組的光軸方向設(shè)置。能夠?qū)崿F(xiàn)大功率半導(dǎo)體激光耦合進(jìn)出傳能光纖，提高了耦合效率，而且易于裝配和調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)G02B6/32GK102081199SQ20101059469
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者吳翔, 辛立軍 申請(qǐng)人:揚(yáng)州科萊斯激光技術(shù)有限公司