專利名稱：一種多波長光纖激光發(fā)射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于激光器件與技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多波長光纖激光發(fā)射裝置。
背景技術(shù)：
在激光技術(shù)研究與應(yīng)用中，特別是在采用以激光為光源的儀器或?qū)嶒炑芯康念I(lǐng)域，常需要多波長且平行或準(zhǔn)直的激光束，如橢圓偏振測量技術(shù)、光散射測量技術(shù)及干涉測量技術(shù)等。目前，多波長或連續(xù)譜的光源主要有氬離子激光器、染料激光器和氙燈等。這些光源一般體積大且價格昂貴，大量推廣應(yīng)用有一定的困難；雖然氙燈分光后可獲得準(zhǔn)單譜線輸出，但其強(qiáng)度往往很弱，且為非準(zhǔn)直或平行光輸出，從而限制了其用途
實用新型內(nèi)容
針對上述不足，本實用新型提供了一種多波長光纖激光發(fā)射裝置。該多波長光纖激光發(fā)射裝置利用廉價的小功率半導(dǎo)體激光器，結(jié)合轉(zhuǎn)向反射鏡的有序轉(zhuǎn)動，依次反射不同波長的激光，使其耦合進(jìn)入光纖的一端，在光纖的另一端設(shè)置準(zhǔn)直透鏡，從而獲得一束波長可變且平行或準(zhǔn)直的激光束輸出。本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種多波長光纖激光發(fā)射裝置，包含若干個半導(dǎo)體激光器、若干個用于調(diào)節(jié)激光方向的轉(zhuǎn)向反射鏡、光纖耦合機(jī)構(gòu)、光纖、光纖準(zhǔn)直輸出頭和短焦距準(zhǔn)直透鏡；光纖耦合機(jī)構(gòu)包括用于調(diào)節(jié)光纖卡頭位置的精密調(diào)節(jié)螺桿和用于固定光纖的光纖卡頭；其中，用于調(diào)節(jié)激光方向的轉(zhuǎn)向反射鏡位于半導(dǎo)體激光器的輸出端口前方，轉(zhuǎn)向反射鏡為工作狀態(tài)時，轉(zhuǎn)向反射鏡反射的激光對準(zhǔn)被光纖卡頭住的光纖的中心位置；光纖卡頭、光纖、光纖準(zhǔn)直輸出頭與短焦距準(zhǔn)直透鏡依次連接；當(dāng)半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光時，激光通過用于調(diào)節(jié)激光方向的轉(zhuǎn)向反射鏡反射到光纖卡頭，通過調(diào)整精密調(diào)節(jié)螺桿，使反射到光纖卡頭的激光正對光纖卡頭的正中心位置，激光得以進(jìn)入光纖中，通過光纖的傳輸和短焦距準(zhǔn)直透鏡作用，得到準(zhǔn)直光；所述的半導(dǎo)體激光器優(yōu)選為小功率半導(dǎo)體激光器，更優(yōu)選為含有準(zhǔn)直組件的小功率半導(dǎo)體激光器；小功率半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光為發(fā)散光，通過準(zhǔn)直組件耦合，得到平行光;所述的半導(dǎo)體激光器的個數(shù)優(yōu)選為3 10個；半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光波長不一樣，通過轉(zhuǎn)向反射鏡的有序轉(zhuǎn)動，使不同波長的激光耦合，進(jìn)入光纖；所述的光纖耦合機(jī)構(gòu)還包括短焦距透鏡或顯微物鏡；短焦距透鏡或顯微物鏡可直接連接在光纖卡頭上；或是通過固定座固定，以及設(shè)置用于調(diào)節(jié)顯微物鏡與光纖卡頭距離的縱向調(diào)節(jié)螺桿，短焦距透鏡或顯微物鏡位于光纖卡頭與轉(zhuǎn)向反射鏡之間，短焦距透鏡或顯微物鏡的聚焦中心與光纖卡頭的正中心在一條直線上；縱向調(diào)節(jié)螺桿優(yōu)選裝在固定座上；所述的光纖耦合機(jī)構(gòu)還包括用于夾持調(diào)整光纖的光纖四維精密調(diào)節(jié)架、用于固定光纖卡頭和光纖四維精密調(diào)節(jié)架的固定座A和安裝在固定座A上的調(diào)節(jié)螺桿；光纖通過光纖四維精密調(diào)節(jié)架與光纖開頭連接，可通過光纖四維調(diào)節(jié)架，調(diào)節(jié)顯微物鏡的焦平面與光纖端面重合，并使光纖在垂直于光軸平面及其傾角方向可以微調(diào)，讓光纖端面的光纖孔徑嚴(yán)格位于顯微物鏡的焦點上，保證通過顯微物鏡的激光大部分耦合進(jìn)入光纖，提高光纖耦合和傳輸效率；為了減少耦合漂移，光纖精密調(diào)節(jié)架采用高穩(wěn)定性的不銹鋼材料制作；所述的轉(zhuǎn)向反射鏡可由電機(jī)驅(qū)動或手動作45°轉(zhuǎn)動，并設(shè)置限位柱，保證轉(zhuǎn)向反射鏡在0°和45°處精確定位和固定，以便使發(fā)射光束嚴(yán)格按選定方向傳播并耦合進(jìn)入光纖，減少激光能量損失。由于半導(dǎo)體激光往往是線偏振光或部分偏振光，轉(zhuǎn)向反射鏡應(yīng)采用鍍金屬膜的反射鏡，如鉛、銀、金等，以提高對各種波長激光的發(fā)射率；所述的光纖可使用低損耗的單?；蚨嗄Ｊ⒐饫w，直徑為5 50 Ii m,長度I 5m均可，以適應(yīng)不同的用途。在光纖的準(zhǔn)直輸出端或輸出頭設(shè)置短焦距石英準(zhǔn)直透鏡，也可以是非球面消色差透鏡組，光纖端面位于準(zhǔn)直透鏡的焦點上，使從光纖出射的發(fā)散光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡后變?yōu)槠叫泄狻Ｆ浒l(fā)散程度與光纖孔徑大小有關(guān)。光纖準(zhǔn)直輸出頭的外形設(shè)計成圓柱體形狀，類似于普通半導(dǎo)體激光器，便于儀器或?qū)嶒灥陌惭b及使用。所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置還包括用于調(diào)節(jié)激光器方位的激光器三維調(diào)節(jié)架，激光器三維調(diào)節(jié)架與半導(dǎo)體激光器連接；所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置還包括用于濾掉散光的濾波圓孔光欄；濾波圓孔光欄位于半導(dǎo)體激光器和轉(zhuǎn)向反射鏡之間；所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置還包括用于限束和整形的限束圓孔光欄；限束圓孔光欄位于光纖耦合機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向反射鏡之間；所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置優(yōu)選安裝在機(jī)箱內(nèi)，光纖位于機(jī)箱外，機(jī)箱由金屬材料制成，并設(shè)有散熱用的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，在出風(fēng)口內(nèi)壁裝有低噪聲排風(fēng)扇，以增加機(jī)箱的散熱效果，提高裝置的輸出激光功率穩(wěn)定性。本裝置可獲得多種分立波長的平行或準(zhǔn)直激光，波長數(shù)與裝配的半導(dǎo)體激光器一致。本裝置能得到3 10種激光波長，常見的有532nm、635nm、650nm、670nm、780nm、808nm、850nm、980nm、940nm等，分別與采用的半導(dǎo)體激光器輸出波長相對應(yīng)。本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果(I)通過本實用新型可獲得各種分立波長平行或準(zhǔn)直激光輸出，波長范圍在可見光到紅外光內(nèi)選擇；(2)本實用新型的激光準(zhǔn)直輸出頭安裝及使用非常方便，類似普通半導(dǎo)體激光器，特別適用激光儀器的采用；(3)通過本實用新型，激光光能的利用率高；(4)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，性價比高，易于推廣應(yīng)用。

圖I是一種多波長光纖激光發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是另一種多波長光纖激光發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖I和圖2中1為小功率半導(dǎo)體激光器，2為激光器三維調(diào)節(jié)架，3為濾波圓孔光欄，4為進(jìn)風(fēng)口，5為精密調(diào)節(jié)螺桿，6為光纖卡頭，7為光纖四維調(diào)節(jié)架，8為固定座，9為短焦距透鏡或顯微物鏡，10為固定座，11為縱向調(diào)節(jié)螺桿，12為限束圓孔光欄，13為轉(zhuǎn)向反射鏡，14為短焦距準(zhǔn)直透鏡，15為光纖準(zhǔn)直輸出頭，16為光纖，17為出風(fēng)口，18為排風(fēng)扇，19為機(jī)箱，20為短焦距透鏡。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例I本實用新型提供了一種多波長光纖激光發(fā)射裝置，如圖I所示1為小功率半導(dǎo)體激光器，2為激光器三維調(diào)節(jié)架，3為濾波圓孔光欄，4為進(jìn)風(fēng)口，5為精密調(diào)節(jié)螺桿，6為光纖卡頭，7為光纖四維調(diào)節(jié)架，8為固定座，9為短焦距透鏡或顯微物鏡，10為固定座，11為縱向 調(diào)節(jié)螺桿，12為限束圓孔光欄，13為轉(zhuǎn)向反射鏡，14為短焦距準(zhǔn)直透鏡，15為光纖準(zhǔn)直輸出頭，16為光纖，17為出風(fēng)口，18為排風(fēng)扇，19為機(jī)箱。小功率半導(dǎo)體激光器I與激光器三維調(diào)節(jié)架2連接，小功率半導(dǎo)體激光器I的激光輸出端口前面依次設(shè)置濾波圓孔光欄3和轉(zhuǎn)向反射鏡13。沿著光軸方向，轉(zhuǎn)向反射鏡13、限束圓孔光欄12、短焦距透鏡或顯微物鏡9和光纖卡頭6依次排列。短焦距透鏡或顯微物鏡9安裝在固定座10上，固定座10上還設(shè)置縱向調(diào)節(jié)螺桿7。光纖卡頭6與光纖16通過光纖四維調(diào)節(jié)架7連接，光纖卡頭6通過固定座8固定在機(jī)箱19的壁上，固定座8上還設(shè)置精密調(diào)節(jié)螺桿5。光纖16的輸出端為光纖準(zhǔn)直輸出頭15,在光纖準(zhǔn)直輸出頭15的輸出端口裝有短焦距準(zhǔn)直透鏡14。機(jī)箱19設(shè)有散熱用的進(jìn)風(fēng)口 4和出風(fēng)口 17，在出風(fēng)口 17內(nèi)壁裝有低噪聲排風(fēng)扇18。小功率半導(dǎo)體激光器I包括準(zhǔn)直透鏡組部件，從而輸出的激光為準(zhǔn)直光，準(zhǔn)直光經(jīng)濾波圓孔光欄3后光斑為圓形，并減少雜散光干擾。濾波圓孔光欄3直徑為I 2_。激光束的方位和指向可由兩副調(diào)激光器三維調(diào)節(jié)架2進(jìn)行調(diào)整，使其與轉(zhuǎn)向反射鏡13的入射角為45°。轉(zhuǎn)向反射鏡13的0°及45°方位的固定柱可選擇磁性材料或采用彈簧組件固定，以加強(qiáng)其穩(wěn)定性。由轉(zhuǎn)向反射鏡13反射的激光束經(jīng)限束圓孔光欄12進(jìn)一步限束和整形后，通過短焦距透鏡或顯微物鏡9進(jìn)入光纖。短焦距透鏡或顯微物鏡9的數(shù)值孔徑應(yīng)與光纖數(shù)值孔徑相匹配，使耦合進(jìn)光纖的光能盡可能大。為了獲得最大的耦合效率，還須反復(fù)配合調(diào)節(jié)縱向調(diào)節(jié)螺桿11、精密調(diào)節(jié)螺桿5及光纖四維調(diào)節(jié)架7，使光纖輸入端中心位于短焦距透鏡或顯微物鏡9的焦點上。激光通過光纖傳輸，輸出時通過短焦距準(zhǔn)直透鏡14的作用，得到平行的激光。本實用新型中的小功率半導(dǎo)體激光器的個數(shù)為3個，所發(fā)出的激光波長不同，可根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。由于與光纖卡頭接近的轉(zhuǎn)向反射鏡會阻礙遠(yuǎn)離光纖開頭的轉(zhuǎn)向反射鏡反射出來的光，因此，轉(zhuǎn)向反射鏡的操作模式為當(dāng)一個模式與入射光呈45°角時，其他轉(zhuǎn)向反射鏡與入射光呈90°角。實施例2圖2是本裝置的另一種實施方式。其中將短焦距透鏡20直接安裝在光纖卡頭6內(nèi)，去除了實施例I所示裝置的短焦距透鏡或顯微物鏡9，固定座10和縱向調(diào)節(jié)螺桿11。在圖2的裝置中，若把光纖卡頭6拆下來，可直接獲得多波長準(zhǔn)直激光輸出，這在實驗室內(nèi)使用非常方便。[0032]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述
實施例的限制，只要利用小型半導(dǎo)體激光器，通過轉(zhuǎn)向反射鏡依次反射激光進(jìn)入光纖，在光纖另一端獲得平行或準(zhǔn)直的激光輸出，都是本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種多波長光纖激光發(fā)射裝置，其特征在于包含若干個半導(dǎo)體激光器、若干個用于調(diào)節(jié)激光方向的轉(zhuǎn)向反射鏡、光纖耦合機(jī)構(gòu)、光纖、光纖準(zhǔn)直輸出頭和短焦距準(zhǔn)直透鏡；光纖耦合機(jī)構(gòu)包括用于調(diào)節(jié)光纖卡頭位置的精密調(diào)節(jié)螺桿和用于固定光纖的光纖卡頭；其中，用于調(diào)節(jié)激光方向的轉(zhuǎn)向反射鏡位于半導(dǎo)體激光器的輸出端口前方，轉(zhuǎn)向反射鏡為エ作狀態(tài)時，轉(zhuǎn)向反射鏡反射的激光對準(zhǔn)被光纖卡頭固定住的光纖的中心位置；光纖卡頭、光纖、光纖準(zhǔn)直輸出頭與短焦距準(zhǔn)直透鏡依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置，其特征在于所述的半導(dǎo)體激光器為含有準(zhǔn)直組件的小功率半導(dǎo)體激光器； 所述的半導(dǎo)體激光器的個數(shù)為3 10個。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置，其特征在于所述的光纖耦合機(jī)構(gòu)還包括短焦距透鏡或顯微物鏡；短焦距透鏡或顯微物鏡直接連接在光纖開頭上；或是通過固定座固定，短焦距透鏡或顯微物鏡位于光纖卡頭與轉(zhuǎn)向反射鏡之間，短焦距透鏡或顯微物鏡的聚焦中心與光纖卡頭的正中心在一條直線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置，其特征在于所述的光纖耦合機(jī)構(gòu)還包括用于夾持調(diào)整光纖的光纖四維精密調(diào)節(jié)架、用于固定光纖卡頭和光纖四維精密調(diào)節(jié)架的固定座A和安裝在固定座A上的調(diào)節(jié)螺桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)向反射鏡設(shè)置有保證轉(zhuǎn)向反射鏡在0°和45°處精確定位和固定的限位柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置，其特征在于所述的光纖可為單?；蚨嗄Ｊ⒐饫w，直徑為5 50 μ m,長度I 5m。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置，其特征在于所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置包括用于調(diào)節(jié)激光器方位的激光器三維調(diào)節(jié)架，激光器三維調(diào)節(jié)架與半導(dǎo)體激光器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置，其特征在于所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置包括用于濾掉散光的濾波圓孔光欄；濾波圓孔光欄位于半導(dǎo)體激光器和轉(zhuǎn)向反射鏡之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置，其特征在于所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置包括用于限束和整形的限束圓孔光欄；限束圓孔光欄位于光纖耦合機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向反射鏡之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置，其特征在于所述的多波長光纖激光發(fā)射裝置安裝在機(jī)箱內(nèi)，光纖位于機(jī)箱外； 所述的機(jī)箱設(shè)有散熱用的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)ロ，在出風(fēng)ロ內(nèi)壁裝有排風(fēng)扇。
專利摘要本實用新型公開一種多波長光纖激光發(fā)射裝置。該裝置包含若干個半導(dǎo)體激光器、若干個用于調(diào)節(jié)激光方向的轉(zhuǎn)向反射鏡、光纖耦合機(jī)構(gòu)、光纖、光纖準(zhǔn)直輸出頭和短焦距準(zhǔn)直透鏡；光纖耦合機(jī)構(gòu)包括用于調(diào)節(jié)光纖卡頭位置的精密調(diào)節(jié)螺桿和用于固定光纖的光纖卡頭；其中，用于調(diào)節(jié)激光方向的轉(zhuǎn)向反射鏡位于半導(dǎo)體激光器的輸出端口前方，轉(zhuǎn)向反射鏡為工作狀態(tài)時，轉(zhuǎn)向反射鏡反射的激光對準(zhǔn)被光纖卡頭固定住的光纖的中心位置；光纖卡頭、光纖、光纖準(zhǔn)直輸出頭與短焦距準(zhǔn)直透鏡依次連接。通過該裝置可獲得各種分立波長平行或準(zhǔn)直激光輸出，激光光能的利用率高；該裝置結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，性價比高，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號H01S5/40GK202454891SQ20122002233
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者黃佐華 申請人:華南師范大學(xué)