[發明專利]一種光纖輸出激光均勻化消散斑的方法

有效

• 申請號: 201210482736.8
• 申請日: 2012-11-25
• 公開（公告）號: CN103837992A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 于果蕾;秦華兵;江建民;劉成成
• 申請（專利權）人: 山東浪潮華光光電子股份有限公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/48;G02B6/14;G02B6/42
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本發明涉及一種光纖輸出激光均勻化消散斑的方法，屬于激光應用技術領域。

背景技術

激光作為一種高亮度、單色性好、方向性好的光源得到了廣泛地應用。光纖輸出激光器芯片工作環境密封、超凈，延長使用壽命，并且光纖輸出提供了柔和的客戶端，使用方便靈活。但由于激光器發出的光耦合到多模光纖，并經過多模光纖傳輸后，形成很多模式輸出，最終輸出光不是均勻的光束，常見的會出現圓環狀、螺旋狀或者不對稱狀，模式與模式之間也存在干涉，導致散斑的形成。在照明時，這種光纖輸出光場的不均勻性和干涉散斑嚴重影響檢測端的顯示效果，也直接影響到激光顯示系統中圖像的質量。

目前存在的一些勻化光場的方法的系統非常復雜，成本也比較高，如中國專利文件CN102169239A公開了一種激光投影系統中的散斑圖像置亂，提供一種激光投影系統，該激光投影系統包括光源、相位延遲元件和光束掃描元件。光源包括至少一個頻率變換激光源，該激光源包括波長可調激光二極管和波長變換器件。相位延遲元件被配置成將頻率變換激光束的偏振分解成兩個正交的線偏分量以使一個偏振分量相對于另一個相位滯后。2D圖像幀內的頻率變換激光束偏振是各偏振分量相對于彼此滯后的程度的函數并隨波長可調激光二極管的輸出中的波長變化而變化。2D圖像幀中的頻率變換激光束的偏振變化足以跨2D圖像幀置亂圖像斑點圖案。但該系統的裝置不夠緊湊，元器件較多，可靠性差。

中國專利文件CN102081235A公開了多模光纖中傳輸光信號均勻化、消偏振以及消相干的方法，將光纖置于超聲波振蕩器的液體中來實現對光斑的勻化，將光纖纏繞在振蕩器中的光纖限定圈中，采用的液體是水。該裝置相對簡單一些，但由于有液體的存在，使用起來很不方便，而且超聲振蕩器需要外加高壓高頻電源，增加了整個系統的體積和成本。

中國專利文件CN201285473A公開了一種基于散射的消相干勻場裝置，包括中空波導和散射媒質，激光在散射媒質中的傳播過程，通過散射媒質對激光的散射分束并利用波導的混光作用對激光進行勻化。該裝置相對簡單，但由于散射介質以及波導反射層的吸收損耗，效率不高，光功率的損耗較大。

美國專利6532244、6810175等所描述的將一定長度的多模光纖進行盤繞或施加分布式的應力，并輔以離軸耦合、將不同直徑的光纖對接的方法。但這些方法實施起來不夠簡便，需要體積比較大的裝置和足夠長的光纖，安裝、調節都不方便，批量制作的時候一致性難以保證。中國專利文件CN101630045A提供了一種改善多模光纖輸出光束空間分布的裝置，通過給光纖施加應力來改變輸出光束空間分布，包括在傳輸激光的多模光纖上的很短的長度上施加單點、多點或連續分布的的外應力，方法簡單方便，對于光斑中的圓環螺旋條紋有明顯的效果，但該方法對光場中的干涉散斑沒有任何的效果，在照明，顯示的時候還是會嚴重影響成像的質量。

發明內容

針對現有技術光纖輸出光場的不均勻性和干涉散斑的問題，本發明提供一種光纖輸出激光均勻化消散斑的方法，能同時達到光斑勻化和消減散斑的效果，滿足光纖輸出激光作為光源的高質量要求。

術語解釋：

數值孔徑：光纖的常數，與光纖輸出光最大孔徑有關，是一個發散角的定義方式。入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度范圍內的入射光才可以。這個角度α的正弦值就稱為光纖的數值孔徑（NA=sinα）。

光纖芯徑/包層：是光纖內芯直徑與外包層的直徑，例如，光纖芯徑/包層為400/440微米，是指光纖內芯直徑為400微米，包層直徑440微米。

本發明的技術方案如下：

一種光纖輸出激光均勻化消散斑的方法，包括對光纖輸出激光器的光纖輸出端面或光纖端帽輸出面進行粗化處理，步驟如下：

（1）清洗

對光纖輸出端面進行清洗處理，除掉其表面污物；將光纖固定在光纖輸出激光器連接頭插芯中，光纖輸出端面與插芯端面平齊；或者，

將光纖輸出端熔接一個光纖端帽，清理光纖端帽輸出面，除掉其表面污物；

（2）粗化

將位于插芯中的光纖輸出端面或者將光纖端帽輸出面懸浮浸入到腐蝕液中，腐蝕時間為2~20min；所述腐蝕液是體積比為1:5~20的HF和水混合而成；所得光纖輸出端面由光滑平面變為粗化表面；取出位于插芯中的光纖，用去離子水沖洗光纖輸出端面；

（3）將位于插芯中的光纖粗化處理后，或者將熔接的光纖端帽粗化處理后，給激光器通電，觀察光斑，得到均勻化的輸出激光。