[發明專利]一種高功率光纖激光收發一體端帽

在審

• 申請號: 201810408648.0
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108387974A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 馬閻星;陳子倫;粟榮濤;支冬;吳堅;馬鵬飛;周樸
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28;G01N21/01
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

一種高功率光纖激光收發一體端帽，包括發射光纖、探測光纖、塊狀石英端帽、光電探測器和信號處理電路。發射光纖的輸出端與N根探測光纖的輸入端采用弱拉錐方式合為一束光纖束，光纖束熔接塊狀石英端帽；其中發射光纖的輸出端的端面與N根探測光纖的輸入端端面在同一平面上形成光纖陣列端面，每一根探測光纖的另一端均分別耦合一個光電探測器，各光電探測器的輸出端連接信號處理電路，實現目標反射光的實時探測。通過該光纖端帽可在同一光纖準直器中實現高功率光纖激光的發射和目標散射光的探測，系統結構簡單緊湊。

技術領域

本發明屬于光纖激光技術領域，特別是涉及一種高功率光纖激光收發一體端帽。

背景技術

光纖激光具有轉換效率高、光束質量好、操作簡單、性能穩定等優勢。目前已在工業加工、科學研究、國防醫療等領域獲得廣泛應用。在激光雷達、空間光通信等領域中，不僅需要對目標發射激光，還需要接收目標處的反射光。目前通常采用探測和發射兩套設備實現，體積重量較大，限制了在某些場景中的應用。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種高功率光纖激光收發一體端帽，其可采用同一光纖準直器實現高功率激光的發射和目標反射光的探測。

為實現本發明之目的，采用以下技術方案予以實現：

一種高功率光纖激光收發一體端帽，包括發射光纖、探測光纖、塊狀石英端帽、光電探測器和信號處理電路。

發射光纖的輸出端與N根探測光纖的輸入端采用弱拉錐方式合為一束光纖束，光纖束熔接塊狀石英端帽；所述光纖束的排列形式是：發射光纖的輸出端的端面與N根探測光纖的輸入端端面在同一平面上形成光纖陣列端面，其中發射光纖位于中心位置，N根探測光纖由內至外呈圓周形式緊密排布在發射光纖的周圍。

每一根探測光纖的另一端均分別耦合一個光電探測器，各光電探測器的輸出端連接信號處理電路，信號處理電路用于實現目標反射光的實時探測。

在實際應用中：發射光纖的輸入端連接光纖激光器的輸出尾纖，塊狀石英端帽后的光路上依次為準直器以及目標；光纖激光器輸出的激光經發射光纖傳輸并經塊狀石英端帽輸出，從塊狀石英端帽輸出的激光經準直器的準直透鏡轉換為平行光束發射到目標；

從目標發出或者反射的光經準直透鏡、塊狀石英端帽并經探測光纖傳輸到光電探測器，光電探測器將光信號轉換為電信號傳輸給信號處理電路，信號處理電路將每一根探測光纖作為一個像素點，并將其在光纖陣列端面中的位置作為成像后圖像的位置，對應的光電探測器輸出的電信號強度作為該像素點的亮度值，最終實現對目標的成像探測。

本發明中，所述發射光纖采用商用高功率傳能光纖，如采用20/400雙包層光纖等，其相關參數由用戶根據前端光纖激光器的輸出光纖型號確定。

本發明中，探測光纖采用商用光纖，如采用6/125單模光纖、105/125多模光纖等。探測光纖其纖芯直徑由公式(1)確定：

其中f為準直器中準直透鏡的焦距，IFOV為準直器的瞬時視場，均由用戶根據實際使用情況進行確定。

所有光纖均由包層和纖芯組成。在本發明中，探測光纖的包層越薄，分辨率越好。因此所述探測光纖的包層直徑d₂盡可能接近其纖芯直徑d₁，以獲得更好的分辨率。

所述探測光纖的數量N由探測靶面S(如圖2所示)及單根探測光纖的外徑d₂確定，探測光纖由內至外呈圓周形式緊密排布在發射光纖的周圍，直到所形成的光纖陣列端面剛好大于等于探測靶面S，此時探測光纖2的數量即為N。探測靶面S的直徑D由公式2確定，

其中f為準直器的焦距，FOV為準直器的視場，均由用戶根據實際使用情況進行確定。