[發明專利]一種光束耦合裝置及其耦合方法

在審

• 申請號: 202010374087.4
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111458802A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 劉明峰;李成;施建宏;姚艷;嚴國鵬;鄧力;閆大鵬
• 申請（專利權）人: 武漢銳科光纖激光技術股份有限公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/32
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 沈軍

本發明涉及激光應用技術領域，公開了一種光束耦合裝置及其耦合方法，該光束耦合裝置包括同軸布置的固定套筒、光纖接口、鏡筒及耦合鏡片，光纖接口安裝于固定套筒的第一端，鏡筒可調節式地安裝于固定套筒內；還包括水冷結構和/或彈性預緊結構；水冷結構設置在鏡筒的側壁上；鏡筒遠離光纖接口的一端通過彈性預緊結構連接固定套筒的第二端；本發明不僅通過水冷結構消除了耦合鏡片因過熱形變而對光束耦合的影響，還通過彈性預緊結構大幅度減小了裝置的裝配誤差，并基于光敏元件對光束耦合狀態的實時監控，確保了光束耦合的可靠性，有效防止了在大功率激光連續輸出時因聚焦光斑的位置偏差而對傳輸光纖造成損傷。

技術領域

本發明涉及激光應用技術領域，特別是涉及一種光束耦合裝置及其耦合方法。

背景技術

在多光路傳輸系統中，準直光束經過光束耦合裝置的耦合，在進入至不同傳輸光纖后，到達加工位置，以此實現空間傳輸的激光耦合在光纖中傳輸。相比于直接輸出激光器而言，光束耦合裝置通過一根柔性集成的光纖傳輸能量，更易于操作與應用。

光束耦合裝置對激光光束的耦合原理是將準直光束聚焦在傳輸光纖端面的纖芯范圍內，從而光束耦合裝置在結構上主要包括同軸布置的固定套筒、光纖接口、鏡筒及耦合鏡片，其中，光纖接口安裝于固定套筒的一端，耦合鏡片安裝于鏡筒內，而鏡筒可調節式地安裝于固定套筒內。

當前，市場上的光束耦合裝置通常為自然冷卻結構，在低功率傳輸系統中，激光功率密度較低，由于加工和裝配誤差導致的聚焦光斑位置偏差并不會損傷傳輸光纖，而在高功率系統中，除了加工和裝配誤差之外，隨著大功率激光的連續輸出，耦合鏡片會隨之產生較大的溫升，耦合鏡片因吸收過多熱量而引起的變形也會導致聚焦光斑位置偏差，如此大大影響到光束耦合的可靠性，并會造成光纖損傷。

發明內容

本發明實施例提供一種光束耦合裝置，用于至少解決現有的光束耦合裝置存在的裝配誤差或耦合鏡片因過熱而引起的形變均會對光束耦合的可靠性造成影響的問題。

本發明實施例還提供了一種基于光束耦合裝置的耦合方法。

為了解決上述技術問題，本發明實施例一方面提供了一種光束耦合裝置，包括同軸布置的固定套筒、光纖接口、鏡筒及耦合鏡片，所述光纖接口安裝于所述固定套筒的第一端，所述鏡筒可調節式地安裝于所述固定套筒內；還包括：水冷結構和/或彈性預緊結構；所述水冷結構設置在所述鏡筒的側壁上；所述鏡筒遠離所述光纖接口的一端通過所述彈性預緊結構連接所述固定套筒的第二端。

其中，所述鏡筒包括遠離所述光纖接口的第一鏡筒段，所述水冷結構包括開設在所述第一鏡筒段外側壁上的冷卻流道，所述第一鏡筒段內安裝所述耦合鏡片，所述第一鏡筒段的外側壁上套裝有用于密封所述冷卻流道的冷卻套筒，所述冷卻套筒的外側壁與所述固定套筒的內側壁滑動連接；所述彈性預緊結構包括預緊彈簧，所述冷卻套筒與所述第一鏡筒段遠離所述光纖接口的一端共同抵接所述預緊彈簧的一端，所述預緊彈簧的另一端抵接所述固定套筒的第二端。

其中，所述固定套筒內還裝有光敏元件，所述光敏元件靠近所述光纖接口的朝向所述鏡筒的一端。

其中，所述固定套筒的中部轉動轉有與其同軸布置的旋轉構件，所述鏡筒包括靠近所述光纖接口的第二鏡筒段，所述旋轉構件與所述第二鏡筒段的外側壁螺紋連接。

其中，所述冷卻套筒與所述第一鏡筒段遠離所述光纖接口的一端開設有環形卡槽，所述環形卡槽沿著所述鏡筒的軸向布置，所述預緊彈簧的一端伸入至所述環形卡槽內，另一端與環形調節構件相抵接，所述環形調節構件與所述固定套筒的第二端螺紋連接。

其中，所述固定套筒包括同軸連接的第一固定套筒與第二固定套筒；所述旋轉構件包括調節螺圈，所述調節螺圈轉動安裝在所述第一固定套筒與所述第二固定套筒之間，所述調節螺圈與所述第二鏡筒段的外側壁螺紋連接；所述第一固定套筒內安裝所述光纖接口，所述第二固定套筒的內側壁與所述冷卻套筒的外側壁滑動連接。