[發明專利]一種激光刻蝕光纖端面勻化光斑的方法

在審

• 申請號: 202011039742.7
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN114325941A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 劉成成;于果蕾;開北超;鄭兆河
• 申請（專利權）人: 濰坊華光光電子有限公司
• 主分類號: G02B6/25
• 分類號: G02B6/25;G02B27/09
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王楠

本發明提供一種激光刻蝕光纖端面勻化光斑的方法，本發明利用在光纖端面制作出均勻的圖形，在光束經過圖形時，改變光的傳播路徑，從而達到光斑勻化的效果。本發明所述端面圖形勻化光斑的方法，不但其結構簡單，操作方便，而且端面圖形可以起到勻化透鏡的作用，但是該圖形不易脫落，不會移位，能使出光光線的達到勻化效果、安全性高，在光纖輸出激光器中明顯改善光線的光斑。

技術領域

本發明涉及一種激光刻蝕光纖端面勻化光斑的方法，屬于光電子的技術領域。

背景技術

自20世紀70年代初，美國康寧公司成功地研制出世界上第一根實用化石英光纖以來，以光纖為傳輸媒介的光纖通信和由此派生出來的光纖傳感器技術得到了飛速的發展。在使用光纖傳送光束的光路結構中，往往以半導體激光器(LD)作光源，光纖與光接收機之間是利用耦合技術來實現連接的，所以，耦合效率的高低直接影響光纖通信系統的性能。半導體激光器同光纖的耦合系統概括起來可分為兩大類：采用分立的小型或微型光學元件構成的耦合系統和采用在光纖端面制作微透鏡的耦合系統。后一類系統的優點是靈活方便，易于集成封裝和～jn-r制作。

半導體激光器發展速度之快，應用范圍之廣，發展潛力之大是目前其他激光器無法比擬的，近年來，固定波長半導體激光器的使用數量居所有激光器之首，某些重要的應用領域過去常用的其他激光器，已逐漸為半導體激光器所取代。這是因為它有許多突出的優點：體積小、重量輕、供電功率小和轉換效率高、能通過注入電流進行直接調制、可靠性高、工作壽命長、發射波長從可見到紅外，覆蓋范圍廣、價格日益降低。

但是激光器諸多的優點中，存在不足，激光器發出的光通過整形耦合到多模光纖時，一般不是均勻對稱的光束，這樣從端面出射的光束通常分布也不均勻，常見的會出現圓環狀、螺旋狀或者不對稱狀。另外由于激光的單色性好因而有極高的相干性，這樣在照射面上就會有明顯的干涉斑點。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；

中國專利文件201010522065.4公開了一種光纖耦合輸出半導體激光器輸出光斑勻化方法，包括以下步驟：將光纖和混模材料的一端分別插進一個插芯的光纖孔和混模材料孔中；把灌膠后帶一根光纖和一根混模材料的插芯放在一個光纖固化架上，放入烘箱使膠水固化；將露出在光纖孔外部的裸光纖去掉，并把切割后的裸光纖端面進行處理，去膠拋光，達到光學平面；將插芯和激光器耦合，并固定兩者的相對位置；把光纖與混模材料纏在一起，使光斑達到光束混模的無暗心、無光環和無手電筒現象的最佳狀態；安裝連接頭。采用混模材料將光纖繞曲，以達到輸出光束混模情況，實現了光斑相對均勻輸出。該方案是利用混模材料達到勻化光斑的，但是在應用中，混模材料的控制比較難，灌膠的一致性不好控制，從而光纖勻化的一致性不好控制。

中國專利文件201420168202.2公開了一種半導體激光器照明模組的光斑勻化裝置，依次設置半導體激光器，微透鏡，光學勻化片和平凸透鏡；所述半導體激光器，微透鏡，光學勻化片和平凸透鏡位于同一水平直線上。由半導體激光器發出激光，照射到微透鏡上，激光經過雙面微透鏡陣列后，先被微透鏡中的第一組微透鏡單元分裂為多束光，然后在第二組微透鏡陣列中相互交疊，將光斑進行勻化；出射光束再經過光學勻化片進行雙重勻化，有效避免了激光光束在通過第二層陣列時的干涉問題，使激光光束能量更加均勻。該方案是在光束前增加透鏡的方法，在實施過程中存在透鏡脫落，透鏡斜等問題，從而影響勻化效果。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種激光刻蝕光纖端面勻化光斑的方法。本發明利用在激光高能量的作用于光纖端面制作出均勻的圖形，在光束經過圖形時，改變光的傳播路徑，從而達到光斑勻化的效果。

本發明的技術方案如下：

一種激光刻蝕光纖端面勻化光斑的方法，包括以下步驟：

(1)將光纖去掉涂覆層，穿過插芯，用光學膠固定，然后利用研磨機將端面研磨成平面；

(2)在光纖端面利用激光刻蝕出圖形；