一種用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器。整個(gè)光纖端帽夾持器為一個(gè)內(nèi)部空心的整體，包括五個(gè)部分，從底座開(kāi)始，依次為光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)、光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)、切口以及光纖穩(wěn)定區(qū)，光纖端帽帶尾纖一端從光纖端帽夾持器底座一端向光纖穩(wěn)定區(qū)移動(dòng)進(jìn)行裝配。該夾持器實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖端帽的穩(wěn)定夾持，實(shí)現(xiàn)同基于柔性鉸鏈的自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的穩(wěn)定且可靠的裝配。具有可靠性高、同自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器可自由裝卸的優(yōu)勢(shì)。加工方便，性能可靠，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和儀器設(shè)備沒(méi)有特殊要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖端帽夾持器結(jié)構(gòu)，尤其是一種用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖激光以其特有的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)獲得飛速發(fā)展，單纖單模功率已突破20kW，但同化學(xué)激光器輸出的兆瓦級(jí)功率仍相差甚遠(yuǎn)。為突破功率限制，光纖激光多光束合成技術(shù)被提出并獲得廣泛發(fā)展，是取得高功率激光輸出的有效方法之一。在實(shí)際的光纖激光合成系統(tǒng)中，由于裝配誤差、指向誤差、機(jī)械振動(dòng)和大氣擾動(dòng)等因素的影響，各個(gè)單元光束的光軸會(huì)發(fā)生偏移，導(dǎo)致目標(biāo)處光斑無(wú)法有效重合，從而嚴(yán)重影響合成光束的光束質(zhì)量和合成效率。要想進(jìn)一步提高光纖激光合成系統(tǒng)的光束質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性，必須對(duì)傾斜波前進(jìn)行有效控制。因此在相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)中，需要能使光束受控地產(chǎn)生快速、小角度變化的器件。自適應(yīng)光纖光源準(zhǔn)直器以其控制精度及控制帶寬高的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)外獲得廣泛實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其中美國(guó)陸軍實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所研制的自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的基本結(jié)構(gòu)一致，其原理均是通過(guò)直接控制光纖尖端在準(zhǔn)直透鏡焦平面的位置達(dá)到控制出射光束傾斜像差的效果[L.A.Beresnev and M.A.Vorontsov, "Design of adaptive fiber opticscollimator for free-space communicat1n laser transceiver，,， Proc.SPIE 5895 ，58950R，58950R-7 (2005)]。此種結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)光纖光源準(zhǔn)直器由于驅(qū)動(dòng)器出力很小(通常小于10N)，僅可驅(qū)動(dòng)單根光纖，而光纖激光輸出端面是尺寸僅為幾十微米的纖芯，這就使得該自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器在承受高功率時(shí)輸出端功率密度極高，因而較難實(shí)現(xiàn)更高功率輸出[Chao Geng, Baoyin Zhao, Entao Zhang, et al.〃1.5kW Incoherent Beam Combiningof Four Fiber Lasers Using Adaptive Fiber-Optics Collimators, IEEE PHOTONICSTECHNOLOGY LETTERS, 25(13)，1286-1289，(2013)]。而由國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)提出的基于柔性鉸鏈的自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器，以光纖端帽作為輸出端，通過(guò)直接控制光纖端帽在準(zhǔn)直透鏡焦平面的位置達(dá)到控制準(zhǔn)直光束傾斜角度的效果。光纖端帽是熔接在光纖尾端的石英晶體塊，由于光纖端帽的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光纖纖芯，使得光纖激光輸出端面的功率密度大大降低，因而更易承受高功率的光纖激光輸出。但該新型自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器在光纖端帽固定方面尚不成熟，因而還無(wú)法實(shí)現(xiàn)高功率輸出[Dong Zhi , Pengfei Ma, Yanxing Ma, et al.“Novel adaptive fiber-optics collimator for coherent beam combinat1n,” Opt.Express, 22(25)，31520-31528，(2014)]。因而設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于該自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器結(jié)構(gòu)成為了當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，易于加工實(shí)現(xiàn)，可穩(wěn)定控制光纖端帽，且可同自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器實(shí)現(xiàn)自由裝卸。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:基于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)適合光纖端帽尺寸的夾持器件實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖端帽的穩(wěn)定夾持。
[0005]其特點(diǎn)在于:根據(jù)基于柔性鉸鏈的自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的體積小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種空間緊湊的光纖端帽夾持器。根據(jù)自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器被控制物體重量越小越好的工作要求，設(shè)計(jì)的光纖端帽夾持器重量應(yīng)盡量小。根據(jù)光纖端帽在輸出高功率激光的情況下會(huì)發(fā)光發(fā)熱的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的光纖端帽夾持結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的散光散熱結(jié)構(gòu)。可用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器可根據(jù)不同的光纖端帽尺寸設(shè)計(jì)相應(yīng)結(jié)構(gòu)。
[0006]—種光纖端帽夾持器，包括五個(gè)部分，分別為底座1、光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)2、光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3、切口 4以及光纖穩(wěn)定區(qū)5，整個(gè)光纖端帽夾持器為一個(gè)內(nèi)部空心的不規(guī)則形狀的整體，從底座I開(kāi)始，依次為光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)2、光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3、切口 4以及光纖穩(wěn)定區(qū)5，底座I上開(kāi)有圓形通孔，光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)2為圓柱筒形狀，光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3為錐筒形狀，在光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3上開(kāi)有切口 4，光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3末端連接光纖穩(wěn)定區(qū)5。
[0007]底座I上設(shè)有4個(gè)螺孔，用于光纖端帽夾持器同自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的固定連接。
[0008]光纖端帽同光纖端帽夾持器之間的固定由光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)2、光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3和光纖穩(wěn)定區(qū)5完成。另外，光纖端帽夾持器同自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的固定連接由底座I完成。
[0009]具體調(diào)節(jié)過(guò)程為:
[0010]光纖端帽帶尾纖一端從光纖端帽夾持器底座I一端向光纖穩(wěn)定區(qū)5移動(dòng)進(jìn)行裝配。光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)2的尺寸同光纖端帽圓柱區(qū)域的尺寸一致，以保證裝配過(guò)程中光纖端帽的軸向同夾持器軸向一致。同時(shí)，光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3的錐度同光纖端帽錐區(qū)的錐度保持一致，以保證光纖端帽的錐區(qū)同夾持器完美貼合，進(jìn)而確定光纖端帽的空間位置。切口 4是切口區(qū)域，目的是對(duì)光纖端帽與光纖的熔接點(diǎn)區(qū)域做懸空處理，一方面保護(hù)熔接點(diǎn)不因碰到夾持器而損壞，另一方面可將熔接點(diǎn)附近區(qū)域的散射光發(fā)散到空間中，降低夾持器的接收光面積，進(jìn)而降低夾持器因吸光而產(chǎn)生的熱。光纖端帽的尾纖部分放入光纖穩(wěn)定區(qū)5的槽中，并用膠水對(duì)尾纖固定，從而保證裝配在夾持器上的光纖端帽固定不動(dòng)。裝配示意圖如圖4所示。最后通過(guò)底座I上面的四個(gè)螺孔將裝配好光纖端帽夾持器同自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的被控制部分緊密固定。
[0011]上面所述的光纖端帽夾持器由具有一定剛度的硬質(zhì)材料一體化加工而成，以滿足結(jié)構(gòu)牢固穩(wěn)定、精度高、體積小、重量輕的加工要求。
[0012]采用本發(fā)明可以達(dá)到以下技術(shù)效果:
[0013]1、本發(fā)明提供了一種用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器結(jié)構(gòu)，通過(guò)該夾持器實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖端帽的穩(wěn)定夾持。
[0014]2、本發(fā)明提供的用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)同基于柔性鉸鏈的自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的穩(wěn)定且可靠的裝配。
[0015]3、本發(fā)明提供的用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器結(jié)構(gòu)具有可靠性高、同自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器可自由裝卸的優(yōu)勢(shì)。
[0016]4、本發(fā)明提供的用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法原理簡(jiǎn)單，加工方便，性能可靠，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和儀器設(shè)備沒(méi)有特殊要求。
[0017]5、本發(fā)明提供的用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器結(jié)構(gòu)適用于基于光纖端帽輸出的高功率光纖激光陣列光束之間相干合成與非相干合成，及空間光通信、光束抖動(dòng)控制等其它通過(guò)控制光纖端帽實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖激光傾斜像差控制的領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器左視圖圖，
[0019]圖2用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器俯視圖，
[0020]圖3用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器主視圖，
[0021]圖4用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器立體示意圖，
[0022]圖5用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器剖面視圖，
[0023]圖6光纖端帽與光纖端帽夾持器裝配示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]—種光纖端帽夾持器為一體化結(jié)構(gòu)，包括五個(gè)部分，分別為底座1、光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)2、光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3、切口 4以及光纖穩(wěn)定區(qū)5，整個(gè)光纖端帽夾持器為一個(gè)內(nèi)部空心的不規(guī)則形狀整體，從底座I開(kāi)始，依次為光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)2、光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)
3、切口 4以及光纖穩(wěn)定區(qū)5，底座I上開(kāi)有圓形通孔，光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)2為圓柱筒形狀，光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3為錐筒形狀，在光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3上開(kāi)有切口 4，光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3末端連接光纖穩(wěn)定區(qū)5。
[0025]底座I上設(shè)有4個(gè)螺孔，用于光纖端帽夾持器同自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的固定連接。
[0026]光纖端帽同光纖端帽夾持器之間的固定由光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)2、光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)3和光纖穩(wěn)定區(qū)5完成。另外，光纖端帽夾持器同自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的固定連接由底座I完成。本實(shí)驗(yàn)室根據(jù)以上設(shè)計(jì)制作了用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器，并將光纖端帽裝配固定其上。由于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器控制對(duì)象的重量不宜過(guò)大，我們測(cè)量了已裝配好光纖端帽的夾持器重量，如圖5所示，總重7.325克，輕便小巧，可達(dá)到自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。進(jìn)而我們將裝配好的光纖端帽夾持器安裝于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器上，并進(jìn)行了高功率光纖激光輸出實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖如圖6所示，實(shí)現(xiàn)了 501W高功率光纖激光輸出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于自適應(yīng)光纖準(zhǔn)直器的光纖端帽夾持器，整個(gè)光纖端帽夾持器為一個(gè)內(nèi)部空心的整體，從底座(I)開(kāi)始，依次為光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)(2)、光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)(3)、切口(4)以及光纖穩(wěn)定區(qū)(5)，其特征在于，底座(I)上開(kāi)有圓形通孔，光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)(2)為圓柱筒形狀，光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)(3)為錐筒形狀，在光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)(3)上開(kāi)有切口(4)，光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)(3)末端連接光纖穩(wěn)定區(qū)(5)， 所述底座(I)上設(shè)有4個(gè)螺孔， 光纖端帽同光纖端帽夾持器之間的固定由光纖端帽柱區(qū)固定區(qū)(2)、光纖端帽錐區(qū)固定區(qū)(3)和光纖穩(wěn)定區(qū)(5)完成。
【文檔編號(hào)】G02B6/32GK205608247SQ201620287753
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】支冬, 馬閻星, 司磊, 周旋風(fēng), 陳子倫, 王小林, 周樸, 許曉軍, 陳金寶, 劉澤金
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)