CN106468808A - 一种光纤泵浦耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤泵浦耦合器，其包括安装准直透镜的准直镜筒、安装聚焦透镜的聚焦镜筒及耦合器底座，耦合器底座设有安装反射镜组的反射镜安装室，所述反射镜安装室的两端分别连接准直镜筒和聚焦镜筒，使准直透镜、反射镜组和聚焦透镜处于同一光轴上，准直光依次经过准直透镜、反射镜组和聚焦透镜后，进入外部放大器进行放大，之后返回通过聚焦透镜入射至反射镜组邻近聚焦透镜的表面并被反射输出。所述光纤泵浦耦合器将准直镜筒和聚焦镜筒整合于耦合器底座，由此实现准直光路与聚焦光路的集成，可使光纤泵浦耦合器的结构更紧凑，进而较大的缩短了泵浦耦合器尺寸。

Description

一种光纤泵浦耦合器

技术领域

本发明涉及光纤激光技术领域，尤其涉及一种光纤泵浦耦合器。

背景技术

光纤激光技术领域的激光放大技术及器件是光纤激光能量或功率提升的重要组成部分，在光通讯应用中，光纤放大器用以在中继环节补充光信号强度；在激光加工等应用中，光纤放大器用以给来自光源的低功率激光提供增益，使激光功率达到应用所需的强度。光纤放大器的基本工作原理就是在光纤的纤芯中掺入能产生激光的稀土元素，通过外部提供的直流光激励，使通过掺杂光纤的光信号强度得到放大。作为光纤放大器激励设备的泵浦源就是决定光纤放大器输出强度和系统增益的关键因素。

光纤激光放大器主要包括种子光源、预放大、主放大、泵浦耦合器及压缩光路等部分，其中泵浦耦合器的结构性能对激光器的最终输出功率有很大影响，这主要体现在泵浦耦合器的功能是将泵浦光经过准直光路和聚焦光路耦合进主放大器中完成对信号光的有效泵浦，因而结构的可调节性以及对光学镜片的固定可靠性要求较高，另外泵浦耦合器的结构尺寸也会直接影响激光器的最终外形尺寸，而通常的泵浦耦合器多是通过多个分散的器件来实现以上功能的，由此使得泵浦耦合器的尺寸难于实现小型化。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种光纤泵浦耦合器，以有效解决现有技术存在的问题。

一种光纤泵浦耦合器，其包括：安装准直透镜7的准直镜筒5、安装聚焦透镜12的聚焦镜筒13及安装有反射镜组10的反射镜安装室，所述准直镜筒5、所述聚焦镜筒13、以及所述反射镜安装室设置于所述耦合器的底座18上，所述反射镜安装室的两端分别固定有所述准直镜筒5和所述聚焦镜筒13，使得所述准直透镜7、所述反射镜组10和所述聚焦透镜12处于同一光轴上，泵浦光依次经过所述准直透镜7、所述反射镜组10和所述聚焦透镜12后，进入外部的放大器，经过外部的放大器所放大后的光通过所述聚焦透镜12入射至所述反射镜组10邻近所述聚焦透镜12的表面并被反射输出。

本发明一较佳实施方式中，所述反射镜安装室中具有两个相互间呈V型设置的贴附面；所述反射镜组10透射泵浦光并反射放大后的信号光，且其由两个镀有全反增透膜的反射镜构成，所述两个反射镜之间呈V型设置且分别贴附于所述两个贴附面。

本发明一较佳实施方式中，所述反射镜组安装室与所述耦合器底座18一体加工成型。

本发明一较佳实施方式中，还包括对所述光纤泵浦耦合器进行三维调节的调节机构，所述调节机构包括设置于所述耦合器底座18上呈三角形分布的三个调节螺钉15。

本发明一较佳实施方式中，所述三个调节螺钉15呈等腰三角形分布。

本发明一较佳实施方式中，还包括固定泵浦光纤3的两个光纤夹块4，所述光纤夹块4经光纤锁紧套1和所述准直镜筒5连接。

本发明一较佳实施方式中，所述光纤锁紧套1包括两个相互对称的光纤锁紧部；所述光纤锁紧套1设有第一导向槽，所述准直镜筒5固定有第一导向销6，所述第一导向销6接入于所述第一导向槽中，使光纤锁紧套1在轴向可相对于所述准直镜筒5移动。

本发明一较佳实施方式中，所述光纤锁紧套1和所述准直镜筒5之间通过锁紧螺母2锁紧固定。

本发明一较佳实施方式中，所述聚焦透镜12通过第二压圈11固定于所述聚焦镜筒13内，所述聚焦镜筒锁紧套16对所述聚焦镜筒13的位置进行固定。

本发明一较佳实施方式中，所述聚焦镜筒锁紧套16由两个相互对称的聚焦镜锁紧部27组成，所述聚焦镜筒锁紧套16上安装有第二导向销，所述聚焦镜筒13设有和所述第二导向销配合的第二导向槽，使聚焦镜筒锁紧套16在轴向可相对于所述聚焦镜筒13移动。

本发明一较佳实施方式中，所述准直镜筒5和所述聚焦镜筒锁紧套16上均设有第一定位配合面26，所述反射镜安装室的两端均设有第二定位配合面，所述第一定位配合面26与所述第二定位配合面相互配合。

本发明一较佳实施方式中，所述第一定位配合面26和所述第二定位配合面均为圆形配合面。

由于本发明提供的光纤泵浦耦合器将准直镜筒和聚焦镜筒整合于耦合器底座，由此实现准直光路与聚焦光路的集成，可使光纤泵浦耦合器的结构更紧凑，进而较大的缩短了泵浦耦合器尺寸，显然有利于缩小具有所述光纤泵浦耦合器的激光器的尺寸。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例提供的光纤泵浦耦合器的结构示意图；

图2为本发明中光纤泵浦耦合器的立体图；

图3为本发明所述光纤泵浦耦合器中光纤锁紧套和准直镜筒的分解示意图；

图4为本发明所述光纤泵浦耦合器中聚焦镜筒和聚焦镜筒锁紧套的示意图；

图5为本发明中所述聚焦镜筒锁紧套的示意图；

图6为本发明所示光纤泵浦耦合器的光路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请一并参阅图1至图6，本发明一较佳实施例提供一种光纤泵浦耦合器，其包括：安装准直透镜7的准直镜筒5、安装聚焦透镜12的聚焦镜筒13及安装有反射镜组10的反射镜安装室，所述准直镜筒5、所述聚焦镜筒13、以及所述反射镜安装室设置于所述耦合器的底座18上，所述反射镜安装室的两端分别固定有所述准直镜筒5和所述聚焦镜筒13，使得所述准直透镜7、所述反射镜组10和所述聚焦透镜12处于同一光轴上，泵浦光依次经过所述准直透镜7、所述反射镜组10和所述聚焦透镜12后，进入外部的放大器，经过外部的放大器所放大后的光通过所述聚焦透镜12入射至所述反射镜组10邻近所述聚焦透镜12的表面并被反射输出。

所述光纤泵浦耦合器将准直镜筒5和聚焦镜筒13整合于耦合器底座18，由此实现准直光路与聚焦光路的集成，可使光纤泵浦耦合器的结构更紧凑，进而较大的缩短了泵浦耦合器尺寸，显然有利于缩小具有所述光纤泵浦耦合器的激光器的尺寸。

本实施例中，所述光纤泵浦耦合器还包括固定泵浦光纤3的两个光纤夹块4，所述光纤夹块4经光纤锁紧套1和所述准直镜筒5连接。具体地，所述光纤锁紧套1朝向所述准直镜筒5的一端的外表面设有圆形配合面(轴)，所述准直镜筒5朝向所述光纤锁紧套1的一端的内表面设有圆形配合面(孔)，所述外表面和所述内表面相配合实现所述光纤锁紧套1和所述准直镜筒5的连接。

本实施例中，所述光纤锁紧套1为对称锁紧结构，包括两个相互对称的光纤锁紧部，以保证光纤夹块4可以可靠锁紧且不影响原光路，保持光路的稳定性。同时，所述光纤锁紧套1在轴向可相对于所述准直镜筒5移动。具体地，如图3所示，所述光纤锁紧套1设有第一导向槽21，所述准直镜筒5固定有第一导向销6，所述第一导向销6穿过设置于所述准直镜筒5的第一导向小孔22接入于所述第一导向槽21中，使光纤锁紧套1在轴向可相对于所述准直镜筒5移动，而光纤锁紧套1自身不发生旋转。

优选地，所述反射镜组安装室与所述耦合器底座18一体加工成型。

优选地，所述光纤锁紧套1和所述准直镜筒5之间通过锁紧螺母2锁紧固定，由此可以在调节好所述光纤锁紧套1和所述准直镜筒5之间的位置后进行固定，避免调节好的位置发生变动，可以理解的是，此时泵浦光纤3的端部与所述准直透镜7之间处于较佳位置，显然，当所述泵浦光纤3的端部处于所述准直透镜7的焦点位置为最佳位置。

本实施例中，所述准直透镜7通过垫圈8和第一压圈9固定于所述准直镜筒5内，具体地，所述准直镜筒5的内表面设有抵靠所述准直透镜7的一侧端面的阶梯结构，由此所述垫圈8和所述第一压圈9可以从所述准直透镜7的另一侧端面压紧所述准直透镜7，从而将所述准直透镜7固定于所述准直镜筒5内；可以理解的是，所述第一压圈9的外表面可以设置外螺纹，而所述准直镜筒5的内表面可以设和所述外螺纹配合的内螺纹，由此可以通过旋转所述第一压圈9来压紧所述准直透镜7。

本实施例中，所述聚焦透镜12通过第二压圈11固定于所述聚焦镜筒13内，且调好焦后通过聚焦镜筒锁紧套16固定所述聚焦镜筒13与所述准直镜筒5之间的相对位置，即聚焦透镜12的位置调整合适后，锁紧所述聚焦镜筒锁紧套16即可。具体地，所述聚焦镜筒13的内表面设有抵靠所述聚焦透镜12的一侧端面的阶梯结构，由此所述第二压圈11可以从所述聚焦透镜12的另一侧端面压紧所述聚焦透镜12，从而将所述聚焦透镜12固定于所述聚焦镜筒13内；可以理解的是，所述第二压圈11的外表面可以设置外螺纹，而所述聚焦镜筒13的内表面可以设和所述外螺纹配合的内螺纹，由此可以通过旋转所述第二压圈11来压紧所述聚焦透镜12。

优选地，所述聚焦镜筒锁紧套16为对称锁紧结构，其由两个相互对称的聚焦镜锁紧部27组成，所述聚焦镜筒锁紧套16上安装有第二导向销23，所述第二导向销23穿过导向销孔24设置于所述聚焦镜筒锁紧套16，所述聚焦镜筒13设有和所述第二导向销22配合的第二导向槽25，使聚焦镜筒锁紧套16在轴向可相对于所述聚焦镜筒13移动，而聚焦镜筒锁紧套16自身不发生旋转。

本实施例中，所述准直镜筒5和所述聚焦镜筒锁紧套16上均设有第一定位配合面26，所述反射镜安装室的两端均设有第二定位配合面(图未标示)，所述第一定位配合面26与所述第二定位配合面相互配合，通过所述第一定位配合面26与所述第二定位配合面之间相互紧密套接，使所述准直镜筒5和所述聚焦镜筒锁紧套16分别定位于所述耦合器底座18的两端，如图3和图4所示，由此，可以使准直光路和聚焦光路均为同一基准轴，泵浦光纤3与准直透镜7及聚焦透镜12的同心度一致，保证经准直光路的泵浦光可以按理想的路线通过聚焦透镜12。优选地，所述定位配合面25为圆形配合面，当然，并不局限于圆形配合面，也可以通过其他形状的配合面来实现，只要能确保准直光路和聚焦光路同轴即可。

本实施例中，所述耦合器底座18的反射镜安装室中设有两个相互间呈V型设置的贴附面，所述反射镜组10透射泵浦光并反射放大后的信号光，所述反射镜组10具有两个镀有全反增透膜的反射镜，所述全反增透膜的作用是对泵浦光增透，对放大后的光全反。所述两个反射镜之间呈V型设置且分别贴附于所述两个贴附面，并均由反射镜压板17固定于所述耦合器底座18。可以理解的是，通过所述反射镜组10可以有效地确保经过所述准直透镜7准直后的泵浦光可以无偏差地同轴进入所述聚焦透镜12，而放大后的信号光则从侧面反射出光纤泵浦耦合器。

优选地，所述两个反射镜相互之间垂直设置，当然，并不局限于此，所述两个反射镜之间也可以斜向相对且对称设置，只要能透射泵浦光并反射放大后的信号光即可。

本实施例中，所述耦合器底座18的两端的内表面分别设有圆形配合面(孔)，所述准直镜筒5和所述聚焦镜筒13各自朝向所述耦合器底座18的一端的外表面分别设有圆形配合面(轴)，通过所述内表面和所述外表面，所述准直镜筒5和所述聚焦镜筒13即可连接于所述耦合器底座18。可以理解的是，相对地推拉所述准直镜筒5和所述耦合器底座18，即可调节所述准直透镜7和所述反射镜组10之间的轴向相对位置，同样地，相对地推拉所述聚焦镜筒13和所述耦合器底座18，即可调节所述聚焦透镜12和所述反射镜组10之间的轴向相对位置，亦即调节所述准直透镜7和所述聚焦透镜12之间的轴向相对位置。由此，所述准直透镜7和所述聚焦透镜12均可在轴向方向调整，便于光纤泵浦耦合器的测试维护。

本实施例中，所述光纤泵浦耦合器还包括对所述光纤泵浦耦合器进行三维调节的调节机构，所述调节机构包括设置于所述耦合器底座18上呈三角形分布的三个调节螺钉15，所述反射镜组10设置于所述反射镜安装室中，所述耦合器底座18通过所述三个调节螺钉15活动设置于外部的激光器上。具体地，所述述耦合器底座18和外部的激光器通过所述三个调节螺钉15连接，操作时，调整一到两个所述调节螺钉15，即可调整所述光纤泵浦耦合器的倾向度，调整所述三个调节螺钉15，即可调整所述光纤泵浦耦合器的整体高度，即调整所述三个调节螺钉15可以调节所述耦合器底座18，进而调节整个所述光纤泵浦耦合器，在调整好三个调节螺钉15后，通过固定螺钉14对调节好位置的耦合器底座18进行固定，使其与外部的的激光器进行定位，使聚焦后的光最有效的进入棒状放大光纤，从而提高所述光纤泵浦耦合器的耦合效率。

优选地，所述三个调节螺钉(15)呈等腰三角形分布。

请参阅图6，为所述光纤泵浦耦合器的光路图，具体地，泵浦光通过泵浦光纤3，经准直透镜7准直后进入反射镜组10，然后经过反射镜组10透射后按照准直的方向进入聚焦透镜12，经过聚焦透镜12聚焦后耦合进棒状放大光纤进行放大，放大后的信号光以相反的方向返回，并再次经过聚焦透镜12聚焦后射向反射镜组10，由于反射镜组10透射准直透镜7准直后的泵浦光而反射放大后的信号光，因此射向反射镜组10的信号光最终被反射输出。

相较于现有技术，本发明提供的光纤泵浦耦合器将准直镜筒5和聚焦镜筒13整合于耦合器底座18，由此实现准直光路与聚焦光路的集成，可使光纤泵浦耦合器的结构更紧凑，进而较大的缩短了泵浦耦合器尺寸，显然有利于缩小具有所述光纤泵浦耦合器的激光器的尺寸。且所述准直透镜7和所述聚焦透镜12均可在轴向方向调整，便于光纤泵浦耦合器的测试维护。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种光纤泵浦耦合器，其特征在于，包括：安装准直透镜(7)的准直镜筒(5)、安装聚焦透镜(12)的聚焦镜筒(13)及安装有反射镜组(10)的反射镜安装室，所述准直镜筒(5)、所述聚焦镜筒(13)、以及所述反射镜安装室设置于所述耦合器的底座(18)上，所述反射镜安装室的两端分别固定有所述准直镜筒(5)和所述聚焦镜筒(13)，使得所述准直透镜(7)、所述反射镜组(10)和所述聚焦透镜(12)处于同一光轴上，泵浦光依次经过所述准直透镜(7)、所述反射镜组(10)和所述聚焦透镜(12)后，进入外部的放大器，经过外部的放大器所放大后的光通过所述聚焦透镜(12)入射至所述反射镜组(10)邻近所述聚焦透镜(12)的表面并被反射输出。

2.如权利要求1所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，所述反射镜安装室中具有两个相互间呈V型设置的贴附面；所述反射镜组(10)透射泵浦光并反射放大后的信号光，且其由两个镀有全反增透膜的反射镜构成，所述两个反射镜之间呈V型设置且分别贴附于所述两个贴附面。

3.如权利要求2所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，所述反射镜组安装室与所述耦合器底座(18)一体加工成型。

4.如权利要求3所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，还包括对所述光纤泵浦耦合器进行三维调节的调节机构，所述调节机构包括设置于所述耦合器底座(18)上呈三角形分布的三个调节螺钉(15)。

5.如权利要求4所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，所述三个调节螺钉(15)呈等腰三角形分布。

6.如权利要求5所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，还包括固定泵浦光纤(3)的两个光纤夹块(4)，所述光纤夹块(4)经光纤锁紧套(1)和所述准直镜筒(5)连接。

7.如权利要求6所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，所述光纤锁紧套(1)包括两个相互对称的光纤锁紧部；所述光纤锁紧套(1)设有第一导向槽，所述准直镜筒(5)固定有第一导向销(6)，所述第一导向销(6)接入于所述第一导向槽中，使光纤锁紧套(1)在轴向可相对于所述准直镜筒(5)移动。

8.如权利要求7所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，所述光纤锁紧套(1)和所述准直镜筒(5)之间通过锁紧螺母(2)锁紧固定。

9.如权利要求8所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，所述聚焦透镜(12)通过第二压圈(11)固定于所述聚焦镜筒(13)内，所述聚焦镜筒锁紧套(16)对所述聚焦镜筒(13)的位置进行固定。

10.如权利要求9所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，所述聚焦镜筒锁紧套(16)由两个相互对称的聚焦镜锁紧部(27)组成，所述聚焦镜筒锁紧套(16)上安装有第二导向销，所述聚焦镜筒(13)设有和所述第二导向销配合的第二导向槽，使聚焦镜筒锁紧套(16)在轴向可相对于所述聚焦镜筒(13)移动。

11.如权利要求10所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，所述准直镜筒(5)和所述聚焦镜筒锁紧套(16)上均设有第一定位配合面(26)，所述反射镜安装室的两端均设有第二定位配合面，所述第一定位配合面(26)与所述第二定位配合面相互配合。

12.如权利要求11所述的光纤泵浦耦合器，其特征在于，所述第一定位配合面(26)和所述第二定位配合面均为圆形配合面。