[发明专利]一种光纤耦合输出半导体激光器输出光斑匀化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将多模光纤输出的光束光功率进行匀化混模的方法，属于光纤光学的技术领域。

背景技术

60年代，随着激光的问世，激光技术在各个领域中得到广泛的应用。其中半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、易于调制及价格低廉等优点，在工业、医学和军事领域得到了广泛的应用，如材料加工、光纤通讯、激光测距、目标指示、激光制导、激光雷达、空间光通信等。

由于光纤耦合输出激光器具有使用灵活，对激光器密封使用，保证激光器工作环境，输出光斑模式优良等诸多优势备受关注。但是由于大功率传输所用光纤为多模光纤，造成的输出光束高阶模影响了光功率的分布，形成光斑带环、暗心或手电筒现象等问题。

发明内容

本发明针对光纤耦合输出半导体激光器输出光束存在的光功率分布不均匀、造成的光斑带环、暗心或手电筒现象等问题，提供一种光纤耦合输出半导体激光器输出光斑匀化方法。经过该方法完成的光纤耦合输出激光器的光斑具有良好的均匀性。

本发明的光纤耦合输出半导体激光器输出光斑匀化方法，包括以下步骤：

(1)在一个插芯的轴向上打两个通孔，一个是安放光纤的光纤孔，一个是安放混模材料的混模材料孔；其中光纤孔的直径大于光纤直径1微米-3微米，混模材料孔的直径与所用混模材料直径相同(在125微米到1mm之间)。

光纤孔和混模材料孔的端面可以带喇叭口，以便于光纤和混模材料的插入。

(2)截取长度为20cm到2m的光纤，将光纤的两端去掉大于插芯长度1mm到1cm的适当长度的保护层，去掉保护层的光纤两端成为裸光纤；

(3)截取一段与光纤长度一致的混模材料，清理掉其表面污物(有机物和油脂等)；

(4)将光纤和混模材料的一端分别插进步骤(1)所述插芯的光纤孔和混模材料孔中，光纤中去掉保护层的裸光纤部分均穿入光纤孔，裸光纤长于插芯的那段露出在光纤孔的外部，混模材料只是插入混模材料孔中而不穿过；在光纤孔和混模材料孔中分别注入胶水；

(5)把灌胶后带一根光纤和一根混模材料的插芯放在一个光纤固化架上，放入烘箱，在60摄氏度温度使胶水固化；

(6)固化后，将露出在光纤孔外部的裸光纤去掉，并把切割后的裸光纤端面进行处理，去胶抛光，达到光学平面(抛光时最后一道抛光纸小于0.5微米)；

(7)将插芯和激光器耦合，并固定两者的相对位置；

(8)把光纤与混模材料缠在一起，使光斑达到光束混模的无暗心、无光环和无手电筒现象的最佳状态；安装连接头，该连接头中的插芯与步骤(1)所述插芯完全相同，将光纤和混模材料的另一端分别固定到连接头的插芯的光纤孔和混模材料孔，在插芯的光纤孔和混模材料孔中注入胶水，按步骤(5)固化后处理好端面，完成整个过程。

本发明采用混模材料将光纤绕曲，达到输出光束混模，实现了光斑相对均匀输出，保证了用于照明、泵浦及医疗等方面的升级应用，达到匀化光斑的目的。

附图说明

图1是在插芯打孔的示意图。

图2是在插芯打孔中放好光纤和混模材料的示意图。

图3是光纤和混模材料缠绕的示意图。

图中：1、插芯，2、光纤孔，3、混模材料孔，4、光纤，5、混模材料，6、连接头插芯。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的光纤耦合输出半导体激光器输出光斑匀化方法的具体步骤：

(1)如图1所示，在插芯1的轴向上打两个通孔，一个是安放光纤的光纤孔2，一个是安放混模材料的混模材料孔3。其中光纤孔2的直径大于光纤直径1微米-3微米，混模材料孔3的直径与所用混模材料5(可以是金属丝或光纤等，其韧性要与光纤相当)直径相同，在125微米到1mm之间。两个通孔的端面可以带喇叭口，以便于光纤4和混模材料5的插入。

(2)截取长度为20cm到2m的光纤，将光纤的两端去掉大于插芯长度1mm到10mm的适当长度的保护层，去掉保护层的光纤两端成为裸光纤；例如插芯1的长度为8mm，去皮裸光纤长度做成9mm--18mm；

(3)截取一段与光纤长度一致的混模材料，清理掉其表面污物(有机物和油脂等)；

(4)如图2所示，将光纤4和混模材料5分别插进插芯1的光纤孔2和混模材料孔3中，光纤4中去掉保护层的裸光纤整体穿入光纤孔2，超过插芯1长度的那部分裸光纤露出在光纤孔2的外部。仅将混模材料5插入混模材料孔3中而不穿过。并在光纤孔2和混模材料孔3中用注射器分别注入353ND胶水。

(5)把灌胶后带一根光纤和一根混模材料的插芯放在一个光纤固化架上，放入烘箱，在60摄氏度温度使胶水固化；