[发明专利]一种高功率光纤激光收发一体端帽

说明书

一种高功率光纤激光收发一体端帽，包括发射光纤、探测光纤、块状石英端帽、光电探测器和信号处理电路。发射光纤的输出端与N根探测光纤的输入端采用弱拉锥方式合为一束光纤束，光纤束熔接块状石英端帽；其中发射光纤的输出端的端面与N根探测光纤的输入端端面在同一平面上形成光纤阵列端面，每一根探测光纤的另一端均分别耦合一个光电探测器，各光电探测器的输出端连接信号处理电路，实现目标反射光的实时探测。通过该光纤端帽可在同一光纤准直器中实现高功率光纤激光的发射和目标散射光的探测，系统结构简单紧凑。

技术领域

本发明属于光纤激光技术领域，特别是涉及一种高功率光纤激光收发一体端帽。

背景技术

光纤激光具有转换效率高、光束质量好、操作简单、性能稳定等优势。目前已在工业加工、科学研究、国防医疗等领域获得广泛应用。在激光雷达、空间光通信等领域中，不仅需要对目标发射激光，还需要接收目标处的反射光。目前通常采用探测和发射两套设备实现，体积重量较大，限制了在某些场景中的应用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种高功率光纤激光收发一体端帽，其可采用同一光纤准直器实现高功率激光的发射和目标反射光的探测。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种高功率光纤激光收发一体端帽，包括发射光纤、探测光纤、块状石英端帽、光电探测器和信号处理电路。

发射光纤的输出端与N根探测光纤的输入端采用弱拉锥方式合为一束光纤束，光纤束熔接块状石英端帽；所述光纤束的排列形式是：发射光纤的输出端的端面与N根探测光纤的输入端端面在同一平面上形成光纤阵列端面，其中发射光纤位于中心位置，N根探测光纤由内至外呈圆周形式紧密排布在发射光纤的周围。

每一根探测光纤的另一端均分别耦合一个光电探测器，各光电探测器的输出端连接信号处理电路，信号处理电路用于实现目标反射光的实时探测。

在实际应用中：发射光纤的输入端连接光纤激光器的输出尾纤，块状石英端帽后的光路上依次为准直器以及目标；光纤激光器输出的激光经发射光纤传输并经块状石英端帽输出，从块状石英端帽输出的激光经准直器的准直透镜转换为平行光束发射到目标；

从目标发出或者反射的光经准直透镜、块状石英端帽并经探测光纤传输到光电探测器，光电探测器将光信号转换为电信号传输给信号处理电路，信号处理电路将每一根探测光纤作为一个像素点，并将其在光纤阵列端面中的位置作为成像后图像的位置，对应的光电探测器输出的电信号强度作为该像素点的亮度值，最终实现对目标的成像探测。

本发明中，所述发射光纤采用商用高功率传能光纤，如采用20/400双包层光纤等，其相关参数由用户根据前端光纤激光器的输出光纤型号确定。

本发明中，探测光纤采用商用光纤，如采用6/125单模光纤、105/125多模光纤等。探测光纤其纤芯直径由公式(1)确定：

其中f为准直器中准直透镜的焦距，IFOV为准直器的瞬时视场，均由用户根据实际使用情况进行确定。

所有光纤均由包层和纤芯组成。在本发明中，探测光纤的包层越薄，分辨率越好。因此所述探测光纤的包层直径d₂尽可能接近其纤芯直径d₁，以获得更好的分辨率。

所述探测光纤的数量N由探测靶面S(如图2所示)及单根探测光纤的外径d₂确定，探测光纤由内至外呈圆周形式紧密排布在发射光纤的周围，直到所形成的光纤阵列端面刚好大于等于探测靶面S，此时探测光纤2的数量即为N。探测靶面S的直径D由公式2确定，

其中f为准直器的焦距，FOV为准直器的视场，均由用户根据实际使用情况进行确定。