[发明专利]一种快速耦合大发散角激光至单模光纤的装置及方法

权利要求书

1.一种快速耦合大发散角激光至单模光纤的装置，包括待耦合入光纤且具有大发散角的激光芯片（1），其特征在于：它还包括依次设置在所述激光芯片（1）的光轴上的准直镜（2）、分光棱镜（3）、耦合物镜（6）和光纤环形器（7），在所述耦合物镜（6）的前端设置有光阑，所述环形器（7）包括有端口一（71）、端口二（72）和端口三（73），所述端口一（71）设置有光纤激光器（8），所述端口二（72）设置于所述耦合物镜（6）的焦点处，所述激光芯片（1）的发光面设置于所述准直镜（2）的物方焦点处，所述分光棱镜（3）设置在所述准直镜（2）的出射光路上，所述耦合物镜（6）设置在所述分光棱镜（3）的透射光路上，在所述分光棱镜（3）的反射光的出射光路上设置有角锥棱镜（4），在所述分光棱镜（3）的另一侧且位于所述角锥棱镜（4）的反射光路上还设置有工业相机（5）。

2.根据权利要求1所述的一种快速耦合大发散角激光至单模光纤的装置，其特征在于：所述端口一（71）为所述端口二（72）的输入端，所述端口三（73）为所述端口二（72）的输出端，在所述端口三（73）处设置有连接着光功率计（12）的光功率探头（11）。

3.根据权利要求2所述的一种快速耦合大发散角激光至单模光纤的装置，其特征在于：所述准直镜（2）为具有单片衍射极限的非球透镜，且在通光面上设置有与所述激光芯片（1）出射的激光的波长相适配的增透膜。

4.根据权利要求2所述的一种快速耦合大发散角激光至单模光纤的装置，其特征在于：所述分光棱镜（3）为分束镜，所述分光棱镜（3）的反射透射比R:T范围为10:90～50:50。

5.根据权利要求2所述的一种快速耦合大发散角激光至单模光纤的装置，其特征在于：所述角锥棱镜（4）的入射面设置有与所述激光芯片（1）出射的激光的波长相适配的增透膜。

6.根据权利要求2所述的一种快速耦合大发散角激光至单模光纤的装置，其特征在于：所述耦合物镜（6）为无限远物镜，所述光阑与所述耦合物镜（6）一体成型。

7.根据权利要求4所述的一种快速耦合大发散角激光至单模光纤的装置，其特征在于：所述分光棱镜（3）的反射透射比R:T为10:90。

8.一种利用如权利要求1所述的快速耦合大发散角激光至单模光纤的装置将激光耦合到单模光纤的方法，该方法在五轴调整平台上实现，在该五轴调整平台上设置有直线导轨（9），在直线导轨（9）上设置有可沿着所述直线导轨（9）运动的光束质量分析仪（10），其特征在于，该方法包括以下步骤：

A.通过所述五轴调整平台、所述直线导轨（9）和所述光束质量分析仪（10）的配合，对所述激光芯片（1）、所述准直镜（2）、所述分光棱镜（3）、所述角锥棱镜（4）、所述工业相机（5）、所述耦合物镜（6）和所述光纤环形器（7）的位姿进行调整到位；

B.点亮所述激光芯片（1），所述激光芯片（1）发出的激光光束经过所述准直镜（2）准直后形成平行光并直射所述分光棱镜（3），所述分光棱镜（3）将入射光分为透射光和反射光，其中的透射光继续通过所述光阑和所述耦合物镜（6），最后耦合如所述光纤环形器（7）的端口二（72），所述分光棱镜（3）分出的反射光入射到所述角锥棱镜（4）后，被所述角锥棱镜（4）反射至所述工业相机（5）成像，形成参考光斑；

C.点亮所述光纤激光器（8），所述光纤激光器（8）发出的激光光束从所述光纤环形器（7）的端口一（71）入射，然后从所述光纤环形器（7）的端口二（72）出射，经过所述耦合物镜（6）和所述光阑后，到达所述分光棱镜（3），经过反射后，成像在所述工业相机（5）中，在所述工业相机（5）上形成耦合光斑；

D.调整所述端口二（72）和所述耦合物镜（6）之间的轴向距离，使得所述工业相机（5）图像中对应的光斑聚焦，然后调整所述端口一（71）的垂轴XY位置，使得工业相机图像中的参考光斑和耦合光斑重合，表明所述激光芯片（1）与待耦合的单模光纤的耦合端面对位一致，完成耦合。