[发明专利]一种非接触式高效光能量传输方法

说明书

本发明涉及一种非接触式高效光能量传输方法，属于光电技术领域。解决传统光纤耦合方法像差难以控制，成像不清，耦合效率低的技术问题。本发明方法为发射光纤发射的光通过非球面光学系统的一片非球面透镜以平行光的形式传递至非球面光学系统的另一片非球面透镜，再汇聚至接收光纤端面，完成光能量的传输；非球面光学系统与光纤定位装置采用光机一体无热化设计，使得在高温工作时，焦距、工作距离不变，从而确保耦合效率不下降和光纤能量的稳定传输，保证光能量的高效传输。同时采用两体独立的无接触设计，镜体之间以平行光配合，对配合精度无要求，使得两体之间的装配距离误差对耦合效率无影响，从而降低装配难度，进而可以提高光能量传输效率。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种非接触式高效光能量传输方法。

背景技术

光纤耦合方法是传输光能量的方法，光纤耦合器是光纤与光纤，光纤与光学系统之间进行连接的器件，利用光纤耦合器可以将光束与光纤对接起来，以使光能量最大限度地耦合到接收光纤，提高整个光纤系统的光能量传输效率，这对于激光传导、信息传输等光电系统来说具有重要的意义。

传统的光纤耦合方法存在以下不足之处，该方法所用的绝大多数耦合器：(1)采用球面系统设计，耦合效率理论上可以达到92％。但由于诸多因素的影响，会出现光束聚焦效果不好，像差和光束变形增大，成像不清等现象，最终导致耦合效率降低。(2)未进行无热化设计，所谓的无热化设计就是指在系统设计时，利用光学材料和机械材料不同的热特性，使得系统在温度升高或降低时相互补偿相，以保证光学系统在一个较大的温度范围内保持稳定的像面位置和稳定的像质。因此缺少无热化设计就不能在温度变化时始终保持良好的工作特性，就会导致耦合器效率下降。(3)传统耦合器由于工艺制作与成本费用的控制，通常采用单体结构，这种结构对系统装配的误差，以及用户的操作误差非常敏感，极易出现操作失误或效率下降的情况。

发明内容

本发明要解决传统光纤耦合方法像差难以控制，成像不清，耦合效率低的的技术问题，提供一种非接触式高效光能量传输方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

本发明提供一种非接触式高效光能量传输方法，包括以下步骤：

发射光纤发射的光通过非球面光学系统的一片非球面透镜以平行光的形式传递至非球面光学系统的另一片非球面透镜，再汇聚至接收光纤端面，完成光能量的传输；

所述发射光纤和接收光纤通过光纤定位装置的光纤插拔通道分别定位于所述非球面光学系统的两个焦点处；

所述非球面光学系统与光纤定位装置采用光机一体无热化设计，使得在高温条件下光能量传输时，焦距、工作距离不变，从而确保耦合效率不下降和光纤能量的稳定传输，进而保证光能量的高效传输。

在上述技术方案中，所述非球面透镜为膨胀系数极小的石英玻璃，所述光纤定位装置为金属材料。

在上述技术方案中，所述非球面光学系统的两个非球面焦点处分别设置有光纤限位卡口，分别限定发射光纤和接收光纤的插入深度，保证各光纤的端面定位于非球面焦点处。

在上述技术方案中，所述光纤定位装置设有兼容标准光纤接头的光纤外部端口。

在上述技术方案中，所述非球面光学系统与光纤定位装置还可以设置在系统外壳内部。

在上述技术方案中，所述系统外壳为金属材料。

在上述技术方案中，所述系统外壳上设置有光纤插口。

本发明的有益效果是：