一種低散斑多模光纖耦合激光器的制造方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種低散斑多模光纖耦合激光器，其包括一激光器、多模光纖，第一耦合器，第二耦合器，所述激光器通過第一耦合器與所述多模光纖的輸入端連接，所述多模光纖的輸出端與所述第二耦合器連接，所述低散斑多模光纖耦合激光器還包括一散斑消除震動單元，所述散斑消除震動單元與所述多模光纖緊密貼合并驅(qū)動所述多模光纖震動。本實用新型能夠有效的控制多模光纖耦合激光器的激光散斑，并且具有低成本、易組裝調(diào)節(jié)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
【專利說明】
一種低散斑多模光纖耦合激光器
技術(shù)領域
[0001]本實用新型涉及多模光纖耦合激光器技術(shù)領域，具體涉及一種低散斑多模光纖耦合激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]激光由于其具有的高亮度、高相干性和高準直性等特點，在工業(yè)、通信、醫(yī)學、科學研究及社會生活等領域發(fā)揮了獨特且至關重要的作用。由于多模光線耦合激光器具有效率高、體積小、壽命長等優(yōu)點，因此采用多模光纖耦合激光器的模塊在激光醫(yī)療、激光檢測與測量、儀器儀表等方面具有廣泛的應用。激光具有高度相干性且振幅和位相不相同的光束，
在空間各點形成無規(guī)則分布的顆粒狀斑紋------激光散斑。激光散斑作為一種隨機過程，
是伴隨激光器使用而必然存在的客觀物理現(xiàn)象。激光散斑不僅造成了能量損失，同時也成為限制圖像質(zhì)量，降低圖像分辨率和對比度的主要因素，如目前在研究和應用的激光投影顯示和激光照明領域，激光散斑成為限制激光顯示實現(xiàn)真正實用化的關鍵。
[0003]目前關于消除激光散斑的方法多種多樣，總體而言可分為兩類:其一是靜態(tài)消散斑法;如降低激光器腔長或在光路中對入射光束分束后再合束，降低入射光束的相干性，但該方法操作復雜，光路連接穩(wěn)定性低。CN102122081A公開的《激光光束勻光整形和消散斑裝置》采用將純相位衍射器件在電磁振動裝置驅(qū)動下完成勻光整形和消散斑功能；CN101950087A公開的《一種消除激光散斑效應的方法》將入射光束通過振動的可通光的液體對光束相位進行破壞而消除激光散斑效應。
[0004]其二是動態(tài)散斑法。對激光散斑進行動態(tài)處理，利用時間平均抑制散斑，如旋轉(zhuǎn)或振動散射體(毛玻璃、液晶裝置、相位板)、超聲波法等。使用動態(tài)散斑法時，散斑變化頻率越快，散斑間相關性越小，在時間平均后散斑抑制效果越好，但是目前采取動態(tài)散斑法的結(jié)構(gòu)復雜，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不好。目前散斑消除中，散斑頻率控制范圍有限，相位調(diào)節(jié)深度小使得散斑相關性較大，以上因素降低了散斑抑制效果，同時入射光束通過液晶裝置和毛玻璃能量利用率較低，能量損失大，并且伴隨著角度擴張現(xiàn)象，影響了系統(tǒng)的性能。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問題，靜態(tài)消散斑法操作復雜，光路連接穩(wěn)定性低;動態(tài)消散斑法散斑頻率控制范圍有限，相位調(diào)節(jié)深度小使得散斑相關性較大。因此需要設計一種簡便可行、能量損失少，適用于激光散斑消除的一種激光器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供了
[0007]—種簡便可行、能量損失少，適用于激光散斑消除的一種低散斑多模光纖耦合激光器。
[0008]本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種低散斑多模光纖耦合激光器，包括一激光器、多模光纖，第一親合器，第二親合器，所述激光器通過第一親合器與所述多模光纖的輸入端連接，所述多模光纖的輸出端與所述第二耦合器連接，所述低散斑多模光纖耦合激光器還包括一散斑消除震動單元，所述散斑消除震動單元與所述多模光纖緊密貼合并驅(qū)動所述多模光纖震動。
[0009]優(yōu)選地，所述震動單元包括一微型振動馬達，彈片，所述微型振動馬
[0010]達設置于所述彈片的上方，并帶動所述彈片上下運動。
[0011]優(yōu)選地，所述震動單元的下方還設置有用于減震的減震片。
[0012]優(yōu)選地，所述減震片的下方還設置一底板。
[0013]優(yōu)選地，所述激光器與所述第一耦合器之間設置有光纖固定裝置。
[0014]本實用新型技術(shù)方案的優(yōu)點主要體現(xiàn)在:本實用新型提出了一種低散斑多模光纖耦合激光器，能夠有效的控制多模光纖耦合激光器的激光散斑，并且具有低成本、易組裝調(diào)節(jié)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的一種低散斑多模光纖耦合激光器的示意圖；
[0016]圖2是本實用新型的一種低散斑多模光纖耦合激光器的示意圖；
[0017]圖3是本實用新型的一種低散斑多模光纖耦合激光器實施前散斑示意圖；
[0018]圖4是本實用新型的一種低散斑多模光纖耦合激光器實施后散斑示意圖。
【具體實施方式】
[0019]本實用新型的目的、優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋。這些實施例僅是應用本實用新型技術(shù)方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求保護的范圍之內(nèi)。
[0020]如圖1所示，一種低散斑多模光纖耦合激光器，包括一激光器1、多模光纖2，第一耦合器3，第二耦合器4，所述激光器I通過所述第一耦合器(3)與所述多模光纖2的輸入端連接，通過所述第一耦合器3將激光耦合進所述多模光纖2。所述激光器I與所述第一耦合器3之間設置有光纖固定裝置5，在本技術(shù)方案中，所述激光器I優(yōu)選為半導體激光器。所述多模光纖2的輸出端與所述第二耦合器4連接;所述低散斑多模光纖耦合激光器還包括一散斑消除震動單元6，所述散斑消除震動單元6與所述多模光纖2緊密貼合并驅(qū)動所述多模光纖2震動。
[0021]所述散斑消除震動單元6包括一微型振動馬達61，彈片62，所述微型振動馬達61設置于所述彈片62的上方，并帶動所述彈片62上下運動，在本實施例中，所述微型振動馬達61和多模光纖2固定在所述彈片62上。所述彈片3可以是柔性材質(zhì)或硅膠材質(zhì)，例如:柔性塑料片、金屬片和震動簧片等，在本實施例中，所述彈片3優(yōu)選為震動簧片。
[0022]所述的震動單元6與所述多模光纖2緊密貼合有多種形式，可以是所述多模光纖2穿過所述震動簧片3，也可以是所述震動簧片3包圍所述多模光纖2，即只要所述微型振動馬達運動帶動所述震動簧片運動進而帶動所述多模光纖發(fā)生抖動即可，在本實施例中優(yōu)選為所述多模光纖2穿過所述震動簧片3。
[0023]如圖1所示，所述散斑消除震動單元6的下方還設置有用于減震的減震片7，所述減震片7的下方還設置一底板8。當所述微型振動馬達61在工作時，設置在所述底板8和所述彈片62之間的減震片7具有較好的抗震、緩沖效果，且還可減少所述微型振動馬達工作時產(chǎn)生的振動噪音。
[0024]所述震動簧片62在所述微型震動馬達61的驅(qū)動下在一定的幅度內(nèi)進行上下運動；所述微型震動馬達61啟動后，該所述震動簧片62的震動為連續(xù)且不間斷地震動，隨著所述震動簧片62的受力彎曲變形，所述多模光纖2發(fā)生抖動。如圖1所示，107是指震動簧片的運動方向，在工作過程中，所述震動簧片62的震動區(qū)域只能在一個區(qū)域動，即所述震動簧片62與所述多模光纖2相接觸的區(qū)域;在本實施例中，對所述震動簧片62的長度、形狀均無特殊要求，只要在工作過程中能實現(xiàn)上下運動即可。
[0025]如圖1所示，打開所述激光器，啟動所述微型震動馬達61，所述激光器I發(fā)出激光通過所述第一耦合器3耦合進所述多模光纖2，耦合器是可使激光耦合到光纖中的一種器件，該多模光纖可傳輸多種模式的光;激光在所述多模光纖2里傳輸一段距離后，所述微型震動馬達61驅(qū)動所述震動簧片62震動進而帶動所述多模光纖2發(fā)生抖動;在該過程中，所述震動簧片62有效的將所述微型震動馬達61的震動能轉(zhuǎn)化到所述多模光纖2的一個或多個瑋度的震動，使得激光的低階模式和高階模式發(fā)生擾動和相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成低相干的激光，低相干的激光通過耦合器4輸出。
[0026]在震動過程中將震動能充分疊加到所述多模光纖2的整體，而非所述多模光纖2的局部，震動能充分疊加到多模光纖的整體不會損壞多模光纖，如果震動能疊加到多模光纖的局部會損壞該多模光纖。
[0027]在所述激光器I與所述多模光纖2的輸入端設置有一光纖固定裝置5，整個多模光纖通過所述光纖固定裝置5固定到所述底板8上，該設置可保證整個震動過程僅僅是限制在光纖上而非整個系統(tǒng)的振動，保證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0028]當相干光從粗糙表面反射或從含有散射物質(zhì)的介質(zhì)內(nèi)部后向散射或透射時，會形成不規(guī)則的強度分布，出現(xiàn)隨機分布的斑點。粗糙表面和介質(zhì)中散射子可以看作是由不規(guī)則分布的大量面元構(gòu)成，相干光照射時，不同的面元對入射相干光的反射或散射會引起不同的光程差，反射或散射的光波動在空間相遇時會發(fā)生干涉現(xiàn)象。當數(shù)目很多的面元不規(guī)則分布時，可以觀察到隨機分布的顆粒狀結(jié)構(gòu)的圖案，這就是光通過散射介質(zhì)和自由空間傳播時形成的散斑，即帶有顆粒狀結(jié)構(gòu)的斑點。
[0029]如圖3為一種低散斑多模光纖耦合激光器實施前激光散斑分布示意圖，從該圖3激光散斑分布圖中可以看出散斑圖像由明暗相間的單個散斑組成；圖4為一種低散斑多模光纖耦合激光器實施后消散斑的示意圖；對比附圖3和附圖4可以看出，激光散斑已經(jīng)消失，在附圖4的示意圖里看不到顆粒狀結(jié)構(gòu)的斑點了，通過該裝置能夠有效的控制所述多模光纖耦合激光器的激光散斑，且該裝置具有成本低、易組裝調(diào)節(jié)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
[0030]在實際應用過程中，激光散斑圖的變化速度取決于監(jiān)測區(qū)域內(nèi)目標移動速度；目標移動速度越快，散斑圖變化越明顯。如果被測目標靜止，激光散斑圖保持不變。如果被測物體發(fā)生移動，例如組織中的紅細胞運動，則激光散斑圖會隨之變化而發(fā)生波動。
[0031]所述多模光纖與所述震動簧片的接觸形式為:多模光纖小，震動簧片長，這樣的設置使得所述多模光纖與所述震動簧片接觸面積大，所述震動簧片可有效的將所述微型震動馬達的震動能轉(zhuǎn)化到所述多模光纖的一個或多個瑋度的震動；另一種形式是如附圖1所述的這種接觸形式，所述多模光纖長，所述震動簧片小，該設置使得光纖抖動的區(qū)域集中在所述微型振動馬達和所述震動簧片的兩側(cè)，這一區(qū)域類似波峰分布。
[0032]在實際使用過程中，各個部件的位置和排列關系不僅限于附圖1中的這種位置和排列關系，耦合器的位置可以相調(diào)換，驅(qū)動機構(gòu)和彈片的位置關系不限于附圖中的這一種形式。之所以選用多模光纖不選用單模光纖的原因是因為多模光纖和單模光纖主要在于光的傳輸方式不同，當然帶寬容量也不一樣。多模光纖直徑較大，不同波長和相位的光束沿光纖壁不停地反射著向前傳輸，造成色散，限制了兩個中繼器之間的傳輸距離和帶寬，多模光纖的帶寬約為2.5Gbps。而單模光纖只能傳輸單模信號，多模光纖可以傳輸多模信號，多模光纖即能夠傳播多種模式電磁波(光波)的光纖，即多模光纖可傳多種模式(頻率)的光，多模光纖纖芯較大，一般為50um，數(shù)值孔徑為0.2左右；多模光纖適用于小容量，短距離的系統(tǒng)。
[0033]實施例2:所述多模光纖設置在類似于硅膠類的材質(zhì)里，所述微型振動馬達設置在所述硅膠材質(zhì)上，當所述微型震動馬達開始工作時，所述硅膠在所述微型振動馬達的驅(qū)動下產(chǎn)生震動進而帶動所述多模光纖發(fā)生抖動。
[0034]所述硅膠有效的將微型振動馬達的震動能轉(zhuǎn)化到多模光纖的一個主要瑋度的震動，在該過程中通過多模光纖激光的低階模式和高階模式達到充分的擾動和相互作用，從而改變激光本身在所述多模光纖中傳輸?shù)哪Ｊ椒植夹问健?br>[0035]所述震動簧片有效的將所述驅(qū)動機構(gòu)的震動能通過直接或通過彈片傳遞到所述多模光纖上，使所述多模光纖沿至少一個瑋度震動，使得激光的低階模式和高階模式達到充分的擾動和相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成低相干的激光，從而改變激光本身在所述多模光纖中傳輸?shù)哪Ｊ椒植夹问?，低相干的激光通過親合器輸出，獲得理想的激光光束。
[0036]沒有微型震動馬達的震動能轉(zhuǎn)化到多模光纖的一個主要瑋度的震動的情況下低階模式和高階模式有穩(wěn)定的模式分布;但是當多模光纖中添加一個瑋度的變量時候，高階模式和低階模式會相互擾動轉(zhuǎn)化，在擾動和相互轉(zhuǎn)化過程中降低了模式本身以及模式與模式之間相位的穩(wěn)定性，從而降低了模式本身以及模式與模式之間的光束的相干性，結(jié)果使得模式本身以及模式與模式之間因為干涉(或者廣義上的干涉)而形成的激光散斑的程度。
[0037]本實用新型提出了一種低散斑多模光纖耦合激光器，該裝置能夠有效的控制多模光纖耦合激光器的激光散斑，并且具有低成本、易組裝調(diào)節(jié)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
[0038]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術(shù)領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低散斑多模光纖親合激光器，包括一激光器(I)、多模光纖(2)，第一親合器(3)，第二耦合器(4)，所述激光器(I)通過第一耦合器(3)與所述多模光纖(2)的輸入端連接，所述多模光纖(2)的輸出端與所述第二耦合器(4)連接，其特征在于:所述低散斑多模光纖耦合激光器還包括一散斑消除震動單元(6)，所述散斑消除震動單元(6)與所述多模光纖(2)緊密貼合并驅(qū)動所述多模光纖(2)震動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低散斑多模光纖耦合激光器，其特征在于:所述震動單元(6)包括一微型振動馬達(61)，彈片(62)，所述微型振動馬達(61)設置于所述彈片(62)的上方，并帶動所述彈片(62)上下運動。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低散斑多模光纖耦合激光器，其特征在于:所述震動單元(6)的下方還設置有用于減震的減震片(7)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低散斑多模光纖耦合激光器，其特征在于:所述減震片(7)的下方還設置一底板(8)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低散斑多模光纖耦合激光器，其特征在于:所述激光器(I)與所述第一耦合器(3)之間設置有光纖固定裝置(5)。
【文檔編號】G02B27/48GK205643891SQ201620309053
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】賀虎成, 劉開, 羅寧, 羅寧一
【申請人】維林光電(蘇州)有限公司