[发明专利]光纤激光器QBH中石英端帽的位置调校装置、方法及应用

说明书

本发明公开了一种光纤激光器QBH中石英端帽的位置调校装置、方法及应用，包括底板、第一三维调整架、第二三维调整架、QBH夹持装置、准直镜、石英端帽夹具和准直镜夹具。本发明利用哈特曼波前传感器作为对比检测的手段，光束质量测试仪作为最终评价的标准，使用三维调整架调节石英端帽的位置，提高了端帽位置的调校精度；利用哈特曼波前传感器检测出射波前，具有响应速度快、检测精度高的优点。整套装置固定在一块底板上，方便移动，使用简单。本发明可以分别调节端帽和准直镜的三维位置，除可以确定端帽在QBH中的位置这一功能外，还可以通过改变准直镜的位置，得到各种发散、汇聚角的出射激光束以满足实际中不同情况的要求。

技术领域

本发明属于光纤激光器件领域，具体涉及一种光纤激光器QBH中石英端帽的位置调校装置、方法及应用。

背景技术

高功率光纤激光器由光纤、泵浦耦合器和光纤光栅等元件组成，具有结构紧凑、性能稳定、转化效率高和光束质量好等优点，在材料加工、激光打标、生物医学、自由空间通信和国防安全等领域有广泛应用。QBH是高功率光纤激光器中不可缺少的输出部件，它能够稳定输出高功率激光并且能够满足各种工作环境的要求。端帽作为QBH中的核心器件，其制造技术以及在QBH机械部分中的位置确定是QBH制造工艺中的关键部分。

当前QBH制造中确定端帽位置的方法一般是首先在QBH的机械部分上选取某一定位面，再通过光纤的数值孔径、光纤折射率及端帽的折射率等参数计算出端帽的虚焦面位置，确定虚焦面与定位面的相对位置后即确定了端帽在QBH中的位置。这种方案一方面存在理论上的误差，例如，光纤的数值孔径是理论上激光在光纤中的最大传输角，实际应用中光纤中的激光可能不会以数值孔径角传输，于是虚焦面的位置计算存在误差；另一方面，这种方案不能实时检测端帽出射的激光波前和束腰位置，由于机械加工和准直镜加工存在误差，端帽固定到计算的理论位置后，经过准直镜后得不到准直的激光束。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤激光器QBH中石英端帽的位置调校装置、方法及应用，提高了QBH生产制造中端帽位置确定的精确性和实时性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种光纤激光器QBH中石英端帽的位置调校装置，包括底板、第一三维调整架、第二三维调整架、QBH夹持装置、准直镜、石英端帽夹具和准直镜夹具；第一三维调整架和QBH夹持装置位于同一条直线上，第二三维调整架设置在QBH夹持装置一侧，第一三维调整架、第二三维调整架和QBH夹持装置均固定在底板上；石英端帽夹具一端固定在第二三维调整架顶面，准直镜夹具为L形，一侧固定在第一三维调整架顶面，另一侧向上延伸，向上延伸的侧面上设有第一通孔，准直镜固定在第一通孔内；QBH夹持装置上部设有第二通孔，QBH设置在QBH夹持装置的第二通孔中，石英端帽固定在石英端帽夹具上。

一种基于光纤激光器QBH中石英端帽的位置调校装置的调校方法，包括以下步骤：

步骤一：将标准QBH固定在QBH夹持装置的第二通孔中，调节第一三维调整架以改变准直镜的三维位置，通过哈特曼波前探测器测得准直镜的出射波前，当通过哈特曼波前探测器观察到准直波前时，即确定了准直器的标准位置；

步骤二：固定准直器的位置，使用光束质量M²仪测量参考QBH的光束质量以及束腰位置，作为从石英端帽出射的激光束光束质量及束腰位置的参考值；

步骤三：保持准直器位置不变，用不包括端帽的QBH机械部分替换夹持结构中的标准QBH，将石英端帽固定在竖板的第三通孔中；

步骤四：调节第二三维调整架，改变石英端帽的三维位置，通过光束质量M²仪测量石英端帽不同位置时的出射激光束的光束质量以及束腰，并与参考值相比较，确定石英端帽和QBH机械结构的相对位置。

一种基于光纤激光器QBH中石英端帽的位置调校装置的应用，获得特定发散、汇聚角的出射激光束，具体步骤如下：