[发明专利]一种光纤输出激光均匀化消散斑的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤输出激光均匀化消散斑的方法，属于激光应用技术领域。

背景技术

激光作为一种高亮度、单色性好、方向性好的光源得到了广泛地应用。光纤输出激光器芯片工作环境密封、超净，延长使用寿命，并且光纤输出提供了柔和的客户端，使用方便灵活。但由于激光器发出的光耦合到多模光纤，并经过多模光纤传输后，形成很多模式输出，最终输出光不是均匀的光束，常见的会出现圆环状、螺旋状或者不对称状，模式与模式之间也存在干涉，导致散斑的形成。在照明时，这种光纤输出光场的不均匀性和干涉散斑严重影响检测端的显示效果，也直接影响到激光显示系统中图像的质量。

目前存在的一些匀化光场的方法的系统非常复杂，成本也比较高，如中国专利文件CN102169239A公开了一种激光投影系统中的散斑图像置乱，提供一种激光投影系统，该激光投影系统包括光源、相位延迟元件和光束扫描元件。光源包括至少一个频率变换激光源，该激光源包括波长可调激光二极管和波长变换器件。相位延迟元件被配置成将频率变换激光束的偏振分解成两个正交的线偏分量以使一个偏振分量相对于另一个相位滞后。2D图像帧内的频率变换激光束偏振是各偏振分量相对于彼此滞后的程度的函数并随波长可调激光二极管的输出中的波长变化而变化。2D图像帧中的频率变换激光束的偏振变化足以跨2D图像帧置乱图像斑点图案。但该系统的装置不够紧凑，元器件较多，可靠性差。

中国专利文件CN102081235A公开了多模光纤中传输光信号均匀化、消偏振以及消相干的方法，将光纤置于超声波振荡器的液体中来实现对光斑的匀化，将光纤缠绕在振荡器中的光纤限定圈中，采用的液体是水。该装置相对简单一些，但由于有液体的存在，使用起来很不方便，而且超声振荡器需要外加高压高频电源，增加了整个系统的体积和成本。

中国专利文件CN201285473A公开了一种基于散射的消相干匀场装置，包括中空波导和散射媒质，激光在散射媒质中的传播过程，通过散射媒质对激光的散射分束并利用波导的混光作用对激光进行匀化。该装置相对简单，但由于散射介质以及波导反射层的吸收损耗，效率不高，光功率的损耗较大。

美国专利6532244、6810175等所描述的将一定长度的多模光纤进行盘绕或施加分布式的应力，并辅以离轴耦合、将不同直径的光纤对接的方法。但这些方法实施起来不够简便，需要体积比较大的装置和足够长的光纤，安装、调节都不方便，批量制作的时候一致性难以保证。中国专利文件CN101630045A提供了一种改善多模光纤输出光束空间分布的装置，通过给光纤施加应力来改变输出光束空间分布，包括在传输激光的多模光纤上的很短的长度上施加单点、多点或连续分布的的外应力，方法简单方便，对于光斑中的圆环螺旋条纹有明显的效果，但该方法对光场中的干涉散斑没有任何的效果，在照明，显示的时候还是会严重影响成像的质量。

发明内容

针对现有技术光纤输出光场的不均匀性和干涉散斑的问题，本发明提供一种光纤输出激光均匀化消散斑的方法，能同时达到光斑匀化和消减散斑的效果，满足光纤输出激光作为光源的高质量要求。

术语解释：

数值孔径：光纤的常数，与光纤输出光最大孔径有关，是一个发散角的定义方式。入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径（NA=sinα）。

光纤芯径/包层：是光纤内芯直径与外包层的直径，例如，光纤芯径/包层为400/440微米，是指光纤内芯直径为400微米，包层直径440微米。

本发明的技术方案如下：

一种光纤输出激光均匀化消散斑的方法，包括对光纤输出激光器的光纤输出端面或光纤端帽输出面进行粗化处理，步骤如下：

（1）清洗

对光纤输出端面进行清洗处理，除掉其表面污物；将光纤固定在光纤输出激光器连接头插芯中，光纤输出端面与插芯端面平齐；或者，

将光纤输出端熔接一个光纤端帽，清理光纤端帽输出面，除掉其表面污物；

（2）粗化

将位于插芯中的光纤输出端面或者将光纤端帽输出面悬浮浸入到腐蚀液中，腐蚀时间为2~20min；所述腐蚀液是体积比为1:5~20的HF和水混合而成；所得光纤输出端面由光滑平面变为粗化表面；取出位于插芯中的光纤，用去离子水冲洗光纤输出端面；

（3）将位于插芯中的光纤粗化处理后，或者将熔接的光纤端帽粗化处理后，给激光器通电，观察光斑，得到均匀化的输出激光。