專利名稱：N型光纖耦合器的制作方法
技術領域：
本發明專利屬於光學技術中的光纖無源耦合器件領域，還涉及應用本發明的一種熒光測量技術。
背景技術：
光纖耦合器是實現光信號分路/合路的功能器件。具有兩種形式:
1) Y型光纖耦合器，即樹形耦合器。由一端輸入的光可用它加以等分為二，所以有時簡稱為1X2耦合器；其變種為樹形耦合器
(1XN， N〉2)。
2) X型光纖耦合器，即星形耦合器。有時簡稱為2X2耦合器；其變種為NXN星形耦合器(N>2)。
單絲光纖(包括多模光纖與單模光纖)及多絲光學纖維均可制成X型和Y型光纖耦合器。光纖耦合器尤其是Y型光纖耦合器不僅在光纖通信系統中有著重要應用，而且在光纖傳感技術，光學測量技術以及光學光譜技術中都有著重要的應用。本發明專利"N型光纖耦合器"主要是針對其在傳感技術，光學測量技術以及光學光譜技術中的應用而提出的。
在傳感技術、光學測量技術以及光學光譜技術中Y型光纖耦合器的一個典型應用例子是一種"頂部激發、頂部接收"的光纖熒光測量系統，該系統如圖1所示。激發光源1發出的激發光經激發透鏡2、3及激發光濾光片4后，入射到Y型光纖耦合器5的第一個根光纖束的一端、然后從此光纖束另一端(它是此光纖束和第二根光纖束耦合在一起的"耦合端")出射并通過光纖透鏡6對樣品7進行激發，所產生的熒光被光纖透鏡5和Y型光纖耦合器的"耦合端"接收而由第二根光纖束的另一端出射，經熒光濾光片8和熒光透鏡9后由光電接受器10進行探測。這個系統存在一個重要缺陷是沒能監測激發光源光強穩定性，或者說，沒法取出光源的光強信號作為反饋信號以實現對光源的強度控制。為克服此缺陷，就必須另設計一個光路從光源采光進行監測。這也就是說，應用Y型光纖耦合器不能同時完成激發光、熒光信號接收和光源強度監測三路光信號的傳輸。
發明內容
為了克服現有的Y型光纖耦合器，X型光纖耦合器在傳感技術，光學測量技術以及光學光譜技術中應用時不能同時對激發光、熒光信號接收和光源強度監測三路光信號的傳輸這一困難，本專利發明的一種N型光纖耦合器(如圖2所示)就可同時實現對光源激發、熒光信號接收和光源強度監測三路光信號的傳輸。和現有的Y型光纖耦合器，X型光纖耦合器相似，本發明的光纖耦合器因其外形酷似"N"字，故取名"N型光纖耦合器"。
本發明專利解決其技術問題所采用的技術方案是在應用傳統的Y型光纖耦合器和X型光纖耦合器制造工藝的基礎上，實現N型光纖耦合器的制造。它可以用單絲單模或多模光纖制作，也可以用多絲光學纖維制作。N型光纖耦合器的特點是有兩個耦合端。當此光纖耦合
器用多絲光學纖維制作時，它由l、 2、 3三束光纖絲組成，l和2兩 束光纖的一頭均勻排列或按預定形狀組合排列固化定型成耦合端A， 光纖束2的另一頭和光纖束3的一頭均勻排列或按預定形狀組合排列 固化定型成耦合端B;當此光纖耦合器用單絲單模或多模光纖制作時， 則由1、 2、 3三根光纖絲制成，其光纖絲1和光纖絲2的一頭耦合成 耦合端A及光纖絲2的一頭和光纖絲3的一頭耦合成耦合端B，其制 造工藝和傳統的Y型光纖耦合器相同。無論是用單絲單模或多模光纖 制作還是用多絲光學纖維制作，它們都具有如下光學特性當一光束 從耦合端A入射后就被光纖束(絲)1和2分成兩束光，分別由光纖 束(絲)1的另一端和光纖束(絲)2和3的耦合端B出射；同樣， 當一光束從耦合端B入射就被光纖束(絲)3和2分成兩束光，分別 由光纖束(絲)3的另一端和光纖束(絲)2和1的耦合端A出射。
本發明專利的有益效果可以從本發明專利提出應用N型光纖耦 合器的一種新型的光纖熒光測量系統來說明，如圖3所示。這個測量 系統的特點是當激發光源1發出的光經一組激發透鏡2、 3和激發 光濾光片4后，入射到N型光纖耦合器5的一個耦合端A (即圖2中 的耦合端A)的光束就被分為兩路， 一路通過N型光纖耦合器的B端 (即圖2中的耦合端B)出射后、被物鏡7聚焦去激發樣品8，另一 路激發光則通過圖2所示的光纖束(絲)1出射到專為監測光源強度 的硅光二極管6上。樣品8產生的熒光被物鏡7接收耦合入耦合端B， 通過由圖二所示的光纖束(絲)3后，再通過熒光濾光片9和熒光透鏡10出射到光電接收器件11的陰極面上、從而實現對熒光信號進行 測量的目的。這一熒光測量系統由于應用了本發明專利就實現了對激 發光、熒光信號接收和光源強度監測三路光信號的同步傳輸，因此，
這個熒光測量系統比之應用Y型光纖耦合器的熒光測量系統具有的
最大特點是它具有監測激發光強度的功能。當系統以此監測數據作為 反饋信號對激發光源的電源進行穩定性控制后，將使得整個激發光系 統處于穩定的光輸出狀態，從而使得所測得的熒光數據的穩定性獲得 很大的提高。
圖1所示是一種應用Y型光纖耦合器實現"頂部激發、頂部接收" 的光纖熒光測量系統的示意圖。圖1中，1--激發光源，2、 3—激發 透鏡，4一激發光濾光片，5—Y型光纖耦合器，6—物鏡，7 —樣品， 8—熒光濾光片，9一熒光透鏡，IO—光電接受器件。
圖2是本發明專利N型光纖耦合器的結構示意圖。其結構特點是 光纖束(絲)2的兩端分別和光纖束(絲)1和光纖束(絲)3的一 端耦合在一起，形成兩個耦合端A和B。它可以用單絲單模或多模光 纖制作，也可以用多絲光學纖維制作。
圖3為應用本發明專利N型光纖耦合器的熒光測量系統。圖中，1 一激發光源，2、 3 —聚光鏡，4一激發光濾光片，5—N型光纖耦合器， 6 —監測激發光強的光電二極管，7—物鏡，8 —樣品池，9一熒光濾光 片，IO—接收聚光鏡，ll一光電接收元件。此光纖熒光測量系統的特征是應用了 N型光纖耦合器實現同時對激發光、熒光信號和光源強度 監測三路光信號的傳輸。
具體實施例方式
1 )、對于單絲型的單模或多模N型光纖耦合器其制作方法和Y型 光纖耦合器和X型光纖耦合器的制作方法相同。常用燒結式和拼接式 兩種。燒結式的制作法，是將兩根光纖并在一起燒融拉伸，使核芯聚 合一起，以達光耦合作用。拼接式結構是將光纖埋入玻璃快中的弧形 槽中，在光纖側面進行研磨拋光，然后將經拋磨的兩根光纖拼接在一 起，靠透過纖芯和包層界面的消失場長生耦合。這兩種制造單絲型的 單模或多模Y型光纖耦合器及X型光纖耦合器的制作方法均可用于本 發明N型光纖耦合器的制作。
2)對于多絲光學纖維型的N型光纖耦合器其制作方法是取絲徑相 同、數量按所需的束徑比的三束光纖絲1、 2和3，將2的兩端分別 與1、 3的一端均勻排列或按所需的分布圖案排列后，固化為圖1所 示的A、 B兩個端頭，同時也固化l、 2兩束的另兩個端頭，拋光四個 端部的端面后即可按常規進行加工裝配而做成多絲型的N型光纖耦 合器。如果選用1、 2、 3三束光學纖維絲的數量不同，還可做成三束 1、 2、 3具有不同束徑比的N型光纖耦合器。如果在N型光纖耦合器 A、 B兩端固化前，先把l、 2、 3、三束光學纖維絲的端頭截面固化為 某種特定形狀，如圓形，矩形等，則可制作出不同設計圖案的耦合端 面的N型光纖耦合器。
權利要求
1、一種N型光纖耦合器，對以單絲單模或多模光纖制作的N型光纖耦合器而言，由三根光纖絲1、2、和3組成；對多絲光學纖維制作成的N型光纖耦合器而言，則由三束光學纖維絲1、2、和3組成)。上述N型光纖耦合器的特點是第二根(束)光纖的兩端分別和第一根光纖束(絲)和第二根光纖束(絲)的一端耦合在一起，形成兩個耦合端。N型光纖耦合器具有如下特性當一光束從由第一根光纖束(絲)和第二根光纖束(絲)的耦合端的端面入射后就被分成兩束光，分別由第一根光纖束(絲)的另一端出射和由第二根光纖束(絲)的另一端和第三根光纖束(絲)的耦合端的端面出射；同樣，當一光束從由第二根光纖束(絲)和第三根光纖束(絲)的耦合端的端面入射也被分成兩束光，分別由第三根光纖束(絲)的另一端出射和第二根光纖束(絲)的另一端與第一根光纖束(絲)的耦合端的端面出射。
2、 根據權利要求l所述，當N型光纖耦合器采用多絲光纖制造時，三束光學纖維絲數量不同時可以制造出三根束徑比不同的N型光纖耦合器；也可制作出不同設計圖案的耦合端面的N型光纖耦合器。
全文摘要
本發明公開了一種適用于熒光測量系統和光纖傳感系統的“N型光纖耦合器”。N型光纖耦合器的結構如圖1所示，它可以用單模或多模單絲光纖制作，也可以用多絲光學纖維制作。其特點是兩個耦合端當此光纖耦合器用單絲光纖制作時，由1、2、3三根單絲光纖組成，單絲光纖1和2的一頭耦合成耦合端A，單絲光纖2的另一頭和3的一頭耦合成耦合端B；可以利用通常的Y型光纖耦合器和X型光纖耦合器制造工藝來完成上述耦合；當此光纖耦合器用多絲光學纖維制作時，則可由1、2、3三束光學纖維絲按需要的束徑比制成。N型光纖耦合器特別適用于“頂部激發、頂部接收”的熒光測量系統；應用N型光纖耦合器的熒光測量系統的優點是可實現對激發光、熒光信號和光源強度監測三路光信號的同步傳輸。
文檔編號G02B6/28GK101644795SQ200910041179
公開日2010年2月10日 申請日期2009年7月16日 優先權日2009年7月16日
發明者朱延彬, 馬俊富 申請人:廣州市豐華生物工程有限公司