用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光纖設(shè)備的【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，該用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器包括：光纖接頭，與所述光纖接頭可拆卸的固定連接的支架，與所述支架固定連接的套筒；沿遠(yuǎn)離光纖接頭的方向依次設(shè)置于所述套筒內(nèi)的帶孔的弧形反射鏡、折疊反射鏡和準(zhǔn)直透鏡，所述光纖信號依次通過折疊反射鏡、帶孔的弧形反射鏡反射后，照射到準(zhǔn)直透鏡后射出。本發(fā)明的有益效果為：通過帶孔的弧形反射鏡、折疊反射鏡以及準(zhǔn)直透鏡對反射出的光纖信號進(jìn)行反射、聚焦處理，縮小了用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器的尺寸，可以改變輸出激光的拉赫常數(shù)，在匯聚激光束的同時減小匯聚后光束的發(fā)散角。
【專利說明】用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖設(shè)備的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及到一種用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖率禹合器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖是由纖芯、包層所組成的圓柱形的介質(zhì)光波導(dǎo)，纖芯的折射率比包層的折射率略大。當(dāng)光波從折射率較大的介質(zhì)入射進(jìn)入較小的介質(zhì)時，會在兩種介質(zhì)的邊界發(fā)生折射和反射。由斯奈爾(Snell)定律可知,如果光與光纖軸之間的夾角過大,光進(jìn)入纖芯后以就無法在纖芯與包層的分界面上發(fā)生全反射，這就導(dǎo)致光無法在光纖中傳輸。因此，投射到光纖端面上的光必須在一個有限的角度范圍，這個角度范圍就是光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑表示光纖接收入射光的能力，數(shù)值孔徑越大，光纖接收光的角度范圍越大，同時從光纖出射的光的發(fā)散角也就越大。光纖的數(shù)值孔徑大小與纖芯折射率，及纖芯與包層相對折射率差有關(guān)，不同廠家不同型號的光纖的數(shù)值孔徑不同，多模光纖的數(shù)值孔徑取值范圍為0.18至0.23，對應(yīng)的光纖端面接收角在10°至13°。
[0003]由牛頓公式和拉赫公式可知，在旁軸近似的條件下，物距與像距的比值等于物方和像方光束發(fā)散角度比值的倒數(shù)。例如發(fā)散角12度、光斑直徑1mm的光束，經(jīng)過物距10mm、像距30mm的成像結(jié)構(gòu)后，輸出激光的拉赫常數(shù)不變，發(fā)散角度變?yōu)?度，光斑直徑變?yōu)?0mm。對于一個通過光纖輸出的光學(xué)系統(tǒng)，如果想減小出射光的發(fā)散角，就需要小物距與大像距。但是透鏡材料的折射率限制了透鏡偏折光線的能力，結(jié)合像差因素，在壓縮發(fā)散角10°至13°的光束時，通常需要1mm至20mm的距離，通過2至3片透鏡來實現(xiàn)。在成像傳遞的同時，為了將光纖發(fā)出的光壓縮到近平行光，就需要I米至2米的距離，這對于在激光器等儀器設(shè)備上應(yīng)用來說，占據(jù)的空間過長，不實用。
[0004]對于現(xiàn)有的光纖耦合器件，主要是針對便捷、高效實現(xiàn)光纖與光纖、光纖與光波導(dǎo)、激光與光纖之間的耦合來展開的，并不能夠壓縮拉赫不變量，同時實現(xiàn)小光束截面、小發(fā)散角度激光長距離傳輸。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]本發(fā)明提供了一種用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，包括:
[0008]光纖接頭；
[0009]與所述光纖接頭可拆卸的固定連接的支架；
[0010]與所述支架固定連接的套筒；
[0011]沿遠(yuǎn)離光纖接頭的方向依次設(shè)置于所述套筒內(nèi)的帶孔的弧形反射鏡、折疊反射鏡和準(zhǔn)直透鏡，所述光纖信號依次通過折疊反射鏡、帶孔的弧形反射鏡反射后，照射到準(zhǔn)直透鏡后射出。
[0012]優(yōu)選的，還包括設(shè)置于所述折疊反射鏡和準(zhǔn)直透鏡之間的聚焦透鏡，所述光纖信號經(jīng)過折疊反射鏡反射后，照射到聚焦透鏡聚焦。
[0013]優(yōu)選的，所述支架為塑料支架、金屬支架或陶瓷支架中的任一種。
[0014]優(yōu)選的，所述支架上設(shè)置有若干個固定孔。
[0015]優(yōu)選的，所述折疊反射鏡為玻璃反射鏡或塑料反射鏡，所述折疊反射鏡的直徑為5_-100_，厚度為2-20_，折疊反射鏡的中心部位設(shè)置有一反射部，穿過所述通孔反射鏡照射出的光纖信號通過該反射部反射到所述通孔反射鏡的反射面上。
[0016]優(yōu)選的，所述反射部為錐形凹槽或球形凸起。
[0017]優(yōu)選的，所述反射部的表面粘貼有反射膜，所述反射膜為銀膜或鋁膜。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:通過帶孔的弧形反射鏡、折疊反射鏡以及準(zhǔn)直透鏡對反射出的光纖信號進(jìn)行反射、聚焦處理，改變光纖輸出激光的拉赫常數(shù)，在匯聚激光束的同時減小匯聚后光束的發(fā)散角；縮小了光纖耦合器的尺寸，提高了處理后的光纖信號的凝聚度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]圖1是本發(fā)明一實施例所述的用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器的分解示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明另一實施例所述的用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器的剖視圖；
[0022]圖3是光纖信號在圖2所示的用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器中的傳播示意圖。
[0023]圖中:
[0024]1、光纖接頭；2、支架；3、帶孔的弧形反射鏡；4、折疊反射鏡；5、聚焦透鏡；6、準(zhǔn)直透鏡；7、套筒。
【具體實施方式】
[0025]為了縮小光纖耦合器的體積，同時，提高經(jīng)光纖耦合器處理后的光纖信號的凝聚度，本發(fā)明提供了一種用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，通過帶孔的弧形反射鏡、折疊反射鏡以及準(zhǔn)直透鏡對反射出的光纖信號進(jìn)行反射、聚焦處理，縮短了光纖信號在用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器內(nèi)的直線傳播距離，進(jìn)而縮小了用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器的尺寸，同時還提高了處理后的光纖信號的凝聚度。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下以非限制性的實施例為例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明實施例所述的一種用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，包括:
[0027]光纖接頭I ;
[0028]與所述光纖接頭I可拆卸的固定連接的支架2 ；
[0029]與所述支架2固定連接的套筒7 ；
[0030]沿遠(yuǎn)離光纖接頭I的方向依次設(shè)置于所述套筒7內(nèi)的帶孔的弧形反射鏡3、折疊反射鏡4和準(zhǔn)直透鏡6，所述光纖信號依次通過折疊反射鏡4、帶孔的弧形反射鏡反射3后，照射到準(zhǔn)直透鏡6后射出。
[0031]上述實施例通過帶孔的弧形反射鏡3、折疊反射鏡5以及準(zhǔn)直透鏡6對從光纖接頭I射出的光纖信號進(jìn)行反射、聚焦處理，縮小了光纖耦合器的尺寸，提高了處理后的光纖信號的凝聚度。
[0032]為了能夠進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面以具體實施例進(jìn)行說明。
[0033]實施例1
[0034]繼續(xù)參考圖1，該器件的光纖接頭I為一根帶有非標(biāo)準(zhǔn)接頭的光纖，該光纖是單模光纖。支架2為塑料支架、金屬支架或陶瓷支架中的任一種，本實施例中的支架2由不銹鋼加工制成，包括能夠與光纖接頭I連接的固定接口，固定后光纖頭接頭I從支架2中間一個直徑約2mm的孔透出，支架2上還有4個固定孔，用來固定在所應(yīng)用的設(shè)備上。帶孔的弧形反射鏡3直徑15mm,中心厚度3mm,中間有一個直徑1.5mm的孔；帶孔的弧形反射鏡3的一個面是平面，通過膠粘貼在支架2上；帶孔的弧形反射鏡3的弧形面是非球凹面，能夠消除不同點照射來激光的光程差并將入射來的光匯聚。折疊反射鏡4是采用塑料壓制成型的透鏡，直徑5_，一端為平面，另一端是曲率半徑7_的球形凸起。從光纖接頭I中發(fā)出的光穿過帶孔的弧形反射鏡3中間的孔，照射在折疊反射鏡4上，然后反射到帶孔的弧形反射鏡3上，并直接聚焦到準(zhǔn)直透鏡6上。聚焦的光束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡6發(fā)散后，變成直徑Imm的平行光束射出。準(zhǔn)直透鏡6固定在由黃銅制成的套筒7上。套筒7外直徑20mm，內(nèi)孔徑15mm，通過膠粘固定。
[0035]通過上述實施例可以看出，通過折疊反射鏡4將光纖信號的傳播方向改變,從而使得射出的光纖信號和反射后的光纖信號折疊，縮短了光纖信號在處理時的直線長度，進(jìn)而縮小了光纖耦合器的體積，同時，改變了光纖輸出激光的拉赫常數(shù)，在匯聚激光束的同時減小匯聚后光束的發(fā)散角。
[0036]實施例2
[0037]如圖2和圖3所示，本實施例中的用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，除了實施例I中包含的組件外，在折疊反射鏡4和準(zhǔn)直透鏡6之間還設(shè)置了一個聚焦透鏡5。該器件的光纖接頭I為一根帶有標(biāo)準(zhǔn)SM905接頭的光纖，該光纖是多模光纖。支架2由黃銅加工制成，包括能夠與SM905接頭銜接的螺旋接口，帶有標(biāo)準(zhǔn)SM905接頭的光纖擰緊后，光纖接頭I從支架2中間一個直徑約3_的孔透出，支架2上還有4個固定孔，用來固定在所應(yīng)用的設(shè)備上。帶孔的弧形反射鏡3直徑20mm,中心厚度3mm,中間有一個直徑3mm的孔；帶孔的弧形反射鏡3的一個面是平面，通過膠粘貼在支架上；帶孔的弧形反射鏡3另一個面是非球凹面，能夠消除不同點照射來激光的光程差并將入射來的光匯聚成平行光。折疊反射鏡4為玻璃反射鏡或塑料反射鏡，折疊反射鏡4的直徑為5mm-100mm，厚度為2_20mm，折疊反射鏡4的中心部位設(shè)置有一反射部，穿過所述帶孔的弧形反射鏡3照射出的光纖信號通過該反射部反射到所述帶孔的弧形反射鏡3的反射面上，較佳的，折疊反射鏡4直徑20mm，厚度4mm，中間拋光加工出了一個錐形凹槽，在圓錐形的凹槽內(nèi)鍍有銀膜或鋁膜，兩側(cè)其他平坦的部分均鍍有對光纖發(fā)出光的增透膜。從光纖接頭I中發(fā)出的光穿過帶孔的弧形反射鏡3中間的孔，照射在折疊反射鏡4上，然后反射到帶孔的弧形反射鏡3上，平行射出后由聚焦透鏡5聚焦。聚焦透鏡5直徑20mm，中心厚度4mm，焦距30mm，是一片雙凸球面鏡。準(zhǔn)直透鏡6直徑5mm，中心厚度Imm ；由聚焦透鏡5聚焦的光束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡6發(fā)散后，變成直徑Imm的平行光束射出。準(zhǔn)直透鏡6固定在由黃銅制成的套筒7上。套筒7外直徑25mm，內(nèi)孔徑20_，通過螺紋壓圈將折疊反射鏡4和聚焦透鏡5固定。
[0038]本發(fā)明實施例通過帶孔的弧形反射鏡3、折疊反射鏡4、聚焦透鏡5以及準(zhǔn)直透鏡6來處理光纖信號，縮短了光纖信號在光纖耦合器內(nèi)的傳播距離，進(jìn)而縮小了光纖耦合器的體積。同時通過各個反射鏡以及透鏡處理后，改變了光纖輸出激光的拉赫常數(shù)，在匯聚激光束的同時減小匯聚后光束的發(fā)散角。
[0039]本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，其特征在于:包括: 光纖接頭； 與所述光纖接頭可拆卸的固定連接的支架； 與所述支架固定連接的套筒； 沿遠(yuǎn)離光纖接頭的方向依次設(shè)置于所述套筒內(nèi)的帶孔的弧形反射鏡、折疊反射鏡和準(zhǔn)直透鏡，所述光纖信號依次通過折疊反射鏡、帶孔的弧形反射鏡反射后，照射到準(zhǔn)直透鏡后射出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，其特征在于，還包括設(shè)置于所述折疊反射鏡和準(zhǔn)直透鏡之間的聚焦透鏡，所述光纖信號經(jīng)過折疊反射鏡反射后，照射到聚焦透鏡聚焦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，其特征在于，所述支架為塑料支架、金屬支架或陶瓷支架中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，其特征在于，所述支架上設(shè)置有若干個固定孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，其特征在于，所述折疊反射鏡為玻璃反射鏡或塑料反射鏡，所述折疊反射鏡的直徑為5mm-100mm，厚度為2-20_，折疊反射鏡的中心部位設(shè)置有一反射部，穿過所述通孔反射鏡照射出的光纖信號通過該反射部反射到所述通孔反射鏡的反射面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，其特征在于，所述反射部為錐形凹槽或球形凸起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于大口徑大發(fā)散角激光的光纖耦合器，其特征在于，所述反射部的表面粘貼有反射膜，所述反射膜為銀膜或鋁膜。
【文檔編號】G02B6/42GK104459892SQ201310739019
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】樊仲維, 趙天卓, 黃科, 康治軍, 余錦 申請人:中國科學(xué)院光電研究院