一種用于將激光耦合入多根光纖的結構的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于將激光耦合入多根光纖的結構，使一臺激光器的激光光束能夠傳輸到多臺激光終端內，各激光終端均包括光纖以及與光纖對準的光纖耦合器，所述結構可用于使多臺終端利用一臺激光器的光束進行光譜采集分析，所述結構包括使激光器入射的光束轉折向特定方向的鏡片，以及將所述鏡片移動使經所述鏡片轉折的光束分別耦合入不同的光纖的移動機構。本發明通過移動鏡片的方式，將平行光直接進行分路耦合，從而降低了插入損耗，提高了耦合效率；且本發明的結構便于擴展，可靈活選擇通道(即光纖)數目，可承載大功率的激光進行傳輸，從而實現一臺激光器可同時帶多臺終端，尤其適用于對激光功率敏感的場合或模擬信號采集的場合。
【專利說明】
一種用于將激光耦合入多根光纖的結構
技術領域
[0001]本發明涉及一種光開關，尤其涉及一種用于將激光耦合入多根光纖的結構。
【背景技術】
[0002]光開關是一種具有一個或多個可選擇的傳輸端口，可對光傳輸線路或集成光路中的光信號進行相互轉換或邏輯操作的器件。廣泛應用于光通信系統、光網絡系統、光纖測量系統及光纖傳感系統等領域，起到開關切換作用。
[0003]根據光信號在光開關中的傳輸介質可以將現今研究的光開關分為兩類:自由空間光開關和介質波導光開關。自由空間光開關在自由傳輸空間將輸入光纖出射的光纖信號耦合到輸出光纖，最早得到實現的自由空間光開關是機械式光開關;介質波導光開關有電光、熱光、聲光、磁光、液晶等。自由空間光開關具有偏振無關、波長范圍寬和編碼格式透明的優點。
[0004]機械式光開關又可分為動光纖式光開關和反射鏡型光開關。動光纖式光開關主要通過電機移動光纖將光纖信號從一個光纖耦合到另一個光纖，實現光路交換的功能;反射鏡型光開關一般是通過電機控制的反射鏡將一個光纖輸入的光信號耦合到相應的輸出光纖中。
[0005]現有的光開關技術存在插入損耗較高，重復穩定性差等缺點，在傳輸數字信號時這些缺點對系統的影響較小，但在關注模擬信號強度的系統中會帶來很大的系統誤差。
【發明內容】
[0006]為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種插入損耗低，重復穩定性高的用于將激光耦合入多根光纖的結構，以適用于對激光功率穩定性要求高、傳輸大功率激光進行激光加工或激光作為激發光采集模擬信號的場合。
[0007]本發明的用于將激光耦合入多根光纖的結構，使一臺激光器的激光光束能夠傳輸到多臺激光終端內，各所述激光終端均包括光纖以及與所述光纖對準的光纖耦合器，所述結構可用于使多臺終端利用一臺激光器的光束進行光譜采集分析，所述結構包括使激光器入射的光束轉折向特定方向的鏡片，以及將所述鏡片移動使經所述鏡片轉折的光束分別耦合入不同的光纖的移動機構。
[0008]進一步的，各所述光纖耦合器呈直線分布，所述移動機構為平行于各所述光纖耦合器的單軸機器人，所述鏡片通過支撐組件固定在所述單軸機器人的滑塊上。
[0009]進一步的，所述鏡片為第一直角面平行于各所述光纖耦合器、第二直角面正對所述激光器的90度直角棱鏡。
[0010]進一步的，所述鏡片為與各所述光纖耦合器及所述激光器呈45度夾角的平面反射
Ho
[0011 ]進一步的，所述支撐組件包括垂直設置在所述滑塊上的支桿，以及與所述支桿垂直連接的懸臂，所述鏡片設置在所述懸臂上。
[0012]進一步的，各所述光纖耦合器呈環狀分布，所述移動機構為正對各所述光纖耦合器、帶動所述鏡片做圓周運動的旋轉位移平臺，所述鏡片通過支撐組件固定在所述旋轉位移平臺的臺面上。
[0013]進一步的，所述鏡片為與所述激光器及各所述光纖耦合器呈夾角設置的平面反射
Ho
[0014]進一步的，所述支撐組件包括垂直設置在所述旋轉位移平臺的臺面上的支桿，以及與所述支桿垂直連接的懸臂，所述鏡片設置在所述懸臂上。
[0015]進一步的，多終端單一光源采集的光譜包括紅外光譜、紫外光譜、拉曼光譜、熒光光譜等。
[0016]借由上述方案，本發明至少具有以下優點:
[0017]1、本發明將準直光直接耦合入光纖，相比傳統耦合方式少了一道光纖耦合，大大增加了耦合效率；
[0018]2、本發明適用于大功率激光的親合，傳統光開關的適用功率一般在100mW以下，本發明只需確保激光器的輸出光束質量穩定、光纖的承載能力，對激光功率沒有限制；
[0019]3、本發明中一臺激光器的激光可用于多個終端，且不會降低激光功率，特別適合用于對激光功率敏感的場合，或用于一臺主機同時帶幾臺終端采集信號進行監控的場合，從而大幅度降低成本；
[0020]4、本發明可用于使多臺終端利用一臺激光器的光束進行光譜采集分析，多終端單一光源采集的光譜包括但不限于紅外光譜、紫外光譜、拉曼光譜、熒光光譜等。
[0021]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的原理不意圖；
[0023]圖2是本發明的實施例一的結構示意圖；
[0024]圖3是本發明的實施例二的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0026]本發明的原理參見圖1，平行光束入射到90度全反射棱鏡表面，發生全反射，使光束轉折90度，入射到光纖耦合器的透鏡上，經透鏡耦合入光纖。通過移動90度全反射棱鏡來實現將光束分別耦合入不同的光纖，從而實現光纖通道的選擇。
[0027]實施例一
[0028]如圖2所示，本發明的用于將激光耦合入多根光纖的結構，用于使多臺終端從一臺激光器的光束中進行光譜采集分析，各終端均包括對準光纖的光纖耦合器U，本發明的結構包括使激光器12入射的光束轉折向特定方向的鏡片13，以及將鏡片13移動使經鏡片13轉折的光束分別親合入不同的光纖的移動機構。
[0029]具體的，該實施例中各光纖耦合器11呈直線分布，移動機構為平行于各光纖耦合器11的單軸機器人14，鏡片13通過支撐組件固定在單軸機器人14的滑塊15上。單軸機器人，也被稱為單軸機械手，電動滑臺，線性模組，單軸驅動器，單軸機器人等，利用滾珠絲桿配合直線導軌帶動滑塊15水平移動，位移精度較高。支撐組件包括垂直設置在滑塊15上的支桿16，以及與支桿16垂直連接的懸臂17，鏡片13設置在懸臂17上。鏡片13可為第一直角面平行于各光纖親合器11、第二直角面正對激光器12的90度直角棱鏡；也可以為與各光纖親合器11及與激光器12呈45度夾角的平面反射鏡。
[0030]本發明通過鏡片13用來反射激光器12入射的光束，可以是使光束全反射的90度直角棱鏡，也可以是45度放置的平面反射鏡，或其他使光束轉折向特定方向的鏡片。本實施例優先選用全反射類棱鏡，以確保耦合效率。
[0031]單軸機器人14的作用是固定全反射棱鏡，并帶動其做精密的單軸位移，從而實現選擇耦合光纖的功能。單軸機器人的精度較高，可確保本發明的重復穩定性與使用壽命。根據需要耦合的光纖數量可選擇不同長度的單軸機器人。只要激光光束的質量足夠穩定，可延長到單軸機器人的極限。且可通過放置多個單軸機器人的方式實現陣列耦合，從而極大增加可耦合的光纖通道數量。
[0032]光纖耦合器11用于將準直光束聚焦耦合入光纖，其與激光光束匹配以及與光纖匹配，本發明優選鏡片直徑大，數值孔徑大的光纖耦合器，當耦合光束出現微小偏移時，對光束的耦合效率影響也極小，確保耦合效率的重復穩定性。
[0033]激光器12的準直輸出光束入射到90度全反射棱鏡上，經鏡面的全反射，轉折90度入射到光纖親合器11內，經光纖親合器11親合入光纖。單軸機器人14帶動90度全反射棱鏡做直線移動，從而改變90度全反射棱鏡的位置，進而改變出射光束的位置，從而選擇需要耦合的光纖親合器11，然后使光束親合入相應的光纖。
[0034]實施例二
[0035]如圖3所示，本發明的用于將激光耦合入多根光纖的結構，用于使多臺終端從一臺激光器的光束中進行光譜采集分析，各終端均包括對準各光纖的光纖耦合器21，本發明的結構包括使激光器22入射的光束轉折向特定方向的鏡片23，以及將鏡片23移動使經鏡片23轉折的光束分別親合入不同的光纖的移動機構。
[0036]具體的，本實施例中，各光纖親合器21呈環狀分布，移動機構為正對各光纖親合器21、帶動鏡片23做圓周運動的旋轉位移平臺24，鏡片23通過支撐組件固定在旋轉位移平臺24的臺面25上。旋轉位移平臺又稱旋轉平臺，搭配伺服馬達或步進馬達做任意角度旋轉，具備高旋轉精度和高重復定位精度。支撐組件包括垂直設置在旋轉位移平臺24的臺面25上的支桿26，以及與支桿26垂直連接的懸臂27，鏡片23設置在懸臂27上。鏡片23為與激光器22及各光纖耦合器21呈夾角設置的平面反射鏡。
[0037]本發明通過平面反射鏡來反射激光器22的入射光束，使其偏折一定角度;旋轉位移平臺24用來固定平面反射鏡并帶動其做精密旋轉位移，激光器的入射光束入射到反射鏡上發生反射，旋轉位移平臺24帶動平面反射鏡旋轉從而改變平面反射鏡的反射角度，從而使光束耦合入不同的光纖耦合器，實現選擇光纖通道的功能;光纖耦合器21用于將準直光束聚焦耦合入光纖，其與激光光束匹配以及與光纖匹配，本發明優選鏡片直徑大，數值孔徑大的光纖耦合器，當耦合光束出現微小偏移時，對光束的耦合效率影響也極小，確保耦合效率的重復穩定性。
[0038]激光器22的準直輸出光束入射到平面反射鏡上，經鏡面的反射，入射到光纖耦合器21內，經光纖耦合器21耦合入光纖。旋轉位移平臺24帶動平面反射鏡做圓周的旋轉，從而改變平面反射鏡的反射角度，進而改變反射光束的位置，從而選擇需要耦合的光纖耦合器11，然后使光束耦合入相應的光纖。
[0039]本發明通過移動鏡片的方式，將平行光直接進行分路耦合，從而降低了插入損耗，提高了耦合效率;且本發明的結構便于擴展，可靈活選擇通道(即光纖)數目，可承載大功率的激光進行傳輸，從而實現一臺激光器可同時帶多臺終端，尤其適用于對激光功率敏感的場合或模擬信號采集的場合。
[0040]以上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于將激光耦合入多根光纖的結構，使一臺激光器的激光光束能夠傳輸到多臺激光終端內，各所述激光終端均包括光纖以及與所述光纖對準的光纖耦合器，所述結構可用于使多臺終端利用一臺激光器的光束進行光譜采集分析，其特征在于:所述結構包括使激光器入射的光束轉折向特定方向的鏡片，以及將所述鏡片移動使經所述鏡片轉折的光束分別親合入不同的光纖的移動機構。2.根據權利要求1所述的用于將激光耦合入多根光纖的結構，其特征在于:各所述光纖耦合器呈直線分布，所述移動機構為平行于各所述光纖耦合器的單軸機器人，所述鏡片通過支撐組件固定在所述單軸機器人的滑塊上。3.根據權利要求2所述的用于將激光耦合入多根光纖的結構，其特征在于:所述鏡片為第一直角面平行于各所述光纖耦合器、第二直角面正對所述激光器的90度直角棱鏡。4.根據權利要求2所述的用于將激光耦合入多根光纖的結構，其特征在于:所述鏡片為與各所述光纖耦合器及所述激光器呈45度夾角的平面反射鏡。5.根據權利要求3或4所述的用于將激光耦合入多根光纖的結構，其特征在于:所述支撐組件包括垂直設置在所述滑塊上的支桿，以及與所述支桿垂直連接的懸臂，所述鏡片設置在所述懸臂上。6.根據權利要求1所述的用于將激光耦合入多根光纖的結構，其特征在于:各所述光纖耦合器呈環狀分布，所述移動機構為正對各所述光纖耦合器、帶動所述鏡片做圓周運動的旋轉位移平臺，所述鏡片通過支撐組件固定在所述旋轉位移平臺的臺面上。7.根據權利要求6所述的用于將激光耦合入多根光纖的結構，其特征在于:所述鏡片為與所述激光器及各所述光纖耦合器呈夾角設置的平面反射鏡。8.根據權利要求7所述的用于將激光耦合入多根光纖的結構，其特征在于:所述支撐組件包括垂直設置在所述旋轉位移平臺的臺面上的支桿，以及與所述支桿垂直連接的懸臂，所述鏡片設置在所述懸臂上。9.根據權利要求1-8任一項所述的用于將激光耦合入多根光纖的結構，其特征在于:多終端單一光源采集的光譜包括紅外光譜、紫外光譜、拉曼光譜、熒光光譜。
【文檔編號】G02B6/35GK106094120SQ201610633738
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月4日 公開號201610633738.0, CN 106094120 A, CN 106094120A, CN 201610633738, CN-A-106094120, CN106094120 A, CN106094120A, CN201610633738, CN201610633738.0
【發明人】鄭鋼, 于浩, 于濤, 劉耀光, 秦緒陽
【申請人】蘇州優譜德精密儀器科技有限公司