CN101320112A - 一种光纤转向方法及转向器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤转向方法及转向器件，应用到该方法中的光纤包括入射光纤和出射光纤，入射光纤端部设有第一斜面，其斜面与光纤轴向的夹角为α，出射光纤的端部设有第二斜面，其斜角为β，入射光纤内的光经第一斜面反射后入射至出射光纤中，再经第二斜面反射，形成沿出射光纤轴向传播的出射光。本发明转向方法简单快捷，利用本发明可以实现任意场合的光纤转向或弯折，尤其是可以实现光纤的180度折弯，应用该方法的器件结构简单、高效灵活的优点。

Description

一种光纤转向方法及转向器件

技术领域

本发明涉及光纤系统，特别是涉及一种可以实现光纤或光缆任意角度转向或折弯的方法及器件。

背景技术

近年来，光纤相关技术的发展大大的促进了光纤通信和光纤传感的发展。光纤及光缆的用量也大大的增加。但由于普通光纤本身的材料性质，光纤或者光缆的弯曲直径不能太小，不然会有较大的损耗甚至造成光纤或光缆的损坏。因此一般限定，光纤的弯曲直径不得小于10厘米。

然而，在许多场合的应用中，会因为空间的限制或特殊安装的要求需要光纤极度弯曲，比如FTTH实现的过程中，要在公寓内铺线，往往需要光缆弯曲较大的角度或者有比较陡的折弯，如果使用常规的光缆就会造成光的急剧衰减，还会大大的降低光缆的使用寿命。

另外，还有一些情况下需要极度苛刻的光纤弯折甚至对折。在一些光纤传感的场合，比如小直径管道或井内的环境监测，某些情况下要把光缆在管道内弯折回来，因此需要在极小的空间内实现较大的弯折甚至180度的光缆对折，利用常规的光缆是绝对不可行的。

为了解决光纤弯折的问题，科研人员开发出了一些技术解决方案，如孔助光纤、光子晶体光纤等，这些技术都可以提高弯曲性能。在一些要求不是很苛刻的情况下，可以控制损耗在可接受范围之内。但是，这些技术不能与已安装的标准光纤兼容，因此无法应用在现有的光纤应用网络中。

由于上述问题的存在，许多公司已经有针对性的开发出了一些柔性的可以实现小直径弯曲的光纤。比如住友电器工业株式会社在原来50/125系列多模光纤的基础上升级的PureEther-Access系列，可以实现3厘米的小直径弯曲。3M公司开发出了光纤表面保护层技术，可以保护光纤在较小的弯曲直径状态下受损坏较小。康宁研制处的ClearCurve系列，可以达到直径为1厘米左右的弯曲，具有较小的损耗。以上的几种特种柔性光纤可以与传统的标准光纤兼容。

但以上技术或新产品都无法解决上述的极度苛刻情况下光纤弯折甚至对折的需求问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种可以实现光纤或光缆任意角度转向或折弯的方法及器件。利用本发明的方法来实现光纤或光缆的任意角度转向，尤其是可以实现光纤的180度对折。

本发明的技术方案：

一种光纤转向方法，其特征在于，该方法中包括有入射光纤和出射光纤，所述的入射光纤的光出射端的端部设有第一斜面，第一斜面与光纤轴向的夹角为α，所述的出射光纤的光入射端的端部设有第二斜面，第二斜面与光纤轴向的夹角为β，在所述入射光纤内传输的光经第一斜面反射后入射到出射光纤的第二斜面上，再经第二斜面反射，形成沿出射光纤轴向传播的出射光。

作为第一种优化方案，在所述的入射光纤中：35°≤α≤55°，在所述的出射光纤中：35°≤β≤55°，入射光纤的第一斜面和出射光纤的第二斜面相背，所述的入射光纤和出射光纤可以以两光纤间的光束为轴转动形成任意夹角，则光可沿呈任意角度的入射光纤和出射光纤传播，完成光纤的转向。

作为第二种优化方案，将所述的入射光纤与所述的出射光纤成θ角放置于同一平面A内，使得所述的第一斜面和第二斜面均垂直于平面A，所述的入射光纤的光出射端相对于所述的出射光纤的光入射端。在通过增减入射光纤和出射光纤间的θ的大小，完成光在入射光纤和出射光纤的转向。

在上述两个优化方案中，为了得到更高的耦合效率，在第一斜面及所述的第二斜面上均镀有高反膜或者其中一个斜面镀有高反膜。

作为应用上述第一种优化方案中光纤转向方法，其结构为包括入射光纤、出射光纤和毛细管，所述毛细管内设置有可容纳所述入射光纤和出射光纤的光纤孔，所述的入射光纤和出射光纤平行放置在一个毛细管中，毛细管的端部设有两个垂直的端面，各端面与所述毛细管的轴向呈45°，入射光纤的第一斜面和出射光纤的第二斜面分别与所述毛细管的两个相互垂直的端面同面。

上述器件中，所述的毛细管材料可以为玻璃或者金属，优化的使用单孔双光纤玻璃毛细管。

为了保护整个器件，在上述毛细管外部还可设有密封保护装置。

本发明的上述技术方案带来如下技术效果：

本发明的光纤转向器件具有较小的尺寸，利用本发明的方法可以实现任意场合的光纤转向或弯折，尤其是可以实现光纤的180度折弯；本发明内光纤可以为任意种光纤，因此可以与现有的任何系统完全兼容；由于光纤本身可以作为柱透镜进行光的聚焦作用，因此具有较高的耦合效率。

附图说明

图1是本发明一种光纤转向方法中第一种转向方案的正视图。

图2是本发明一种光纤转向方法中第一种转向方案的俯视图。

图3是本发明一种光纤转向方法中第二种转向方案的示意图。

图4是本发明一种光纤转向器件中实施例3的光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的光纤安全防范系统做进一步的详细描述，但不能因此而限制本发明的保护范围。

本发明的光纤转向方法应用条件是其包含有两段光纤，一个作为入射光纤1，另一个作为出射光纤2。入射光纤1的光出射端的端部设有第一斜面，该第一斜面与入射光纤1轴向呈α角，所述的出射光纤2的光入射端的端部设有第二斜面，该第二斜面与出射光纤2的轴向成β角。上述的斜角α、β均为斜面与光纤的轴向线所成的夹角，在斜面与光纤的径向处也呈相同的锐角，形成一个相应角度的顶角。所述入射光纤1内的光经第一斜面反射后入射到出射光纤2中并到达第二斜面上，经第二斜面反射，在出射光纤2内形成沿其轴向传播的出射光。

使用本发明的方法实现光纤转向主要有两种状态，其中的一种状态如图1和图2所示，图1是本发明一种光纤转向方法中第一种转向方案的正视图，图2是本发明一种光纤转向方法中第一种转向方案的俯视图。由图可知，本发明中光纤转向方法第一种方案主要结构特点在于：入射光纤1上第一斜面的斜角α满足35°≤α≤55°，第二斜面的斜角β满足35°≤β≤55°。入射光纤1和出射光纤2不在同一平面上，且第一斜面和第二斜面相背放置。在传输光时，入射光纤1内的入射光经第一斜面的反射后进入空气，然后再入射至出射光纤2中到达第二斜面，然后再经第二斜面反射后成为出射光纤2中沿其轴向传播的入射光。为了实现光路方向的转动，放置出射光纤2和入射光纤1的空间位置时，可以第一斜面和第二斜面之间形成的光束为圆心轴线转动出射光纤2和入射光纤1。由于第一斜面和第二斜面均为的35°～55°间斜角，则光经第一斜面反射后自入射光纤1中于入射光纤1轴向出射，出射的光再入射到出射光纤2中，进入到出射光纤2中的光再经过第二斜面反射后，成为沿出射光纤2轴向传输的光。

实施例1

作为第一种转向方式的实施例，我们取入射光纤1上第一斜面的斜角α等于第二斜面的斜角β，且α＝β＝45°。放置入射光纤1和出射光纤2的空间位置时，使得第一斜面和第二斜面相背，即入射光纤1和出射光纤2的端部锐角靠近，入射光纤1上第一斜面的中心点与出射光纤2上第二斜面的中心点连线与入射光纤1的轴向垂直，也与出射光纤2的轴向垂直。则沿入射光纤1轴向传播的光经过第一斜面反射，垂直于入射光纤1出射至空气中或介质中，然后垂直入射至出射光纤2中并抵达第二斜面，经过第二斜面的反射，形成沿出射光纤2轴向传播的光。在需要调节光路转向角度时，只需要沿第一斜面和第二斜面之间的光束位置转动入射光纤和出射光纤，就可以实现传播角度的改变。

实施例2

使用本发明的方法实现光纤转向的另一种状态如图3所示，图3是本发明一种光纤转向方法中第二种转向方案的示意图。由图可以看出，将所述的入射光纤4与所述的出射光纤5成θ角对齐放置于同一平面内，第一斜面的顶角与第二斜面的顶角相接触或者出射光纤5和入射光纤4的延长线相交。第一斜面和第二斜面均垂直于入射光纤4和出射光纤5所在的平面A。这样在入射光纤4和出射光纤5在同一平面A内时，只要保证入射光纤4内经第一斜面发射后的光束入射到出射光纤5中并到达第二斜面，就可以通过改变θ角的大小来实现光传输过程中任意方向的传输。例如出射光纤5与入射光纤4的夹角为θ＝20°，入射光纤与出射光纤的斜面角度为α＝β＝40°。由此类推，可以根据不同的需求制作不同转向角的器件。

实施例3

作为本发明第一种转向方式的特例，可以实施例来详细说明本发明的方法以及利用该方法作出的一个转向器件。请看图4，图4是本发明一种光纤转向方法中实施例3的光路示意图。由图可以看出，所述第一斜面的斜角α为45°，第二斜面的斜角β为45°，入射光纤1内的入射光经第一斜面的反射后进入空气，再垂直入射至出射光纤2中，然后再经第二斜面反射后成为出射光纤2中的入射光。转向器件的结构包括入射光纤1、出射光纤2和玻璃毛细管3。入射光纤1和出射光纤2同向且平行放置在一个玻璃毛细管3中，所述的玻璃毛细管3内设置有两个可容纳所述入射光纤1和出射光纤2的孔，玻璃毛细管3的端部设有两个垂直的端面，各端面与所述玻璃毛细管3的轴切面呈45°，入射光纤1的第一斜面和出射光纤2的第二斜面自孔内伸出并与两个端面同面。这样入射光在端面处反射，反射光又被出射光纤的45°端面反射，可以在很小的尺寸下实现光线的翻转，相当于光纤的对折。

为了提高整个器件的耦合效率，可以在两个斜面的其中一个或者两个面上都镀高反膜。

上述实施例中所用的光纤可以为任意类型的光纤，以应用在已有的任何系统中。

本发明的光纤转向方法及转向器件还有其他的结构替代和组合，并不局限于上述实施例中提到的部分。总而言之，本发明的保护内容还包括其他对于本领域技术人员来讲显而易见的变换和替代。

Claims (7)

1.一种光纤转向方法，其特征在于，该方法中包括有入射光纤(1)和出射光纤(2)，所述的入射光纤(1)的光出射端的端部设有第一斜面，第一斜面与光纤轴向的夹角为α，所述的出射光纤(2)的光入射端的端部设有第二斜面，第二斜面与光纤轴向的夹角为β，在所述入射光纤(1)内传输的光经第一斜面反射后入射到出射光纤(2)的第二斜面上，再经第二斜面反射，形成沿出射光纤(2)轴向传播的出射光。

2.根据权利要求1所述的一种光纤转向方法，其特征在于，在所述的入射光纤(1)中：35°≤α≤55°，在所述的出射光纤(2)中：35°≤β≤55°，入射光纤(1)的第一斜面和出射光纤(2)的第二斜面相背，所述的入射光纤(1)和出射光纤(2)可以以两光纤间的光束为轴转动形成任意夹角。

3.根据权利要求1所述的一种光纤转向方法，其特征在于，所述的入射光纤(1)与所述的出射光纤(2)成θ角放置于同一平面A内，所述的第一斜面和第二斜面均垂直于平面A。

4.根据权利要求1至3任一项中所述的一种光纤转向方法，其特征在于，所述的第一斜面和第二斜面中至少一个斜面镀有高反膜。

5.一种利用权利要求2所述的一种光纤转向方法的光纤转向器件，其特征在于，包括入射光纤(1)、出射光纤(2)和毛细管(3)，所述毛细管(3)内设置有可容纳所述入射光纤(1)和出射光纤(2)的光纤孔，所述的入射光纤(1)和出射光纤(2)平行放置在所述光纤孔中，毛细管(3)的端部设有两个互相垂直的端面，入射光纤(1)的第一斜面和出射光纤(2)的第二斜面分别与所述毛细管(3)的两个相互垂直的端面同面。

6.根据权利要求5所述的一种光纤转向器件，其特征在于，所述的毛细管的制作材料为玻璃、或为金属。

7.根据权利要求5所述的一种光纤转向器件，其特征在于，所述的毛细管外部还有密封保护装置。

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