CN101881857A - 对射型光纤耦合辅助调节装置和耦合方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于将空间激光束向光纤耦合的对射型光纤耦合辅助调节装置和耦合方法，该装置的构成：同光轴地依次将激光二极管、准直透镜、半波片、光阑、耦合透镜和光纤连接器设置在一个基座上，所述的激光二极管的发光面位于所述的准直透镜的前焦面，所述的光纤连接器的光纤端面中心位于所述的耦合透镜的焦点。本发明的装置和方法具有结构简单，使用操作方便，耦合精确可靠的特点。
Description
技术领域
本发明涉及光纤，特别是一种对射型光纤耦合辅助调节装置和耦合方法，具体地说是将激光从空间向光纤耦合的辅助调节装置和耦合方法。
背景技术
光纤在科研和高科技领域具有非常重要的应用，很多场合需要将激光从自由空间耦合到单模光纤中，单模光纤具有芯径细(几微米)，数值孔径小(0.1左右)的特点，决定了光束由空间传播到光纤传播的耦合是比较困难的。
将激光从空间向光纤耦合目前较多采用先调节多模光纤，得到最大耦合后再将多模光纤取下，换插单模光纤的办法，其不足如下：
首先多模光纤的耦合虽然相对容易，但仍然需要相当的技巧；
其次调换光纤时容易造成位置改变，需要重调，费时费力；
有些结构不允许光纤拧上拧下，此时该方法就会失效。
一些专利技术致力于改进该方法，例如“实时观察光纤耦合的辅助调节装置”(专利号：ZL00249352.7)提出了在光纤入射端采用成像的办法实现对光纤耦合的辅助调节，如图1所示。该专利提出了一个调节光纤的有效方法，不过使用时仍然受到了一些限制，由于该专利采用入射端反射成像的办法，需要将大量光学元件(图1中1-7单元)插到光纤耦合头前端，特别3是一个成像器件，体积比较大，无法应用于比较紧凑光路中；其次，该方案调节还是有一定难度的，特别是光纤与激光束匹配不好时，调节更困难。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种对射型光纤耦合辅助调节装置和耦合方法，该装置和方法应具有结构简单，使用操作方便，耦合精确可靠的特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种对射型光纤耦合辅助调节装置，特点在于其构成：同光轴地依次将激光二极管、准直透镜、半波片、光阑、耦合透镜和光纤连接器设置在一个基座上，所述的激光二极管的发光面位于所述的准直透镜的前焦面，所述的光纤连接器的光纤端面中心位于所述的耦合透镜的焦点。
还有一个转接头，光纤耦合几乎没有裸光纤直接耦合的，光纤有几个标准，分别为FC、SMA、ST、LC4等，另外光纤的端面分为PC、APC两种制式。PC的端面为垂直平面，APC是指端面有8度倾角的光纤。该转接头有FC-FC，FC-SMA，FC-ST，FC-LC4四种连接标准，转接头的FC连接端连接一根FC匹配光纤，该光纤的入射端面制式为PC或者APC，该转接头的另一端供连接对应的目标光纤。
利用上述对射型光纤耦合辅助调节装置将空间激光束与光纤耦合的方法，其特点是该方法包括下列步骤：
①确定待耦合的目标光纤的标准和入射端面制式，选用相应的转接头；
②打开激光二极管电源，所述的激光二极管发出的激光，称为参考光束，该参考光束经准直透镜、半波片、光阑、耦合透镜，直达所述的光纤连接器的光纤端面中心，从该光纤连接器输出的参考光束；
③将待耦合的目标光纤的输出端插入所述的光纤连接器，或将待耦合的目标光纤的输出端通过所述的转接头插入所述的光纤连接器，所述的参考光束进入所述的目标光纤中并从目标光纤的输入端输出；
④调节所述的目标光纤的光纤连接器的位置和方向或所述的空间激光束的位置和方向，使所述的空间激光束与从光纤连接器输出参考光束重合；
⑤将所述的目标光纤的输出端从所述的光纤连接器拔出或从所述的转接头拔出，再连接到一台激光功率计，再仔细调节所述的光纤耦合器的位置和方向或所述的空间激光束的位置和方向，使激光功率计的输出达到最大，即完成所述的目标光纤与所述的空间激光束的耦合调节。
本发明的技术效果：
本发明的结构简单装置简单，辅助调节装置预期只有香烟盒大小，整个装置只有激光二极管一个功耗器，可以用电池直接驱动，使用非常方便，基本不会受到调节场地的限制；
本发明只要打开激光二极管电源，将待耦合的目标光纤与所述的光纤连接器或转接头连接就可以出光，使用非常简单；
本发明采用在激光束与待耦合的目标光纤的光纤输入端增加一束参考光束的办法，不在调节处增加其他器件，对调节光路无器件介入，无光路改变，是一种无“损伤”调节方法；
本发明为待耦合的空间光束提供了对射的参考光束，它为空间光束的调节提出了直接明确的参考依据，只要调节参考光束和待耦合的空间光束的光轴重合，即可将空间光束耦合到光纤中，调节过程简单明了，提高了耦合精度，精确可靠；
本发明考虑了不同标准光纤的通用性要求，采用附加转接头的办法实现其不同标准光纤的匹配问题，而激光输出装置是完全固化的，这既达到了目的，又避免了改变接头对参考激光光纤耦合光路的影响，使用简单可靠。
附图说明
图1是“实时观察光纤耦合的辅助调节装置”的装置图。(来源：专利号为ZL00249352.7的实用新型专利说明书)
图2是本发明对射式光纤辅助调节装置结构示意图
其中：001-光学调节器，002-待耦合的空间激光束，003-光纤耦合器，004-待耦合的目标光纤，004A-输入端，004B-输出端，005-光纤连接器，006-耦合透镜，007-光阑，008-半波片，009-准直透镜，010-基座，011-激光二极管，012-激光二激管发出的参考激光束。
图3是本发明的转换头的示意图
其中：013-转接头，014-匹配光纤。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图2，图2是本发明对射式光纤辅助调节装置结构示意图，由图可见，本发明对射型光纤耦合辅助调节装置的构成是：同光轴地依次将激光二极管011、准直透镜009、半波片008、光阑007、耦合透镜006和光纤连接器005设置在一个基座010上，所述的激光二极管011的发光面位于所述的准直透镜009前焦面，所述的光纤连接器005的光纤端面中心位于所述的耦合透镜006的焦点。
本发明还提供一个转接头013，参见图3，该转接头有FC-FC，FC-SMA，FC-ST，FC-LC4四种连接标准，转接头013的FC连接端连接一根FC匹配光纤014，该光纤的入射端面制式为PC或者APC，该转接头013的另一端供连接对应的目标光纤004。
利用上述对射型光纤耦合辅助调节装置将空间激光束与光纤耦合的方法，包括下列步骤：
①确定待耦合的目标光纤004的标准和入射端面制式，选用相应的转接头013；
②打开激光二极管电源，所述的激光二极管011发出的激光，称为参考光束，该参考光束经准直透镜009、半波片008、光阑007、耦合透镜006，直达所述的光纤连接器005的光纤端面中心，从光纤连接器005输出参考光束；
③将待调节的目标光纤004的输出端004B插入所述的光纤连接器005，或将待调节的目标光纤004的输出端004B通过所述的转接头013插入所述的光纤连接器005，所述的参考光束进入所述的目标光纤004中并从目标光纤004的输入端004A输出；
④调节所述的目标光纤004的光纤连接器003的位置和方向或所述的空间激光束002的位置和方向，使所述的空间激光束002与从光纤连接器005输出参考光束重合；
⑤将所述的目标光纤004的输出端从所述的光纤连接器005拔出或从所述的接头013拔出，再连接到一台激光功率计，再仔细调节所述的光纤耦合器003的位置和方向或所述的空间激光束002的位置和方向，使激光功率计的输出达到最大，即完成所述的目标光纤004与所述的空间激光束002的耦合调节。
实验表明，本发明具有结构简单，使用操作方便，耦合精确可靠的特点。
Claims (3)
1.一种对射型光纤耦合辅助调节装置，特征在于其构成：同光轴地依次将激光二极管(011)，准直透镜(009)、半波片(008)、光阑(007)、耦合透镜(006)和光纤连接器(005)设置在一个基座(010)上，所述的激光二极管(011)的发光面位于所述的准直透镜(009)的前焦面，所述的光纤连接器(005)的光纤端面中心位于所述的耦合透镜(006)的焦点。
2.根据权利要求1所述的对射型光纤耦合辅助调节装置，其特征在于还有一个转接头(013)，该转接头有FC-FC，FC-SMA，FC-ST，FC-LC4四种连接标准，转接头(013)的FC连接端连接一根FC匹配光纤(014)，该光纤的入射端面制式为PC或者APC，该转接头(013)的另一端供相应的待耦合的目标光纤(004)连接。
3.一种利用权利要求1所述的对射型光纤耦合辅助调节装置将空间激光束与光纤耦合的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
①确定待耦合的目标光纤(004)的连接标准和入射端面制式，选用相应的转接头(013)；
②打开激光二极管电源，所述的激光二极管(011)发出的激光，称为参考光束，该参考光束经所述的准直透镜(009)、半波片(008)、光阑(007)、耦合透镜(006)，直达所述的光纤连接器(005)的光纤端面中心，从该光纤连接器(005)输出参考光束；
③将待耦合的目标光纤(004)的输出端(004B)插入所述的光纤连接器(005)，或将待耦合的目标光纤(004)的输出端(004B)通过所述的转接头(013)插入所述的光纤连接器(005)，所述的参考光束进入所述的目标光纤(004)中并从目标光纤(004)的输入端(004A)输出；
④调节所述的目标光纤(004)的光纤连接器(003)的位置和方向或所述的空间激光束(002)的位置和方向，使所述的空间激光束(002)与从所述的光纤连接器(005)输出的参考光束重合；
⑤将所述的目标光纤(004)的输出端(004B)从所述的光纤连接(005)拔出或从所述的转接头(013)拔出，再连接一台激光功率计，然后仔细调节所述的光纤耦合器(003)的位置和方向或所述的空间激光束(002)的位置和方向，使激光功率计的输出达到最大，即完成所述的目标光纤(004)与所述的空间激光束(002)的耦合。
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