CN103246019A - 光纤准直器 - Google Patents
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Abstract
一种光纤准直器，该光纤准直器包括一个圆柱形透镜和与该透镜连接的光纤，该透镜具有前端面和后端面，在该透镜的前端面处中心轴位置具有一个光纤插槽，该光纤插槽为圆孔，光纤通过该光纤插孔插入到透镜内；光纤与光纤插槽的底面具有一个间隙，在该间隙内填充光纤匹配液或者光纤匹配膏。该光纤准直器组装零件精简、组装简单、外形尺寸可以最大限度地缩小化、集成化的光纤准直器。且省却了端面研磨的过程，缩短加工时间、简化加工步骤，该光纤准直器无需繁琐的光路调整，且回波损耗被降至最低程度。
Description
【技术领域】
本发明涉及光纤通讯网络及光纤通信设备领域，尤其涉及一种光纤准直器，该光纤准直器将光纤发射出来的光进行准直。
【背景技术】
光通讯网络是由多个光学器件组成，光纤与其他光纤器件之间的精准程度以及耦合效率，影响着光通讯网络的性能。因此需要光纤准直器来提高光纤与光纤或光纤与器件之间的耦合效率，减少插入损耗。光纤准直器是构建光通讯系统与网络的基础器件之一，随着光纤通讯技术的不断进步，光纤准直器的制造朝向降低构造的复杂型、缩小体积、降低成本方向发展，不断大批量并集成化生产。
参考附图1，该附图体现了普通光学准直装置中所用的光纤准直器10的结构。该光纤准直器10是由光纤11、毛细管12、自聚焦透镜14、玻璃管15、金属管16组成。光纤11在毛细管12毛细孔内，通过粘胶13固定，毛细管12端面12a处具有研磨斜角，该斜角与竖直面夹8度角，并镀防反射膜12a。自聚焦透镜14的两端面研磨抛光并镀防反射膜14a、14b；毛细管12与自聚焦透镜14通过使用玻璃管15定位同心，防反射膜12a与14a位置经过调整，达到最佳光学性能时使用粘胶13固定在玻璃管15内；最后将光纤11、毛细管12、自聚焦透镜14、玻璃管15装入金属管16内并粘接，完成光学组装。该光纤准直器10的组装结构存在以下问题：自聚焦透镜、毛细管都需要经过端面的研磨抛光处理，处理耗时长、工艺难度大、难以保证成品率，伴随而来的是生产效率比较低；组装需要的零件多，组装过程繁琐，必须要经过3次以上的配合、粘结过程；毛细管的中心轴与自聚焦透镜镀的纤芯轴芯必须同轴，而为了达到最佳的光学性能，确保高度同轴，就需要需要反复调整防反射膜12a、14a的位置，调整过程耗时长、对操作人员工艺熟练度要求高；准直器的回波损耗大：光通过毛细管、毛细管端面的防反射膜、自聚焦透镜和自聚焦透镜端面的防反射膜，在其交界界面上仍有部分光发生反射，反射的光会干扰激光谐振腔中谐振光，造成激光器不稳定，同时使得准 直器的回波损耗过大。
图2为另一种简易形光学准直器20，可参阅专利号02147235.1所示说明，所述光纤准直器20包括折射率渐变的棒状透镜21及与棒状透镜21光学连接的光纤22；棒状透镜21的一个端面上形成防反射膜21b，反射膜21b由数十层介质膜组成；光纤22的端面与防反射膜21b入射侧表面调整到一定距离后，使用锥状光学粘接剂23相结合。该光纤准直器20存在以下问题：棒状透镜21需要研磨抛光端面，需要很长时间，并导致成品率及生产效率的降低；光纤22与棒状透镜21的纤芯中心需要反复调整，才能最佳的光学性能，因此在最终完成前需要经过繁琐的光学光路调整、耗时耗人工；准直器的回波损耗(RL)大：因为光通过光纤22端面、光学粘接剂23等数十层介质膜组成的反射膜21b，在其界面上总会有部分光发生反射，即使在界面上镀上减反膜，反射回来的光会干扰激光谐振腔中的谐振光，使得激光器不稳定，也使得准直器回波损耗(RL)大。该准直器20的结构相对固定，无法进一步缩小尺寸并集成化。
【发明内容】
本发明针对以上情况提出了一种组装零件精简、组装简单、外形尺寸可以最大限度地缩小化、集成化的光纤准直器。该光纤准直器无需繁琐的光路调整，且回波损耗被降至最低程度。
本发明提供一种光纤准直器，该准直器包括一个圆柱形透镜和与该透镜连接的光纤，其特征在于，该透镜具有前端面和后端面，在该透镜的前端面处中心轴位置具有一个光纤插槽，该光纤插槽为圆孔，光纤通过该光纤插孔插入到透镜内；光纤与光纤插槽的底面具有一个间隙，在该间隙内填充光纤匹配液或者光纤匹配膏
光纤一部分插入到透镜内，余留一部分在透镜的前端面，在透镜的前端面上涂覆有固定余留部分光纤的光学粘胶。
在透镜的前端面具有一个向内凹陷的圆锥槽，圆锥槽的中心轴与透镜的中心轴同轴，在圆锥槽的底部连接光纤插槽，光纤贯通过圆锥槽插入到透镜内部的光纤插槽中。
所述圆锥槽在前端面上的孔径大于与光纤插槽连接处的孔径。
所述圆锥槽在前端面上的孔径小于透镜的直径。
在圆锥槽内填充光学粘胶固定光纤。
透镜的后端面上镀有反辐射膜。
透镜的后端面为自由曲面。
所述自由曲面为凹凸球形透镜、凹凸非球面透镜、弧形面。
在本发明中由于结构的改进具有以下优点：光纤与透镜连接处不需要研磨抛光及镀膜。在光纤插槽与光纤之间具有一个间隙，间隙内填充了光纤匹配液或者光纤匹配膏，不论是光纤匹配液还是光纤匹配膏，其主要组成成分是硅基化合物和石英微颗粒，该物质难挥发，折射率精度高，可以用来弥补光纤与透镜间因为端面不平整所带来的微小空隙，从而使得光信号能够顺利折射通过，减少光纤与空气的的菲涅尔反射而引起的损耗。透镜使用模压成形技术，可以大批量生产，外形尺寸可以根据需要缩小，满足体积小型化需求；尺寸甚至可以缩小到与光纤相同量级，最大程度地让光纤准直器微形化、集成化。透镜上的光纤插槽本身就高度精准地与透镜同轴设置在透镜上，所以插入一个步骤就完成了对准中心轴的过程，无需繁琐的光路调整；零部件精简、组装过程简单、节省人力和时间成本；光纤与透镜材质可以一致，光通过的介质层最少，回波损耗将至最低。
【附图说明】
图1是本发明现有技术一的结构示意图；
图2是本发明现有技术二的结构示意图；
图3是本发明实施例1中侧面结构简化示意图；
图4是本发明实施例2中侧面结构简化示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明附图和具体实施方式对本发明光纤准直器进行进一步的详细说明。
实施例1：请参考附图1，附图1中示出了一种光纤准直器100，该光纤准直器的外部结构也包括固定组装的玻璃管、金属管，但其在内部的组装结构与现有技术不同，区别在于， 该光纤准直器包括一个圆柱形透镜110和与该透镜110连接的光纤120，该透镜110具有前端面111和后端面112，在该透镜110的前端面111处中心轴位置具有一个光纤插槽130，该光纤插槽130为圆孔，该光纤插槽130的孔径大小适合光纤插入到该光纤插槽130中。光纤120通过该光纤插槽130被固定安装到透镜110内，但是光纤120插入到光纤插槽130，并非插入到光纤插槽130的最底部，光纤120与光纤插槽130的底面之间具有一个间隙140，在该间隙140内填充光纤匹配液或者光纤匹配膏。填充的光纤匹配液或者光纤匹配膏完成光纤120与圆柱形透镜110之间的折射率匹配。
而光纤120也并非全部插入到透镜内，光纤120的一部分插入到透镜内，余留一部分在透镜110的前端面，在透镜110的前端面111上涂覆有固定余留部分光纤的光学粘胶150。光纤只是插入到光纤插槽内，可能会有松脱的可能性，所以在插槽之外，透镜的前端面涂覆光学粘胶150，能将光纤稳定固定在透镜并形成一种牢固的封装结构，成为一个自动对准的光学元件整体。
透镜110的后端面112上镀有反辐射膜113。
透镜的后端面为自由曲面。所述自由曲面为凹凸球形透镜、凹凸非球面透镜、弧形面。甚至可以异化为平面
实施例2：请参考附图2，在该图中光纤准直器结构与实施例1中大部分结构相同，区别在于，在透镜210的前端面211具有一个向内凹陷的圆锥槽260。该圆锥槽260的中心轴与透镜210的中心轴同轴，该圆锥槽260的底部连接光纤插槽230。该圆锥槽260在前端面211上的孔径大于与光纤插槽230连接处的孔径，即圆锥槽260的阔口向外，底部直接衔接圆孔的光纤插槽230。光纤220贯通过圆锥槽260直接插入到透镜内部深处的光纤插槽中，但是光纤与光纤插槽230的底部之间具有一个间隙240，该间隙240内填充光纤匹配液或者光纤匹配膏，填充的匹配液完成光纤与圆柱形透镜之间的折射率匹配。在圆锥槽260·内填充光学粘胶250固定光纤。这样的固定方式跟稳定，由透镜的一部分包裹住光学粘胶250，而光学粘胶250黏贴固定光纤。
在本发明中由于结构的改进具有以下优点：光纤与透镜连接处不需要研磨抛光及镀膜。在光纤插槽与光纤之间具有一个间隙，间隙内填充了光纤匹配液或者光纤匹配膏，不论是光 纤匹配液还是光纤匹配膏，其主要组成成分是硅基化合物和石英微颗粒，该物质难挥发，折射率精度高，可以用来弥补光纤与透镜间因为端面不平整所带来的微小空隙，从而使得光信号能够顺利折射通过，减少光纤与空气的的菲涅尔反射而引起的损耗。透镜使用模压成形技术，可以大批量生产，外形尺寸可以根据需要缩小，满足体积小型化需求；尺寸甚至可以缩小到与光纤相同量级，最大程度地让光纤准直器微形化、集成化。透镜上的光纤插槽本身就高度精准地与透镜同轴设置在透镜上，所以插入一个步骤就完成了对准中心轴的过程，无需繁琐的光路调整；零部件精简、组装过程简单、节省人力和时间成本；光纤与透镜材质可以一致，光通过的介质层最少，回波损耗将至最低。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种光纤准直器，该光纤准直器包括一个圆柱形透镜和与该透镜连接的光纤，其特征在于，该透镜具有前端面和后端面，在该透镜的前端面处中心轴位置具有一个光纤插槽，该光纤插槽为圆孔，光纤通过该光纤插孔插入到透镜内；光纤与光纤插槽的底面具有一个间隙，在该间隙内填充光纤匹配液或者光纤匹配膏。
2.根据权利要1所述光纤准直器，其特征在于，所述光纤一部分插入到透镜内，余留一部分在透镜的前端面，在透镜的前端面上涂覆有固定余留部分光纤的光学粘胶。
3.根据权利要1所述光纤准直器，其特征在于，在所述透镜的前端面具有一个向内凹陷的圆锥槽，圆锥槽的中心轴与透镜的中心轴同轴，在圆锥槽的底部连接光纤插槽，光纤贯通过圆锥槽插入到透镜内部的光纤插槽中。
4.根据权利要3所述光纤准直器，其特征在于，所述圆锥槽在前端面上的孔径大于与光纤插槽连接处的孔径。
5.根据权利要4所述光纤准直器，其特征在于，所述圆锥槽在前端面上的孔径小于透镜的直径。
6.根据权利要5所述光纤准直器，其特征在于，在圆锥槽内填充光学粘胶固定光纤。
7.根据权利要求2或6所述光纤准直器，其特征在于，所述透镜的后端面上镀有反辐射膜。
8.根据权利要求7所述光纤准直器，其特征在于，透镜的后端面为自由曲面。
9.根据权利要求8所述光纤准直器，其特征在于，所述自由曲面为凹凸球形透镜、凹凸非球面透镜、弧形面。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105891962A (zh) * | 2015-01-08 | 2016-08-24 | 上海伟钊光学科技股份有限公司 | 球面定位光纤准直器 |
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