CN103424802A - 光纤及光耦合系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光纤，该光纤包括一具有一光轴的纤芯及一包覆并接触该纤芯的包覆层，且该光纤具有一与一光源作光耦合的耦合端面。该耦合端面自该纤芯中心向该包覆层方向包括一具有第一倾斜角度的第一斜面及一具有第二倾斜角度且与该第一斜面连接的第二斜面，该第一倾斜角度不等于该第二倾斜角度，该第一斜面与该第二斜面共同覆盖该纤芯的端面及该包覆层的端面，且该第一斜面及该第二斜面分别沿该纤芯中心的方向向外突出。一种光耦合系统，其使用上述光纤与一激光二极管光源作光耦合，该光纤的耦合端面正对该激光二极管光源。

Description

光纤及光耦合系统
技术领域
本发明涉及光纤及使用光纤的光耦合系统。
背景技术
一般解决光源与光纤耦合损失的作法是于光纤端面置放一个透镜，但此法制程较复杂。除了使用透镜之外，最常用的做法系将光纤端面磨一个斜面，以便将大角度易穿透光纤包覆层（Cladding）的光线重新折回光纤纤芯（Core）。然而若以激光二极管(Laser Diode, LD)做为光源，由于LD的光线分布为高斯分布，光线强度随着远离光轴中心越远则强度越弱，光线出射角则越大。因此若以小角度单斜面光纤端面来做光源耦合，若光线折为光纤光轴平行光，则远离光轴入射光转折角度往往不足，进而由光纤包层穿透出造成光损。若以大角度单斜面光纤端面来做光源耦合，则虽然大角度光源转折为平行光，但强度较强的近轴光源会因为过折而于光轴对向光纤包覆层穿透造成更大的能量损失。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可减小光耦合损失的光纤及一种使用光纤的光耦合系统。
一种光纤，该光纤包括一具有一光轴的纤芯及一包覆并接触该纤芯的包覆层，且该光纤具有一与一光源作光耦合的耦合端面。该耦合端面自该纤芯中心向该包覆层方向包括一具有第一倾斜角度的第一斜面及一具有第二倾斜角度且与该第一斜面连接的第二斜面，该第一倾斜角度不等于该第二倾斜角度，该第一斜面与该第二斜面共同覆盖该纤芯的端面及该包覆层的端面，且该第一斜面及该第二斜面分别沿该纤芯中心的方向向外突出。
一种光耦合系统，其包括一激光二极管光源及一光纤。该光纤包括一具有一光轴的纤芯及一包覆并接触该纤芯的包覆层，且该光纤具有一正对该激光二极管光源并与该激光二极管光源作光耦合的耦合端面。该耦合端面自该纤芯中心向该包覆层方向包括一具有第一倾斜角度的第一斜面及一具有第二倾斜角度且与该第一斜面连接的第二斜面，该第一倾斜角度不等于该第二倾斜角度，该第一斜面与该第二斜面共同覆盖该纤芯的端面及该包覆层的端面，且该第一斜面及该第二斜面分别沿该纤芯中心的方向向外突出。
相对于现有技术，本发明提供的光纤的耦合端面具有不同倾斜角度的两个斜面，从而使不同角度的入射光通过该第一斜面或该第二斜面折射为平行于光纤光轴的平行光，因此减少光线穿透出该包覆层，减少能量损失。此光纤的耦合端面对于光线以高斯分布的激光二极管光源特别适用，其可以将激光二极管光源的大角度光线折射至光纤纤芯，从而减小光损失。
附图说明
图1是本发明实施例提供的光纤的截面示意图。
图2是使用图1的光纤的光耦合系统示意图。
主要元件符号说明
光纤 100
纤芯 110
包覆层 120
耦合端面 130
光轴 112
第一斜面 140
第二斜面 160
光耦合系统 200
激光二极管光源 220
另一端面 180
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明实施例提供一种光纤100，该光纤100包括一纤芯110及一包覆层120，且该光纤100具有一与一光源作光耦合的耦合端面130。
该纤芯110承担主要的光信号传递，其直径可在9微米~100微米之间，其中心具有一光轴112。该包覆层120包覆并直接接触该纤芯110，其用于反射光信号，从而使光信号得以在该纤芯110传递。该包覆层120外径可在100微米~150微米之间。
该耦合端面130自该纤芯110中心向该包覆层120方向包括一具有第一倾斜角度θ1的第一斜面140及一具有第二倾斜角度θ2的第二斜面160。该第一斜面140与该第二斜面160共同覆盖该纤芯110的端面及该包覆层120的端面，且该第一斜面140及该第二斜面160分别朝该纤芯110中心的方向向外突出。
该第二斜面160连接该第一斜面140。该第一斜面140的投影面为以该纤芯110中心为圆心的一个圆，该第二斜面160的投影面为以该纤芯110中心为圆心的一个圆环。本实施例中，该第一斜面140的投影面的直径D1小于该纤芯110的直径D2，该第二斜面160自该第一斜面140末端延伸至该包覆层120外边沿。在其它实施例中，该第一斜面140的投影面的直径D1可以根据光源的光线出射窗孔大小而定。
该第一倾斜角度θ1及该第二倾斜角度θ2均于锐角范围内。相对垂直于该光纤100的光轴112的垂线L，该第一倾斜角度θ1小于该第二倾斜角度θ2。该第一倾斜角度θ1及该第二倾斜角度θ2的大小可以依光源的光线出射窗孔大小及光源与该耦合端面130的距离而设定。一般地，光源的光线出射窗孔越大，光源与该耦合端面130距离越远，该第一倾斜角度θ1及该第二倾斜角度θ2应设定得越小；反之，则该第一倾斜角度θ1及该第二倾斜角度θ2可以相应增大。
使用时，该光纤100通常还进一步包括包覆该包覆层120的金属壳体(图未示)以保护该光纤100。该光纤100的与该耦合端面130相对的另一端面180可以为平面。
请参阅图2，一种使用光纤的光耦合系统200，其包括一激光二极管(Laser Diode, LD)光源220及一上述光纤100。该光纤100以耦合端面130正对该LD光源220。
该LD光源220的出射光线为高斯分布（Gaussian Distribution），即光线强度随着远离光轴中心越远则强度越弱，光线出射角则越大。该第二斜面160有助于使LD光源220远离光轴的光线，即大出射角的光线折射至该纤芯110并基本平行该纤芯110的光轴112，从而减少光线穿透出该包覆层120。该第一斜面140有助于使LD光源220靠近光轴的光线，即小出射角的光线折射为该纤芯110的光轴112的平行光。该第一斜面140角度小不会使该小出射角的光线过度折射而射向该包覆层120。
上述实施例提供的光纤的耦合端面具有不同倾斜角度的两个斜面，从而使不同角度的入射光通过该第一斜面或该第二斜面折射为平行于光纤光轴的平行光，因此减少光线穿透出该包覆层，减少能量损失。此光纤的耦合端面对于光线以高斯分布的激光二极管光源特别适用，其可以将激光二极管光源的大角度光线折射至光纤纤芯，从而减小光损失。
可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤，其包括一具有一光轴的纤芯及一包覆并接触该纤芯的包覆层，且该光纤具有一与一光源作光耦合的耦合端面，其特征在于：该耦合端面自该纤芯中心向该包覆层方向包括一具有第一倾斜角度的第一斜面及一具有第二倾斜角度且与该第一斜面连接的第二斜面，该第一倾斜角度不等于该第二倾斜角度，该第一斜面与该第二斜面共同覆盖该纤芯的端面及该包覆层的端面，且该第一斜面及该第二斜面分别沿该纤芯中心的方向向外突出。
2.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：该第一倾斜角度及该第二倾斜角度均为锐角，且相对垂直于该光纤光轴的垂线，该第一倾斜角度小于该第二倾斜角度。
3.如权利要求1所述的光纤，其特征在于：该第一斜面的投影面为以该纤芯中心为圆心的一个圆，该第二斜面的投影面为以该纤芯中心为圆心的一个圆环。
4.如权利要求3所述的光纤，其特征在于：该第一斜面的投影面的直径小于该纤芯的直径，该第二斜面自该第一斜面末端延伸至该包覆层外边沿。
5.如权利要求4所述的光纤，其特征在于：该纤芯的直径在9微米~100微米之间。
6.一种光耦合系统，其包括：
一激光二极管光源；
一光纤，该光纤包括一具有一光轴的纤芯及一包覆并接触该纤芯的包覆层，且该光纤具有一正对该激光二极管光源并与该激光二极管光源作光耦合的耦合端面，该耦合端面自该纤芯中心向该包覆层方向包括一具有第一倾斜角度的第一斜面及一具有第二倾斜角度且与该第一斜面连接的第二斜面，该第一倾斜角度不等于该第二倾斜角度，该第一斜面与该第二斜面共同覆盖该纤芯的端面及该包覆层的端面，且该第一斜面及该第二斜面分别沿该纤芯中心的方向向外突出。
7.如权利要求6所述的光耦合系统，其特征在于：该第一倾斜角度及该第二倾斜角度均为锐角，且相对垂直于该光纤中心的垂线，该第一倾斜角度小于该第二倾斜角度。
8.如权利要求6所述的光耦合系统，其特征在于：该第一斜面的投影面为以该纤芯中心为圆心的一个圆，该第二斜面的投影面为以该纤芯中心为圆心的一个圆环。
9.如权利要求8所述的光耦合系统，其特征在于：该第一斜面的投影面的直径小于该纤芯的直径，该第二斜面自该第一斜面末端延伸至该包覆层外边沿。
10.如权利要求9所述的光耦合系统，其特征在于：该纤芯的直径在9微米~100微米之间。
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