CN104459892A - 用于大口径大发散角激光的光纤耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤设备的技术领域，公开了一种用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，该用于大口径大发散角激光的光纤耦合器包括：光纤接头，与所述光纤接头可拆卸的固定连接的支架，与所述支架固定连接的套筒；沿远离光纤接头的方向依次设置于所述套筒内的带孔的弧形反射镜、折叠反射镜和准直透镜，所述光纤信号依次通过折叠反射镜、带孔的弧形反射镜反射后，照射到准直透镜后射出。本发明的有益效果为：通过带孔的弧形反射镜、折叠反射镜以及准直透镜对反射出的光纤信号进行反射、聚焦处理，缩小了用于大口径大发散角激光的光纤耦合器的尺寸，可以改变输出激光的拉赫常数，在汇聚激光束的同时减小汇聚后光束的发散角。
Description
技术领域
本发明涉及光纤设备的技术领域，尤其涉及到一种用于大口径大发散角激光的光纤耦合器。
背景技术
光纤是由纤芯、包层所组成的圆柱形的介质光波导，纤芯的折射率比包层的折射率略大。当光波从折射率较大的介质入射进入较小的介质时，会在两种介质的边界发生折射和反射。由斯奈尔(Snell)定律可知，如果光与光纤轴之间的夹角过大，光进入纤芯后以就无法在纤芯与包层的分界面上发生全反射，这就导致光无法在光纤中传输。因此，投射到光纤端面上的光必须在一个有限的角度范围，这个角度范围就是光纤的数值孔径。光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力，数值孔径越大，光纤接收光的角度范围越大，同时从光纤出射的光的发散角也就越大。光纤的数值孔径大小与纤芯折射率，及纤芯与包层相对折射率差有关，不同厂家不同型号的光纤的数值孔径不同，多模光纤的数值孔径取值范围为0.18至0.23，对应的光纤端面接收角在10°至13°。
由牛顿公式和拉赫公式可知，在旁轴近似的条件下，物距与像距的比值等于物方和像方光束发散角度比值的倒数。例如发散角12度、光斑直径10mm的光束，经过物距10mm、像距30mm的成像结构后，输出激光的拉赫常数不变，发散角度变为4度，光斑直径变为30mm。对于一个通过光纤输出的光学系统，如果想减小出射光的发散角，就需要小物距与大像距。但是透镜材料的折射率限制了透镜偏折光线的能力，结合像差因素，在压缩发散角10°至13°的光束时，通常需要10mm至20mm的距离，通过2至3片透镜来实现。在成像传递的同时，为了将光纤发出的光压缩到近平行光，就需要1米至2米的距离，这对于在激光器等仪器设备上应用来说，占据的空间过长，不实用。
对于现有的光纤耦合器件，主要是针对便捷、高效实现光纤与光纤、光纤与光波导、激光与光纤之间的耦合来展开的，并不能够压缩拉赫不变量，同时实现小光束截面、小发散角度激光长距离传输。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，以解决现有技术的上述不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
本发明提供了一种用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，包括：
光纤接头；
与所述光纤接头可拆卸的固定连接的支架；
与所述支架固定连接的套筒；
沿远离光纤接头的方向依次设置于所述套筒内的带孔的弧形反射镜、折叠反射镜和准直透镜，所述光纤信号依次通过折叠反射镜、带孔的弧形反射镜反射后，照射到准直透镜后射出。
优选的，还包括设置于所述折叠反射镜和准直透镜之间的聚焦透镜，所述光纤信号经过折叠反射镜反射后，照射到聚焦透镜聚焦。
优选的，所述支架为塑料支架、金属支架或陶瓷支架中的任一种。
优选的，所述支架上设置有若干个固定孔。
优选的，所述折叠反射镜为玻璃反射镜或塑料反射镜，所述折叠反射镜的直径为5mm-100mm，厚度为2-20mm，折叠反射镜的中心部位设置有一反射部，穿过所述通孔反射镜照射出的光纤信号通过该反射部反射到所述通孔反射镜的反射面上。
优选的，所述反射部为锥形凹槽或球形凸起。
优选的，所述反射部的表面粘贴有反射膜，所述反射膜为银膜或铝膜。
本发明的有益效果为：通过带孔的弧形反射镜、折叠反射镜以及准直透镜对反射出的光纤信号进行反射、聚焦处理，改变光纤输出激光的拉赫常数，在汇聚激光束的同时减小汇聚后光束的发散角；缩小了光纤耦合器的尺寸，提高了处理后的光纤信号的凝聚度。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明一实施例所述的用于大口径大发散角激光的光纤耦合器的分解示意图；
图2是本发明另一实施例所述的用于大口径大发散角激光的光纤耦合器的剖视图；
图3是光纤信号在图2所示的用于大口径大发散角激光的光纤耦合器中的传播示意图。
图中：
1、光纤接头；2、支架；3、带孔的弧形反射镜；4、折叠反射镜；5、聚焦透镜；6、准直透镜；7、套筒。
具体实施方式
为了缩小光纤耦合器的体积，同时，提高经光纤耦合器处理后的光纤信号的凝聚度，本发明提供了一种用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，通过带孔的弧形反射镜、折叠反射镜以及准直透镜对反射出的光纤信号进行反射、聚焦处理，缩短了光纤信号在用于大口径大发散角激光的光纤耦合器内的直线传播距离，进而缩小了用于大口径大发散角激光的光纤耦合器的尺寸，同时还提高了处理后的光纤信号的凝聚度。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下以非限制性的实施例为例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明实施例所述的一种用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，包括：
光纤接头1；
与所述光纤接头1可拆卸的固定连接的支架2；
与所述支架2固定连接的套筒7；
沿远离光纤接头1的方向依次设置于所述套筒7内的带孔的弧形反射镜3、折叠反射镜4和准直透镜6，所述光纤信号依次通过折叠反射镜4、带孔的弧形反射镜反射3后，照射到准直透镜6后射出。
上述实施例通过带孔的弧形反射镜3、折叠反射镜5以及准直透镜6对从光纤接头1射出的光纤信号进行反射、聚焦处理，缩小了光纤耦合器的尺寸，提高了处理后的光纤信号的凝聚度。
为了能够进一步详细说明本发明的技术方案，下面以具体实施例进行说明。
实施例1
继续参考图1，该器件的光纤接头1为一根带有非标准接头的光纤，该光纤是单模光纤。支架2为塑料支架、金属支架或陶瓷支架中的任一种，本实施例中的支架2由不锈钢加工制成，包括能够与光纤接头1连接的固定接口，固定后光纤头接头1从支架2中间一个直径约2mm的孔透出，支架2上还有4个固定孔，用来固定在所应用的设备上。带孔的弧形反射镜3直径15mm，中心厚度3mm，中间有一个直径2.5mm的孔；带孔的弧形反射镜3的一个面是平面，通过胶粘贴在支架2上；带孔的弧形反射镜3的弧形面是非球凹面，能够消除不同点照射来激光的光程差并将入射来的光汇聚。折叠反射镜4是采用塑料压制成型的透镜，直径5mm，一端为平面，另一端是曲率半径7mm的球形凸起。从光纤接头1中发出的光穿过带孔的弧形反射镜3中间的孔，照射在折叠反射镜4上，然后反射到带孔的弧形反射镜3上，并直接聚焦到准直透镜6上。聚焦的光束经过准直透镜6发散后，变成直径1mm的平行光束射出。准直透镜6固定在由黄铜制成的套筒7上。套筒7外直径20mm，内孔径15mm，通过胶粘固定。
通过上述实施例可以看出，通过折叠反射镜4将光纤信号的传播方向改变，从而使得射出的光纤信号和反射后的光纤信号折叠，缩短了光纤信号在处理时的直线长度，进而缩小了光纤耦合器的体积，同时，改变了光纤输出激光的拉赫常数，在汇聚激光束的同时减小汇聚后光束的发散角。
实施例2
如图2和图3所示，本实施例中的用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，除了实施例1中包含的组件外，在折叠反射镜4和准直透镜6之间还设置了一个聚焦透镜5。该器件的光纤接头1为一根带有标准SM905接头的光纤，该光纤是多模光纤。支架2由黄铜加工制成，包括能够与SM905接头衔接的螺旋接口，带有标准SM905接头的光纤拧紧后，光纤接头1从支架2中间一个直径约3mm的孔透出，支架2上还有4个固定孔，用来固定在所应用的设备上。带孔的弧形反射镜3直径20mm，中心厚度3mm，中间有一个直径3mm的孔；带孔的弧形反射镜3的一个面是平面，通过胶粘贴在支架上；带孔的弧形反射镜3另一个面是非球凹面，能够消除不同点照射来激光的光程差并将入射来的光汇聚成平行光。折叠反射镜4为玻璃反射镜或塑料反射镜，折叠反射镜4的直径为5mm-100mm，厚度为2-20mm，折叠反射镜4的中心部位设置有一反射部，穿过所述带孔的弧形反射镜3照射出的光纤信号通过该反射部反射到所述带孔的弧形反射镜3的反射面上，较佳的，折叠反射镜4直径20mm，厚度4mm，中间抛光加工出了一个锥形凹槽，在圆锥形的凹槽内镀有银膜或铝膜，两侧其他平坦的部分均镀有对光纤发出光的增透膜。从光纤接头1中发出的光穿过带孔的弧形反射镜3中间的孔，照射在折叠反射镜4上，然后反射到带孔的弧形反射镜3上，平行射出后由聚焦透镜5聚焦。聚焦透镜5直径20mm，中心厚度4mm，焦距30mm，是一片双凸球面镜。准直透镜6直径5mm，中心厚度1mm；由聚焦透镜5聚焦的光束经过准直透镜6发散后，变成直径1mm的平行光束射出。准直透镜6固定在由黄铜制成的套筒7上。套筒7外直径25mm，内孔径20mm，通过螺纹压圈将折叠反射镜4和聚焦透镜5固定。
本发明实施例通过带孔的弧形反射镜3、折叠反射镜4、聚焦透镜5以及准直透镜6来处理光纤信号，缩短了光纤信号在光纤耦合器内的传播距离，进而缩小了光纤耦合器的体积。同时通过各个反射镜以及透镜处理后，改变了光纤输出激光的拉赫常数，在汇聚激光束的同时减小汇聚后光束的发散角。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，其特征在于：包括：
光纤接头；
与所述光纤接头可拆卸的固定连接的支架；
与所述支架固定连接的套筒；
沿远离光纤接头的方向依次设置于所述套筒内的带孔的弧形反射镜、折叠反射镜和准直透镜，所述光纤信号依次通过折叠反射镜、带孔的弧形反射镜反射后，照射到准直透镜后射出。
2.根据权利要求1所述的用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，其特征在于，还包括设置于所述折叠反射镜和准直透镜之间的聚焦透镜，所述光纤信号经过折叠反射镜反射后，照射到聚焦透镜聚焦。
3.根据权利要求1所述的用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，其特征在于，所述支架为塑料支架、金属支架或陶瓷支架中的任一种。
4.根据权利要求1所述的用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，其特征在于，所述支架上设置有若干个固定孔。
5.根据权利要求1所述的用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，其特征在于，所述折叠反射镜为玻璃反射镜或塑料反射镜，所述折叠反射镜的直径为5mm-100mm，厚度为2-20mm，折叠反射镜的中心部位设置有一反射部，穿过所述通孔反射镜照射出的光纤信号通过该反射部反射到所述通孔反射镜的反射面上。
6.根据权利要求5所述的用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，其特征在于，所述反射部为锥形凹槽或球形凸起。
7.根据权利要求6所述的用于大口径大发散角激光的光纤耦合器，其特征在于，所述反射部的表面粘贴有反射膜，所述反射膜为银膜或铝膜。
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Citations (1)
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| CN102841409A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-26 | 中国科学院光电研究院 | 细光束小发散角光纤耦合结构 |
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2013
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