CN105182483B - 一种特种光纤与反射型光学芯片耦合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特种光纤与反射型光学芯片的耦合装置，包括供反射型光学芯片放置的芯片底座、套设在该芯片底座上的壳体、特种光纤的夹持机构和锁定环；所述的夹持机构设置在壳体内，包括插芯夹具、光纤插芯和固定在该光纤插芯通孔中的过渡光纤，所述的锁定环通过所述的壳体内壁的螺纹控制所述的插芯夹具的位置，使得光纤插芯的端面与反射型光学芯片的表面充分接触。本发明不需要手动调节特种光纤的耦合角度等参数，直接安装后即可实现特种光纤与反射型光学芯片表面的垂直耦合，并具有低损耗特性；同时，隔绝了外界灰尘、水汽等对芯片使用寿命的影响，保证长期使用的可靠性。

Description

一种特种光纤与反射型光学芯片耦合装置
技术领域
本发明涉及一种特种光纤与反射型光学芯片耦合的装置，具体是一种使光纤内的光信号垂直照射到光学芯片，再反射回光纤的耦合装置。
背景技术
随着光纤技术的发展，各种特种光纤被研制并报道，例如特殊尺寸的掺杂光纤、光子晶体光纤和非石英材料的中红外光纤等。此类光纤与传统的用于1550nm通信波段的单模石英光纤(如SMF-28)相比，具有非常不同的光纤尺寸、纤芯结构和材料特性。另一方面，光学集成技术的发展使得具有特殊功能的光学芯片日益增多，例如半导体饱和吸收体芯片、光学滤波芯片等。在某些应用场合，需要将特种光纤与反射型芯片垂直耦合，即光纤内的光信号垂直照射到光学芯片表面，然后经过光学芯片处理的光信号再原路返回到光纤内。因此找到一种能够便捷可靠的实现光纤到光学芯片的垂直耦合的装置具有重要的应用价值。
目前已经报道的实现特种光纤与光学芯片耦合的装置主要采用以下几种设计：
方法1：光纤内发出的光信号通过透镜转变成平行光，再用另一个透镜将平行光汇聚到芯片表面，被芯片处理完的光信号再被芯片反射，反射光沿着原有光路回到光纤。此设计需要调节光纤、两个透镜和光学芯片四者之间的空间位置，需要复杂的手工调节，且随着时间推移机械固定装置的偏差会降低耦合装置的性能，使得装置损耗增大甚至无法使用。
方法2：光纤固定与调架上，光纤端面直接与光学芯片接触。这样光纤内的光信号可以直接照射到光学芯片上，被芯片反射的光信号也能直接回到光纤内。此设计结构简单，同样需要手工调节，且很难保证光纤与光学芯片垂直接触，这会使反射光只能部分回到光纤内，
导致损耗，且光纤端面一旦沾上灰尘，不易清洁，随着时间推移会使损耗增大。
总之，以上的设计或者装置较复杂调试困难，或者耦合性能不佳损耗较高，长期使用的可靠性较差。因此，需要一种装置能够便捷可靠的实现特种光纤到反射型 光学芯片的垂直耦合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种特种光纤和反射型光学芯片耦合装置。该装置结构简单，不需要额外的手动调试，安装后即可实现低损耗耦合，成本低且稳定可靠。
为了解决上述问题，本发明的技术解决方案是：
一种特种光纤与反射型光学芯片的耦合装置，其特点征在于，包括供反射型光学芯片放置的芯片底座、套设在该芯片底座上的壳体、特种光纤的夹持机构和锁定环；
所述的夹持机构设置在壳体内，包括插芯夹具、光纤插芯和固定在该光纤插芯通孔中的过渡光纤，该过渡光纤的外端与特种光纤熔接；所述的插芯夹具为中心具有圆形通孔中的圆柱体，其两端固定在所述的壳体的内壁上，所述的光纤插芯固定在该插芯夹具的通孔中，所述的光纤插芯的端面抛光，且与过渡光纤的纤芯垂直，所述的插芯夹具的侧面径向方向开设有两个贯通的螺纹孔，供紧定螺丝穿过，该螺纹孔靠近光纤插芯的一侧均设有垫片，通过拧紧两个紧定螺丝使得两块垫片靠近，并夹紧光纤插芯，使光纤插芯与插芯夹具紧固连接；所述的锁定环通过所述的壳体内壁的螺纹控制所述的插芯夹具的位置，使得光纤插芯的端面与反射型光学芯片的表面充分接触。
过渡光纤用于特种光纤端面无法直接抛光(例如特种光纤纤芯有孔隙，抛光可能污染孔隙)或无法直接与反射型光学芯片接触(例如特种光纤纤芯温度较高，直接接触会损坏芯片)的情况。
若特种光纤1端面可以直接抛光且可以直接与反射型光学芯片10接触，则可以直接插入光纤插芯内抛光，不需要过渡光纤。
光纤插芯是陶瓷、金属或其他具有一定硬度的材料；
芯片底座与壳体的固定，可以通过壳体内侧的螺纹或者螺丝或者胶水等方法固定；
锁定环通过与壳体内壁的紧固接触来固定插芯夹具5的位置，从而间接固定光纤插芯的位置；
壳体2、锁定环4、插芯夹具5和芯片底座11是金属或其他具有较高硬度的材料。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
不需要手动调节特种光纤的耦合角度等参数，直接安装后即可实现特种光纤与反射型光学芯片表面的垂直耦合，并具有低损耗特性；特种光纤与芯片的耦合端面被封闭在了由外壳、芯片底座和插芯夹具构成的封闭空间中，隔绝了外界灰尘、水汽等对芯片使用寿命的影响，保证长期使用的可靠性。
附图说明
图1是本发明特种光纤与反射型光学芯片的耦合装置第一实施例的侧剖面示意图。
图中：1-特种光纤，2-壳体，3-壳体内壁，4-锁定环，5-插芯夹具，6-光纤插芯，7-过渡光纤，8-紧定螺丝，9-垫片，10-反射型光学芯片，11-芯片底座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例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。
请参阅图1，图1是本发明特种光纤与反射型光学芯片的耦合装置第一实施例的侧剖面示意图，如图所示，特种光纤1与过渡光纤7通过熔接相连，本实施例中，过渡光纤7为去掉涂覆层的单模光纤SMF-28，外径125微米；过渡光纤7插入光纤插芯6内，本实施例中，光纤插芯6为光纤陶瓷插芯，中间通孔的直径为126微米；过渡光纤7与光纤插芯6通过胶水紧固连接，胶水同时保护住特种光纤1与过渡光纤7的熔点，胶水选用受热固化的环氧树脂胶。
光纤插芯6的端面抛光，并保证抛光的端面与过渡光纤7的纤芯垂直；
光纤插芯6插入插芯夹具5中间的圆形孔洞中，并通过垫片9和紧定螺丝8与插芯夹具5固定；
反射型光学芯片10通过胶水固定在芯片底座11的中心，本实施例中，胶水选用受热固化的环氧树脂胶；
芯片底座11通过壳体2内壁的螺纹实现与壳体2的固定，反射型光学芯片10面向壳体的内部；
光纤插芯6连同与其连接的插芯夹具5与反射型光学芯片10相接触，本实施 例中，插芯夹具5的外径比壳体侧壁3的内径小0.05毫米；
锁定环4通过壳体内壁的螺纹将插芯夹具5压紧，从而使光纤插芯6的端面与反射型光学芯片10的表面充分接触。
本实施例中，壳体2、锁定环4、插芯夹具5和芯片底座11的材料均为铝。

Claims (3)

1.一种特种光纤与反射型光学芯片的耦合装置，其特征在于，包括供反射型光学芯片(10)放置的芯片底座(11)、套设在该芯片底座(11)上的壳体(2)、特种光纤(1)的夹持机构和锁定环(4)；
所述的夹持机构设置在壳体(2)内，包括插芯夹具(5)、光纤插芯(6)和固定在该光纤插芯(6)通孔中的过渡光纤(7)，该过渡光纤(7)的外端与特种光纤(1)熔接；所述的插芯夹具(5)为中心具有圆形通孔的圆柱体，其两端固定在所述的壳体(2)的内壁上，所述的光纤插芯(6)固定在该插芯夹具(5)的中心圆形通孔中，所述的光纤插芯(6)的端面抛光，且与过渡光纤(7)的纤芯垂直，所述的插芯夹具(5)的侧面径向方向开设有两个贯通的螺纹孔，供紧定螺丝(8)穿过，该螺纹孔靠近光纤插芯(6)的一侧均设有垫片(9)，通过拧紧两个紧定螺丝(8)使得两块垫片(9)靠近，并夹紧光纤插芯(6)，使光纤插芯(6)与插芯夹具(5)紧固连接；
所述的锁定环(4)通过所述的壳体(2)内壁的螺纹控制所述的插芯夹具(5)的位置，使得光纤插芯(6)的端面与反射型光学芯片(10)的表面充分接触。
2.一种特种光纤与反射型光学芯片的耦合装置，其特征在于，包括供反射型光学芯片(10)放置的芯片底座(11)、套设在该芯片底座(11)上的壳体(2)、特种光纤(1)的夹持机构和锁定环(4)；
所述的夹持机构设置在壳体(2)内，包括插芯夹具(5)和光纤插芯(6)；所述的插芯夹具(5)为中心具有圆形通孔的圆柱体，其两端固定在所述的壳体(2)的内壁上，所述的光纤插芯(6)固定在该插芯夹具(5)的中心圆形通孔中，所述的光纤插芯(6)的端面抛光，且与特种光纤(1)的纤芯垂直，该特种光纤(1)固定在光纤插芯(6)通孔中，所述的插芯夹具(5)的侧面径向方向开设有两个贯通的螺纹孔，供紧定螺丝(8)穿过，该螺纹孔靠近光纤插芯(6)的一侧均设有垫片(9)，通过拧紧两个紧定螺丝(8)使得两块垫片(9)靠近，并夹紧光纤插芯(6)，使光纤插芯(6)与插芯夹具(5)紧固连接；
所述的锁定环(4)通过所述的壳体(2)内壁的螺纹控制所述的插芯夹具(5)的位置，使得光纤插芯(6)的端面与反射型光学芯片(10)的表面充分接触。
3.根据权利要求1或2所述的特种光纤与反射型光学芯片的耦合装置，其特征在于，所述的壳体(2)、锁定环(4)、插芯夹具(5)和芯片底座(11)均由铝制成。
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