CN113534349A - 一种多通道高速器件准直光路的校正方法 - Google Patents

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汪保全
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开一种多通道高速器件准直光路的校正方法，应用于多通道器件领域，针现有技术存在的多通道光不能重合，或者入射汇聚透镜的位置并非最佳，从而带来的各通道耦合效率低下的问题；本发明在准直透镜与复用器件之间加入一块硅片，通过调整硅片与主光线的夹角对光路进行纠正，可显著提升各通道的耦合效率。

Description

一种多通道高速器件准直光路的校正方法
技术领域
本发明属于多通道器件领域，特别涉及一种多通道器件准直光路校正技术。
背景技术
如图1所示，多通道器件经常需要将几束不同波长或偏振态的光复用耦合到一根光纤进行输出，为达到最佳耦合效率，需要保证这几束光重合再一起并且入射到汇聚透镜的设计位置。理想光路下这四个通道的耦合效率如表1所示，四个通道的耦合效率非常一致。
表1理想光路下四个通道的耦合效率
通道1 通道2 通道3 通道4
耦合效率 92.60％ 92.30％ 91.90％ 91.50％
但是在实际情况下，如图2所示，由于四个通道的间距不可能完全一致，或者复用器件本身加工公差和安装精度，导致四个通道的光不能重合在一起，此时四个通道的耦合效率如表2所示，四个通道的耦合效率明显不一致，且低于设计值。
表2图2所示情况下四个通道的耦合效率
通道1 通道2 通道3 通道4
耦合效率 48.40％ 66.50％ 81.40％ 89.90％
另外如图3所示的汇聚透镜装配位置偏离设计值，导致四个通道的光虽然重合在一起，但是入射到汇聚透镜的位置并非最佳，此时四个通道的耦合效率如表3所示，四个通道的耦合效率明显低于设计值。
表3图3所示情况下四个通道的耦合效率
通道1 通道2 通道3 通道4
耦合效率 62.60％ 62.80％ 63.10％ 63.30％
显然，以上两种情况均会导致耦合效率低于设计值，存在明显的耦合效率损失。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提出一种多通道高速器件准直光路的校正方法，通过在准直透镜与复用器件之间加入一块硅片，通过调整硅片与主光线的角度对光路进行纠正，能显著提升各通道的耦合效率。
本发明采用的技术方案为：一种多通道高速器件准直光路的校正方法，基于的多通道器件包括：准直透镜、复用器件以及汇聚透镜；所述方法通过在准直透镜与复用器件之间加入一块片状透明材料，所述片状透明材料对所用波长光的透过率高于80％，对需要优化的通道的耦合效率进行单独优化，所述透明材料出光面与入光面平行。
需要优化通道的耦合效率具体通过调整片状透明材料与该通道主光线的角度实现。
所述片状透明材料采用夹具夹持放置于需要优化的通道上。
所述片状透明材料在垂直于主光线方向的有效通光面积大于光斑。
所述片状透明材料具体为硅片、玻璃、铌酸锂、蓝宝石中的一种。
本发明的有益效果：本发明通过在准直透镜与复用器件之间加入一块硅片，通过调整硅片与主光线的角度对光路进行纠正，能显著提升各通道的耦合效率；在具体应用中，使用硅片优化时操作简单，只需要调整硅片与主光线的角度即可，生产时可使用夹具夹持硅片于需要优化的通道上，旋转硅片的角度，调整至需要的耦合效率即可。
附图说明
图1为多通道器件的理想光路示意图；
图2为现有技术中四个通道的光不能重合在一起的示意图；
图3为现有技术中入射到汇聚透镜的位置并非最佳的示意图；
图4为本发明提出的校正方法应用于图2所示情况的示意图；
图5为本发明提出的校正方法应用于图3所示情况的示意图；
图6为本发明的校正方法在使用多个分立的波分元件实现的波分复用中的应用；
图7为本发明的校正方法在使用偏振束分支器进行偏振复用中的应用。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
为了提高图2和图3情况带来的耦合效率损失，本发明提出了一种方案，在准直透镜与复用器件之间加入一块硅片，通过调整硅片与主光线的角度对光路进行纠正，硅片可以替换成任意对波长透明的材料(例如玻璃，铌酸锂，蓝宝石等等)，后面方便说明均使用硅片代指，经过硅片调整后的光路示意图分别如图4和图5所示。
上述任意对波长透明的材料，具体指出光面与入光面平行的透明材料，本发明的硅片使得光束的平行偏移，通过调整这个偏移量，从而达到光束与后面透镜同轴的目的。
图4状态下耦合效率如表4所示，相比于表2，采用本发明的方法不仅使得四个通道的光重合在一起，并且提升了耦合效率，使得耦合效率满足设计值。
表4图4状态下耦合效率
通道1 通道2 通道3 通道4
耦合效率 92.60％ 92.30％ 91.90％ 91.50％
图5状态下耦合效率如表5所示，相比于表2，采用本发明的方法入射到汇聚透镜的位置最佳，并且提升了耦合效率，使得耦合效率满足设计值。
表5图5状态下耦合效率
通道1 通道2 通道3 通道4
耦合效率 87.90％ 88.10％ 88.40％ 91.50％
由此可见硅片的引入可以极大的改善由于通道间距不一，复用器自身角度公差以及安装精度等带来光束分离或光束与聚焦透镜错位带来的耦合效率损失，本发明的方法不仅适用于上述例子中一体式的波分复用器件方案，还可以用于如图6所示的使用多个分立的波分元件实现的波分复用方案以及如图7所示的使用偏振束分支器进行偏振复用的方案。图6中复用器由反射镜，两个波分片以及一个偏振束分支器组成；图7中复用器由三个偏振束分支器组成，具体实施方案由于不是本发明的重点就不详细描述。这几种方案都是目前比较主流的波分复用方案，都可以如图6、7所示使用硅片进行光路调整，从而提高耦合效率。
这种方案非常灵活且简单，可以在整个光学系统建立完成之后对每个通道的耦合效率进行单独优化，并且每个通道的优化互不干扰。
本发明使用硅片优化时操作简单，只需要调整硅片与主光线的角度即可，生产时可使用夹具夹持硅片于需要优化的通道上，旋转硅片的角度，调整至需要的耦合效率即可。
本方案对硅片的安装精度要求很低，由于是放置在准直系统中，硅片在沿光线传播方向的位置并不重要，在垂直于光线传播方向只需要硅片的有效通光区域大于光斑即可，安装前后的角度变化2°耦合效率变化约1％。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种多通道高速器件准直光路的校正方法，其特征在于，基于的多通道器件包括：准直透镜、复用器件以及汇聚透镜；所述方法通过在准直透镜与复用器件之间加入一块片状透明材料，所述片状透明材料对所用波长光的透过率高于80％，对需要优化的通道的耦合效率进行单独优化，所述透明材料出光面与入光面平行。
2.根据权利要求1所述的一种多通道高速器件准直光路的校正方法，其特征在于，通过调整片状透明材料与通道主光线的角度，实现优化该通道的耦合效率。
3.根据权利要求2所述的一种多通道高速器件准直光路的校正方法，其特征在于，所述片状透明材料采用夹具夹持放置于需要优化的通道上。
4.根据权利要求3所述的一种多通道高速器件准直光路的校正方法，其特征在于，所述片状透明材料在垂直于主光线方向的有效通光面积大于光斑。
5.根据权利要求4所述的一种多通道高速器件准直光路的校正方法，其特征在于，所述片状透明材料具体为硅片、玻璃、铌酸锂、蓝宝石中的一种。
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