CN113805259A - 一种c型非球面透镜及带有该透镜的光纤耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种C型非球面透镜，包括透明状基圆，该基圆的一端面设置为倾斜的楔形斜面端，另一端面则设置为非球面端。本发明中用于光纤耦合器的透镜设置为C型非球面透镜，其一端面为楔形斜面，另外一端面则设置为非球面，并且设置该非球面的具体方程式以及赋予具体数值，经过试验验证，现有技术中的球面透镜或非球面透镜的信息损耗值普遍在0.2‑0.3dB，而使用本发明的透镜，其信息损耗值仅在0.05dB左右，信息损耗的幅度大大降低，可真正用于5G技术，发挥5G技术的特点，并且可进一步用于6G技术，而且本发明的透镜大小适中，安装方便，非常适合推广生产。

Description

一种C型非球面透镜及带有该透镜的光纤耦合器

技术领域

本发明涉及5G光纤技术领域，具体说是一种C型非球面透镜及带有该透镜的光纤耦合器。

背景技术

现有的光纤技术中，从4G到5G可以说是飞速发展，5G速度是4G是10倍，可以达到千兆速率，且网络稳定低时延，时延达到毫秒级，是4G的五分之一，甚至会更低，且5G的连接容量更大，每平方米最大连接数是4G的10倍，可实现万物互联。

现有技术中，5G信息传输还是依靠光纤进行传输，而光纤之间是通过设置的耦合器进行连接的，而光纤耦合器内最重要的部件是内部用于传递信息的透镜，现有常用的透镜结构中其一端面为斜面，用于安装滤光片及光纤；另一端面则通常设置为球面，而球面结构的信息损耗经过试验在0.2-0.3db，虽然不影响正常使用，但是损耗值还是较大，尤其是用于5G技术中，损耗过大，不能真正的适用于5G技术。)

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种C型非球面透镜及带有该透镜的光纤耦合器。

技术方案：本发明解决问题所采用的技术方案为：一种C型非球面透镜，包括透明状基圆，该基圆的一端面设置为倾斜的楔形斜面端，另一端面则设置为非球面端。

进一步地，所述基圆非球面端的方程式如下：

其中，R为基圆1半径，K为非球面系数，A₂、A₄、A₆、A₈和A₁₀均为非球面高次项系数，Y为方程中的变量值。

进一步地，所述的基圆半径R设置为1.5～2mm；所述K值设置为-0.129～-0.197；所述的A₂值设置为2.01～2.98E-04；所述的A₄值设置为2.01～2.89E-03；所述的A₆值设置为-3.59～-4.78E-03；所述的A₈值设置为-0.003～-0.11；所述的A₁₀值设置为-0.001～-0.11；所述的Y值遵循方程设置为0～0.90。

进一步地，所述基圆楔形斜面端的楔角设置为7.2-9.3度；该基圆的中心厚度设置为3.2～4.8mm。

本发明还提供一种带有C型非球面透镜的光纤耦合器，包括两个对应设置的C型非球面透镜，两个C型非球面透镜的非球面端位于内侧对应设置，两个C型非球面透镜的楔形斜面端均位于外侧，且位于外侧的楔形斜面端处还均设置有对应贴放的滤光片，两侧滤光片上均相应连接光纤。

进一步地，两个C型非球面透镜的外部还包裹有外层玻璃套管，通过该外层玻璃套管将内侧的两个C型非球面透镜固定，而该外层玻璃套管的两侧还安装有固定玻璃套管，通过两侧的固定玻璃套管将滤光片及光纤固定。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明中用于光纤耦合器的透镜设置为C型非球面透镜，其一端面为楔形斜面，另外一端面则设置为非球面，并且设置该非球面的具体方程式以及赋予具体数值，经过试验验证，现有技术中的球面透镜或非球面透镜的信息损耗值普遍在0.2-0.3dB，而使用本发明的透镜，其信息损耗值仅在0.05dB左右，信息损耗的幅度大大降低，可真正用于5G技术，发挥5G技术的特点，并且可进一步用于6G技术，而且本发明的透镜大小适中，安装方便，非常适合推广生产。

附图说明

图1为本发明中C型非球面透镜结构图；

图2为本发明中光纤耦合器结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种C型非球面透镜，包括透明状基圆1，该基圆1的一端面设置为倾斜的楔形斜面端2，另一端面则设置为非球面端3；本实施例中基圆1楔形斜面端2的楔角设置为7.2-9.3度；该基圆1的中心厚度设置为3.2～4.8mm；且该非球面端3的方程式如下：

该方程式中，R为基圆1半径，K为非球面系数，A₂、A₄、A₆、A₈和A₁₀均为非球面高次项系数，Y为方程中的变量值。(补充代表含义)。

本实施例中，基圆1的半径R设置范围为1.5～2mm；K值的设置范围为-0.129～-0.197；A₂值的设置范围为2.01～2.98E-04；A₄值的设置范围为2.01～2.89E-03；A₆值的设置范围为-3.59～-4.78E-03；A₈值的设置范围为-0.003～-0.11；A₁₀值的设置范围为-0.001～-0.11；所述的Y值遵循方程设置为0～0.90。

具体的，本实施例中，具体设置基圆1半径R设置为1.85；所述K值设置为-0.162；所述的A₂值设置为2.11E-04；所述的A₄值设置为2.52E-03；所述的A₆值设置为-4.23E-03；所述的A₈值设置为-0.025；所述的A₁₀值设置为0。

将上述设置的数值赋予至非球面端的方程式中，可得到一具体的非球面结构，并将该C型非球面透镜4安装至光纤耦合器中，两个C型非球面透镜4的非球面端3位于内侧对应设置，两个C型非球面透镜4的楔形斜面端2均位于外侧，且位于外侧的楔形斜面端2处还均设置有对应贴放的滤光片5，两侧滤光片5上均相应连接光纤6；设置好两个C型非球面透镜4的对应位置。

两个C型非球面透镜4的外部还包裹有外层玻璃套管7，通过该外层玻璃套管7将内侧的两个C型非球面透镜4固定，而该外层玻璃套管7的两侧还安装有固定玻璃套管8，通过两侧的固定玻璃套管8将滤光片5及光纤6固定。

整体光纤耦合器设置完成，可通过实施例的光纤耦合器和现有技术中的球面透镜来进行对比试验，其试验结果如下：

表1

由表1可以看出，现有技术的球面方程和非球面方程中，信号经过光纤耦合器的损耗值均在0.2-0.3dB，而本实施中的光纤耦合器中，其损耗值仅为0.05dB，信息损耗大大降低。

发明中用于光纤耦合器的透镜设置为C型非球面透镜，其一端面为楔形斜面，另外一端面则设置为非球面，并且设置该非球面的具体方程式以及赋予具体数值，经过试验验证，现有技术中的球面透镜或非球面透镜的信息损耗值普遍在0.2-0.3dB，而使用本发明的透镜，其信息损耗值仅在0.05dB左右，信息损耗的幅度大大降低，可真正用于5G技术，发挥5G技术的特点，并且可进一步用于6G技术，而且本发明的透镜大小适中，安装方便，非常适合推广生产。

上述具体实施方式只是本发明的一个优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利要求范围的，凡依据本发明申请专利保护范围内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.一种C型非球面透镜，其特征在于：包括透明状基圆(1)，该基圆(1)的一端面设置为倾斜的楔形斜面端(2)，另一端面则设置为非球面端(3)。

2.根据权利要求1所述的一种C型非球面透镜，其特征在于：所述基圆(1)非球面端(3)的方程式如下：

其中，R为基圆(1)半径，K为非球面系数，A₂、A₄、A₆、A₈和A₁₀均为非球面高次项系数，Y为高次项参数。

3.根据权利要求2所述的一种C型非球面透镜，其特征在于：所述的基圆(1)半径R设置为1.5～2mm；所述K值设置为-0.129～-0.197；所述的A₂值设置为2.01～2.98E-04；所述的A₄值设置为2.01～2.89E-03；所述的A₆值设置为-3.59～-4.78E-03；所述的A₈值设置为-0.003～-0.11；所述的A₁₀值设置为-0.001～-0.11；所述的Y值遵循方程设置为0～0.90。

4.根据权利要求1所述的一种C型非球面透镜，其特征在于：所述基圆(1)楔形斜面端(2)的楔角设置为7.2-9.3度；该基圆(1)的中心厚度设置为3.2～4.8mm。

5.一种带有权利要求1-4任意一项C型非球面透镜的光纤耦合器，其特征在于：包括两个对应设置的C型非球面透镜(4)，两个C型非球面透镜(4)的非球面端(3)位于内侧对应设置，两个C型非球面透镜(4)的楔形斜面端(2)均位于外侧，且位于外侧的楔形斜面端(2)处还均设置有对应贴放的滤光片(5)，两侧滤光片(5)上均相应连接光纤(6)。

6.根据权利要求5所述的光纤耦合器，其特征在于：两个C型非球面透镜(4)的外部还包裹有外层玻璃套管(7)，通过该外层玻璃套管(7)将内侧的两个C型非球面透镜(4)固定，而该外层玻璃套管(7)的两侧还安装有固定玻璃套管(8)，通过两侧的固定玻璃套管(8)将滤光片(5)及光纤(6)固定。

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