CN116299872A - 一种小光斑光纤准直器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小光斑光纤准直器，包括透镜、玻璃管、光纤和折射率匹配液；透镜呈设置在玻璃管内的一侧，透镜的入光端面和出光端面均镀增透膜；光纤设置在玻璃管内的另一侧，光纤的光纤头正对透镜的入光端面，光纤头的端面与透镜的入光端面为相互平行的0°端面；折射率匹配液设置在透镜的入光端面与光纤头的端面之间，透镜与光纤头通过光学胶水粘接固定在玻璃管内。本发明公开了一种小光斑光纤准直器的制作方法，通过使用渐变折射率透镜对光束进行准直，渐变折射率透镜和光纤头采用0°的端面避免产生点精度，用折射率匹配液和渐变折射率透镜两端镀膜的方式能够提高回波损耗。
Description
技术领域
本发明涉及光纤准直器技术领域，具体是一种小光斑光纤准直器及其制作方法。
背景技术
光通信成为当今信息社会不可或缺的一部分，光纤准直器是光通信系统中一个关键且基础的光无源器件，被设计到其他光无源器件或光传感系统内，它不仅具有将发散光束转换成平行的高斯光束的功能，而且具有将平行光束会聚到某一光学平面上并高效耦合到光纤内的功能，通过把光纤输出的光经过准直透镜转化成一束平行光，进行低损耗的耦合，这种结构设计可以提高光传输的性能。光通讯器件(如：光隔离器、光开关，波分复用器等)内都会使用到光纤准直器，所以光纤准直器的研究在整个光通讯行业非常重要。
回波损耗、插入损耗、工作距离、光斑大小、点精度都是光纤准直器的重要性能，目前在光通信中光纤准直器的应用较多，通常在设计时主要考虑插入损耗和回波损耗的要求，较少考虑工作距离处的光斑大小和点精度。现有大多数光纤准直器采用端面为8°倾斜角的形式来提高回波损耗，但会导致点精度的产生。并且还需要对光纤出光端面和透镜的入光端面进行8°角的打磨，光纤和透镜制作复杂，同时在光纤准直器组装时，因为倾斜角的存在，对光纤和透镜端面对准时的精准度要求较高，对组装操作要求也更高。
发明内容
本发明的目的是提供一种小光斑光纤准直器及其制作方法，通过选用光纤头的端面与透镜的入光端面相互平行的0°端面的结构，可减小点精度便于加工组装，并且通过添加折射率匹配液来改变间隙介质折射率和透镜两端镀增透膜的方式提高光纤准直器的回波损耗度。
本发明的技术方案是：一种小光斑光纤准直器，包括透镜、玻璃管、光纤和折射率匹配液；透镜设置在所述玻璃管内的一侧，透镜的入光端面和出光端面均镀增透膜；光纤设置在所述玻璃管内的另一侧，光纤的光纤头正对所述透镜的入光端面，光纤头的端面与透镜的入光端面为相互平行的0°端面；折射率匹配液设置在透镜的入光端面与光纤头的端面之间，所述透镜与光纤头通过光学胶水粘接固定在所述玻璃管内。
优选的，所述光纤为单模保偏光纤。
优选的，所述透镜为径向渐变折射率透镜。
优选的，所述光学胶水为紫外固化胶水。
优选的，所述透镜的入光端面和出光端面所镀增透膜的透过率T≥99.75％。
优选的，所述光纤插入毛细管中，所述毛细管通过光学胶水粘接固定在玻璃管内的另外一端。
本发明还公开了一种基于上述小光斑光纤准直器的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，切割透镜、玻璃管和毛细管的端面，其中透镜入光端面和毛细管的端面为相互平行的0°端面；
步骤二，将透镜放入玻璃管内的一端用光学胶水固化，将玻璃管固定在五维调整架上；
步骤三，剥去光纤的保护套和涂层，保留纤芯，切割出平整的端面，切割后纤芯长度等同于所述毛细管的长度；
步骤四，将纤芯穿入毛细管中用光学胶水固化后得到纤芯和毛细管的复合结构，对该复合结构进行打磨，固定在步骤二中所述的五维调整架上；
步骤五，在装有透镜的玻璃管中加入折射率匹配液；
步骤六，将复合结构放入玻璃管的另外一端，调整光路使出射光斑位于光束扫描仪的中心；
步骤七，调节透镜与光纤头之间的距离，当光斑满足设计要求时，用光学胶水粘接玻璃管和毛细管，使用紫外固化灯使光学胶水固化，完成准直器的制作。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中透镜采用0°的入射面并与光纤的0°端面平行，能够避免产生点精度，使制作工艺简化，采用添加折射率匹配液和透镜两端镀增透膜的方式可以更好的提高所设计的小光斑光纤准直器的回波损耗。
2、本发明通过添加折射率匹配液、改变透镜的长度、间隙的距离可使所设计的光纤准直器光斑减小。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1，对本发明的具体实施方式进行详细描述。在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供一种小光斑光纤准直器，包括透镜1、玻璃管3、光纤5和折射率匹配液6；透镜1设置在玻璃管3内的一侧，透镜1的入光端面8和出光端面7均镀增透膜；光纤5设置在玻璃管3内的另一侧，光纤5的光纤头9正对透镜1的入光端面8，光纤头9的端面与透镜1的入光端面8为相互平行的0°端面；折射率匹配液6设置在透镜1的入光端面8与光纤头9的端面之间，透镜1与光纤头9通过光学胶水2粘接固定在玻璃管3内。
本实施例中，通过渐变折射率透镜对光束进行准直中，透镜和光纤头采用0°的端面避免产生点精度，通过在透镜1与光纤头9之间注入折射率匹配液6并在透镜1两端镀增透膜的方式，能够提高回波损耗；其中，透镜、玻璃管、光纤、毛细管通过光学胶水分别进行粘结，并且通过五维调整架和光束扫描仪使出射光斑位于光束扫描仪中心，移动五维调整架使光斑满足设计要求，最后通过玻璃管和光学胶水的配合对光纤、折射率匹配液、透镜进行固定和封装。
具体的，光纤5为单模保偏光纤。
进一步的，透镜1为径向渐变折射率透镜，根据其特性可以采用适当的截距来使光线汇聚或者平行，实现光纤准直器的准直功能。
具体的，光学胶水2为紫外固化胶水。
更进一步的，为了能够提高光纤准直器的回波损耗，因此将所述增透膜选用透过率T≥99.75％的增透膜，本申的设计主要用于350-1750nm的光波段。
更进一步的，为了便于将光纤5插入到玻璃管3内进行固定，因此在光纤5的外侧通过光学胶水2粘接固定毛细管4，并将毛细管4通过光学胶水2粘接固定在玻璃管3内。
本发明使用单模保偏光纤将激光传入渐变折射率透镜中，使用玻璃管固定单模保偏光纤的光纤头和渐变折射率透镜的位置以及使用五维调整架和光束扫描仪调整两者之间的距离，采用渐变折射率透镜对光束进行准直中，渐变折射率透镜和光纤头采用0°的端面避免产生点精度，采用两端镀膜和添加折射率匹配液的方式来提高回波损耗，并且通过添加折射率匹配液、控制透镜截距及间隙距离还能够实现减小光纤准直器的光斑的作用。
其中，透镜截距选择合适的透镜长度；
间隙距离可采用以下方式控制：先把渐变折射率透镜和玻璃管的一端用光学胶水进行固定，将固定好的带有渐变折射率透镜的玻璃管固定在五维调整架上，光纤头对准在玻璃管内的另外一端也固定在五维调整架上，使出射光斑投射在光束扫描仪上，移动调整架旋钮，使出射光斑位于扫描仪的中心，继续转动调整架旋钮，当光斑满足设计要求时，固定光纤头。
实施例2
本实施例提供一种基于上述小光斑光纤准直器的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，根据制作要求切割透镜1、玻璃管3和毛细管4的端面，其中透镜入光端面8和毛细管4的端面为相互平行的0°端面；
步骤二，将透镜1放入玻璃管3内的一端用光学胶水2固化，将玻璃管3固定在五维调整架上；
步骤三，剥去光纤5的保护套和涂层，保留纤芯，使用光纤切割刀切割出平整的端面，切割后纤芯长度等同于所述毛细管4的长度；
步骤四，将纤芯穿入毛细管4中用光学胶水2固化后得到纤芯和毛细管4的复合结构，对该复合结构进行打磨，固定在步骤二中所述的五维调整架上；
步骤五，在装有透镜1的玻璃管3中加入折射率匹配液6；
步骤六，将复合结构放入玻璃管3的另外一端，调整光路使出射光斑位于光束扫描仪的中心；
步骤七，调节透镜1与光纤头9之间的距离，当光斑满足设计要求时，用光学胶水2粘接玻璃管3和毛细管4，使用紫外固化灯使光学胶水2固化，完成准直器的制作。
以上公开的仅为本发明的较佳地几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种小光斑光纤准直器，其特征在于，包括：
玻璃管(3)；
透镜(1)，设置在所述玻璃管(3)内的一侧，透镜(1)的入光端面(8)和出光端面(7)均镀增透膜；
光纤(5)，设置在所述玻璃管(3)内的另一侧，光纤(5)的光纤头(9)正对所述透镜(1)的入光端面(8)，光纤头(9)的端面与透镜(1)的入光端面(8)为相互平行的0°端面；
折射率匹配液(6)，设置在透镜(1)的入光端面(8)与光纤头(9)的端面之间，所述透镜(1)与光纤头(9)通过光学胶水(2)粘接固定在所述玻璃管(3)内。
2.根据权利要求1所述的一种小光斑光纤准直器，其特征在于，所述光纤(5)为单模保偏光纤。
3.根据权利要求1所述的一种小光斑光纤准直器，其特征在于，所述透镜(1)为径向渐变折射率透镜。
4.根据权利要求1所述的一种小光斑光纤准直器，其特征在于，所述光学胶水(2)为紫外固化胶水。
5.根据权利要求1所述的一种小光斑光纤准直器，其特征在于，所述透镜(1)的入光端面(8)和出光端面(7)所镀增透膜的透过率T≥99.75％。
6.根据权利要求1所述的一种小光斑光纤准直器，其特征在于，所述光纤(5)插入毛细管(4)中，所述毛细管(4)通过光学胶水(2)粘接固定在玻璃管(3)另一端的内侧。
7.一种根据权利要求6所述的小光斑光纤准直器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，切割透镜(1)、玻璃管(3)和毛细管(4)的端面，其中透镜入光端面(8)和毛细管(4)的端面为相互平行的0°端面；
步骤二，将透镜(1)放入玻璃管(3)内的一端用光学胶水(2)固化，将玻璃管(3)固定在五维调整架上；
步骤三，剥去光纤(5)的保护套和涂层，保留纤芯，切割出平整的端面，切割后纤芯长度等同于所述毛细管(4)的长度；
步骤四，将纤芯穿入毛细管(4)中用光学胶水(2)固化后得到纤芯和毛细管(4)的复合结构，对该复合结构进行打磨，固定在步骤二中所述的五维调整架上；
步骤五，在装有透镜(1)的玻璃管(3)中加入折射率匹配液(6)；
步骤六，将复合结构放入玻璃管(3)的另外一端，调整光路使出射光斑位于光束扫描仪的中心；
步骤七，调节透镜(1)与光纤头(9)之间的距离，当光斑满足设计要求时，用光学胶水(2)粘接玻璃管(3)和毛细管(4)，使用紫外固化灯使光学胶水(2)固化，完成准直器的制作。
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