CN202693842U - 双曲率透镜光纤 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双曲率透镜光纤，其与半导体激光器进行耦合，所述双曲率透镜光纤的一端形成有四棱锥结构，该四棱锥结构具有四个端面，每两个相邻的端面之间形成有棱条，该四棱锥结构的顶端形成有双曲率透镜。利用本实用新型的双曲率透镜光纤可使耦合效率达到高于85%，且将反射出的光以与光纤轴线成一定角度的方向射出，很好的保护了PUMP激光器，延长了激光器的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双曲率透镜光纤，特别是指一种用于与980纳米半导体激光器耦合的双曲率透镜光纤。
背景技术
半导体激光器（LD）由于其物理结构的特殊性，发出的激光光束是一种椭圆的高斯光束。高斯光束球面波阵面的曲率中心并不在圆心，而是随传播距离Z的变化而不断变化，光强属于高斯分布，同时，高斯光束在纵向方向发散程度不一样，平行于X轴方向，发散速度比较缓慢，而在平行于Y轴方向，光束发散的速度非常快。
光纤耦合技术是影响光纤系统的关键技术，光纤微透镜则是光纤耦合的关键部件。半导体激光器与单模光纤的耦合实质上是模场的匹配问题。半导体激光器发出的光耦合进入光纤中的光越多，光纤通信传输的距离就越远，中继距离就越远。因此提高激光器与光纤的耦合效率是增加中继距离的一个非常重要的手段。由于激光器在垂直与截平面方向有较大的发散光束角，所以，简单的套筒式耦合无法获得较高的耦合效率，为了减小两者间的耦合损耗，激光器的模场半径应与光纤的模场半径相互匹配，这可以通过在两者之间使用透镜来实现。迄今为止，已有用多种不同形状的透镜进行模式匹配的方法，如柱状，半球，四角锥形半椭圆，共焦透镜法及柱状与自聚焦透镜组合法等。对于楔形柱状透镜光纤，相当于在平端光纤面上加了一个微透镜柱，起到一个传输因子的作用。在XZ截面结构与锥形光纤结构一致，通过调整曲率半径与激光器模场半径相匹配，不仅可以减少相位不匹配带来的耦合损失，而且减少了模场半径不匹配带来的耦合损失，提高耦合效率，YZ截面则维持光纤材料原有模场半径。
如图1所示，目前楔形柱状透镜光纤6主要用于980nmPUMP（泵浦）激光器5对光纤的耦合，针对细长形光斑激光器具有可达70%以上的耦合效率。激光器发出的光一部分在楔形光纤表面发生反射，反射回来的光沿原路直接打到激光器上，容易造成激光器的损伤，影响激光器的使用寿命。
而且70%耦合效率往往无法满足高功率PUMP激光器耦合要求，这就对透镜光纤YZ截面相对激光器模场的匹配提出了新的要求；同时随着功率的提升从透镜表面反射回来的激光对激光器使用寿命的影响也加大，透镜表面的发射也成为了急需解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种能提高耦合效率并降低对激光器使用寿命影响的双曲率透镜光纤。
为达到上述目的，本实用新型提供一种双曲率透镜光纤，其与半导体激光器进行耦合，所述双曲率透镜光纤的一端形成有四棱锥结构，该四棱锥结构具有四个端面，每两个相邻的端面之间形成有棱条，该四棱锥结构的顶端形成有双曲率透镜。
所述棱条及四个端面向光纤相对于所述双曲率透镜的另一端方向斜向外延伸，其中相邻的两个端面相对于该两个端面之间的棱条对称，且该两个端面的面积均大于另外两个端面的面积。
所述双曲率透镜的球心至所述双曲率透镜的顶点的连线与光纤轴线呈一夹角。
所述双曲率透镜光纤具有包层，所述双曲率透镜光纤远离所述双曲率透镜的一端的包层外涂有涂覆层，该涂覆层靠近所述双曲率透镜的一端与该双曲率透镜之间间隔有距离。
利用本实用新型的双曲率透镜光纤可使耦合效率达到高于85%，且将反射出的光以与光纤轴线成一定角度的方向射出，很好的保护了PUMP激光器，延长了激光器的使用寿命，又避免采用镀膜方案而带来的良率不高及工艺不稳定，成本高的问题。
附图说明
图1为现有技术楔形光纤与PUMP激光器的耦合示意图；
图2为本实用新型双曲率透镜光纤立体示意图；
图3为本实用新型双曲率透镜光纤侧面示意图；
图4为图3转过90度的示意图；
图5为本实用新型双曲率透镜光纤与PUMP激光器的耦合示意图。
具体实施方式
为便于对本实用新型的结构及达到的效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳实施例详细说明如下。
如图2至图4所示，本实用新型的双曲率透镜光纤1的一端根据产品规格要求不同形成有指定参数的四棱锥结构，该四棱锥结构具有四个端面3，每两个端面3之间形成有棱条30，该棱条30及该四个端面3向光纤另一端方向斜向外延伸，由于该四个端面3与光纤轴线的夹角不同，故各端面3与光纤外周围相交形成曲率不同的弧线，如图3与图4中所示的弧线31、32，其中相邻的两个端面相对于该两个端面之间的棱条对称，且该两个端面的面积均大于另外两个端面的面积。本实用新型中四棱锥结构的顶端通过热制或磨制形成有指定参数的双曲率透镜2，双曲率透镜2的球心至双曲率透镜2的顶点连线与光纤轴线呈一定角度4放置，该双曲率透镜光纤1具有包层，包层外涂有涂覆层，按照产品规格要求在光纤的双曲率透镜一端，剥除指定长度的涂覆层，裸露出包层，即该涂覆层靠近双曲率透镜的一端与该双曲率透镜之间有规定长度的间隔。
本实用新型根据不同半导体激光器管芯的发散角度可调整双曲率透镜的制作参数，从而达到光纤激光线模场完全匹配，解决了楔形透镜仅在XZ截面方向能够调节，而YZ截面方向无法进行调节的弊病。如图5所示，利用本实用新型的双曲率透镜光纤可使耦合效率达到高于85%，且将反射出的光以与光纤轴线成一定角度的方向射出，很好的保护了PUMP激光器，延长了激光器的使用寿命，又避免采用镀膜方案而带来的良率不高及工艺不稳定，成本高的问题。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种双曲率透镜光纤，其与半导体激光器进行耦合，其特征在于，所述双曲率透镜光纤的一端形成有四棱锥结构，该四棱锥结构具有四个端面，每两个相邻的端面之间形成有棱条，该四棱锥结构的顶端形成有双曲率透镜。
2.如权利要求1所述的双曲率透镜光纤，其特征在于，所述棱条及四个端面向光纤相对于所述双曲率透镜的另一端方向斜向外延伸，其中相邻的两个端面相对于该两个端面之间的棱条对称，且该两个端面的面积均大于另外两个端面的面积。
3.如权利要求1所述的双曲率透镜光纤，其特征在于，所述双曲率透镜的球心至所述双曲率透镜的顶点的连线与光纤轴线呈一夹角。
4.如权利要求1所述的双曲率透镜光纤，其特征在于，所述双曲率透镜光纤具有包层，所述双曲率透镜光纤远离所述双曲率透镜的一端的包层外涂有涂覆层，该涂覆层靠近所述双曲率透镜的一端与该双曲率透镜之间间隔有距离。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 201220107836 CN202693842U (zh) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | 双曲率透镜光纤 |
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Publications (1)
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| CN202693842U true CN202693842U (zh) | 2013-01-23 |
Family
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103246026A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-08-14 | 长春理工大学 | 一种新型的光纤微透镜结构 |
| CN107290829A (zh) * | 2016-04-13 | 2017-10-24 | 三菱电线工业株式会社 | 光纤石英块接合构造及其制造方法 |
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2012
- 2012-03-21 CN CN 201220107836 patent/CN202693842U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103246026A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-08-14 | 长春理工大学 | 一种新型的光纤微透镜结构 |
| CN107290829A (zh) * | 2016-04-13 | 2017-10-24 | 三菱电线工业株式会社 | 光纤石英块接合构造及其制造方法 |
| CN107290829B (zh) * | 2016-04-13 | 2020-10-30 | 三菱电线工业株式会社 | 光纤石英块接合构造及其制造方法 |
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