CN204129254U - 基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器，能够在提高光接收面积的同时，保证光信号以高光束质量保真长程传输。本实用新型所述光采样器中，多模光纤接收端面与多模光纤自成像整形段连接，多模光纤自成像整形段的输出端为锥形光纤等熵整形段的输入端，单模光纤传输段的输入端为锥形光纤等熵整形段的输出端，单模光纤传输段的输出端与光示波器连接。单模光纤传输段采用严格单模光纤，可保证光信号以高光束质量保真长程传输。本实用新型输入光信号可以是连续光信号或者脉冲光信号，可以克服单模光纤采样器光接收面积过小和多模光纤采样器传输保真距离过短的不利条件，结构简单，使用效果好。

Description

基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器

技术领域

本实用新型属于利用多模光纤和单模光纤实现光信号的高效、保真采样的领域，具体涉及一种基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器。

背景技术

目前普遍采用的光纤光采样器主要包括单模光纤光采样器和多模光纤光采样器，典型的光采样方法包括近场采样和远场采样。单模光纤光采样器所采用的单模光纤纤芯直径较小，典型值在十微米以下，能够保证严格单横模，从而实现长程保真传输。但是，单模光纤纤芯直径小导致端面的光接收面积很小，应用于近场采样时接收的光信号偏弱，应用于远场采样时，受限于光学系统的光束质量，焦斑尺寸往往大于光纤芯径，只能接收部分光信号。多模光纤光采样器所采用的多模光纤纤芯直径较大，典型值为数十至数百微米，可大大增加光接收面积，应用于近场采样时可提高信号强度，应用于远场采样时容易实现光束整体采样。但是，多模光纤中支持多个横模，输出光束质量差，模式色散限制了光信号保真传输的距离，改变了宽带超短脉冲的时谱特性，不利于光信号的保真测量。

发明内容

为克服单模光纤光采样器光接收面积过小和多模光纤光采样器保真传输距离短及光束质量差的缺点，本实用新型提供一种基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器。本实用新型通过对现有的单模光纤和多模光纤进行长度优化设计、拉锥比优化设计、熔融拉锥工艺处理以及熔接集成工艺处理，在保证光信号高光束质量保真长程传输的同时，大大提高光接收面积，可以实现远场整体光采样。

本实用新型的基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器含有多模光纤接收端面、多模光纤自成像整形段、锥形光纤等熵整形段、单模光纤传输段和光示波器；多模光纤接收端面为光信号注入端，可置于近场做局部采样或者置于远场做整体采样，为提高透过率可镀减反膜；多模光纤自成像整形段将接收到的光信号在较短长度内低损和保真地向后传输；锥形光纤等熵整形段实现光信号模场从多模到单模的等熵变换，并将光信号以较低的损耗从多模光纤耦合进入单模光纤传输段；单模光纤传输段将光信号以高光束质量长程保真传输至光示波器；光示波器对光信号的特性进行测量和分析。

本实用新型的基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器的工作原理是：近场或者远场光束经多模光纤接收端面耦合进入多模光纤自成像整形段，多模光纤为单包层结构，包层光经高折射率外包层或者涂覆层耗散，采样的信号光在多模光纤的纤芯中线性传输。由于多模光纤中多横模的模间干涉，光信号传输呈现自成像特征，当多模光纤自成像整形段长度为自成像长度的整数倍时，输出光场与接收端输入光场相比无失真，或者输入端大模场尺寸模式经过等熵压缩之后变换为小模场尺寸基模，最后输出光场以极低的损耗耦合进单模光纤中。最后光场经单模光纤以高光束质量保真地长程传输至光示波器进行光信号的测量和分析。

本实用新型的基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器中的多模光纤自成像整形段和锥形光纤等熵整形段的长度可以根据实际应用需求进行优化。在多模光纤接收端面可以镀减反膜以进一步提高接收光功率，或者镀双色膜以选择特定波段。

本实用新型的基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器的输入光信号可以是连续光信号或者脉冲光信号。

本实用新型的基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器的终端测量设备可以是光示波器，也可以是光谱分析仪、激光能量计和激光功率计。

本实用新型的基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器在保证光信号以高光束质量保真长程传输的同时，提高了光接收面积，可以实现远场整体光采样，结构简单，使用效果好。

附图说明

图1为本实用新型的基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器的实施例1的结构框图；

图中,1.多模光纤接收端面     2.多模光纤自成像整形段     3. 锥形光纤等熵整形段     4.单模光纤传输段     5.光示波器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1

图1中，本实用新型的基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器含有多模光纤接收端面1，多模光纤自成像整形段2，锥形光纤等熵整形段3，单模光纤传输段4以及光示波器5。其连接关系是：多模光纤接收端面1与多模光纤自成像整形段2连接，多模光纤自成像整形段2的输出端为锥形光纤等熵整形段3的输入端，单模光纤传输段4的输入端为锥形光纤等熵整形段3的输出端，单模光纤传输段4的输出端与光示波器5连接。

本实施例的工作过程是：光信号经多模光纤接收端面1耦合进入多模光纤自成像整形段2，经优化长度的多模光纤传输至多模光纤自成像整形段2的输出端，亦即锥形光纤等熵整形段3的输入端，单模光纤传输段4的输入端为锥形光纤等熵整形段3的输出端，通过优化设计的锥形区域的长度和纤芯直径变化率实现光场的等熵整形和低损耦合，使得单模光纤传输段4获得完整的光信号，最后将光信号传输至光示波器5进行测量与分析。

Claims (2)

1.一种基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器，其特征在于：所述的基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器含有多模光纤接收端面（1），多模光纤自成像整形段（2），锥形光纤等熵整形段（3），单模光纤传输段（4）以及光示波器（5）；其连接关系是，多模光纤接收端面（1）与多模光纤自成像整形段（2）连接，多模光纤自成像整形段（2）的输出端为锥形光纤等熵整形段（3）的输入端，单模光纤传输段（4）的输入端为锥形光纤等熵整形段（3）的输出端，单模光纤传输段（4）的输出端与光示波器（5）连接。

2.根据权利要求1所述的基于多模光纤接收和单模光纤传输的光采样器，其特征在于：所述多模光纤接收端面（1）上镀有减反膜或者双色膜。