CN2090539U - 用于光纤束特性测量的光学适配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种光纤束特性测量的光学适配 器，用于光纤传象束和传光束的光谱透过率、白光透 过率及数值孔径的测量，它将两个套筒内各自安装自 聚焦透镜后连接在一起，从而保证测量光纤束透过率 时入射光孔径角与光纤束数值孔径相匹配。本实用 新型结构简单、操作方便、不仅能克服现有光纤束特 性测量技术中存在的原理误差，而且使光源一探测 器、光源一光纤束之间的耦合方便且可靠。

Description

本实用新型涉及一种光学元件，具体为一种光学适配器，可用于光纤传象束和传光束（统称光纤束）的光谱透过率、白光透过率及数值孔径的测量。

根据图1和光纤束数值孔径的公式：

NA＝n_OSinθc＝ $\sqrt{n_2^1-n_2^2}$

可知当人射光的入射角θi＞θc＝Sin^－1（NA／n_O）时，它将成为辐射模而不能在光纤中传输。也就是说，只有当θi＜θc的入射光才能在光纤中传输。另外，即使小于θc的入射光其入射度θi不同，在光纤中激励的传输导模也不同，而不同导模的传输损耗是不同的。一般来说，低阶模传输损耗小，高阶模损耗大，也就是说，入射光孔径角的大小将直接影响光纤束透过率的测量结果。当入射光孔径角偏大时，尤其是当θi＞θc时，透过率将偏小，而用准直光（θi＝0）测量时，透过率偏大。在测量光纤束的数值孔径时，也必须保证θi＞θc，否则测量得到的数值孔径值将会偏小。因此测量光纤束透过率和数值孔径时都必须限定入射光孔径角。

目前在光纤束透过率测量中大都忽略了入射光孔径角与光纤束数值孔径之间的关系。国内某些单位采用准值光源的一般光学元件透过率的测量方法，但所测光纤束透过率偏大。国外的一些报道中，例如1979年8月27～30日在美国加州San  Diego召开的成像仪器工程师学会专题会第23届年会上发表的“相干纤维光学测试技术”（Coherent  Fiber  Qptics  Test  Techniques）一文及美国政府AD报告（AD－881  276／0）中“改进的光纤束研究进展”（Σ  xploratory  Development  of  Improved  Optical  Fiper  Bundles）一文中提到光纤束透过率时，虽然采用了非准直光，但也未涉及入射光孔径角的影响，因而使其测量结果存在一定误差。

本实用新型的目的在于为避免上述不足而设计的用于光纤束特性测量的光学适配器。为保证测量光纤束透过率时入射光孔径角与光纤束数值孔径相匹配，测量光纤束数值孔径时，保证入射光孔径角大于光纤束数值孔径相对应的角度θc，从而克服现有测量技术中所带来的原理误差，同时又可使光源探测器，光源－光纤束之间的耦合方便及可靠。

本实用新型的目的是通过以下措施达到：将两个长度为四分之一周期的自聚焦透镜分别安装在两个套筒内的一端，两个套筒相互连接成一体。在两套筒内，两个自聚焦透镜之间装有固定套，套筒一端连接有耦合器，两个套筒各自一端装有压片。

下面结合附图对本实用新型做详细说明：

图1是光线入射角与光纤数值孔径的关系示意图

图2是光学适配器结构图

图3是使用本方案实施例的光路图

将两个自聚焦透镜L1和L2分别安装在套筒B1和B2内的一端，装配时应保证它们有较高的同心度。两个套筒的直径与长度均视需要适当选择，自聚焦透镜L₁和L₂的长度均为四分之一周期。透镜L₁的数值孔径可任意选取，但透镜L₂的数值孔径应与待测光纤束数值孔径相等或近似。实际上L₁和L₂的数值孔径不同，其周期不同，因而焦距也不同。但这只对L₁前端面上入射光斑直径与L₂后端面上出射光斑直径的比值有影响，而对L₂的出射光孔径角无影响。因此只要L₂的数值孔径等于或近似于光纤束的数值孔径就一定会保证所要求的测量条件：使光纤束的入射光孔径角与光纤束数值孔径向匹配。

采用本实用新型的光学适配器不仅保证了测量条件合理，使用方便，而且容易保证较精确的重复定位，当采用显微物镜来保证上述孔径角匹配的条件时，必须保证入射到显微物镜的光束孔径大于显微物镜的有效孔径及测量中光纤束入射端面或光电探测器端面必须处于显微物镜后焦点附近，即必须准确定位。而当测量不同数值孔径的光纤束时必须更换相应的显微物镜，这样因其焦距改变，必须大幅度地调整光纤束入射端面和探测器端面的位置，这为光纤束端面和探测器端面的定位带来一定的困难，而采用本方案的光学适配器则方便得多。由于四分之一周期自聚焦透镜L₁L₂的焦点在其两端面上，因此只需保证入射光斑位于L₁前端面中心，则出射光斑必定位于L₂的后端面中心，测量时光纤束入射端面和探测器端面只要顶在L₂后端面的压片13上且与L₂基本同心即能保证较精确的重复定位。保证入射光斑位于L₁前端面中心的条件只要该光学适配器与市场上已有的三维或五维维调架相配合即能实现。两个套筒B₁B₂的连接方式可采用螺纹或其它方式。如果被测光纤束的数值孔径改变，只需更换套筒B₂（内装所需数值孔径的自聚焦透镜）即可，不需调整其它任何部分。

图4是采用本实用新型实施例的光路示意图。其中光学适配器的两个套筒B₁B₂外径为6mm，自聚焦透镜L₁L₂的直径为1.8mm和2.0mm。使用时将光学适配器插入微调架的孔中。测量时可将光纤束端面和光电探测头插入耦合器件15即可。套筒14用来固定自聚焦透镜，以免轴向窜动。

本实用新型结构简单，操作方便，不仅能克服现有光纤束特性测量技术中存在的原理误差，而且使光源一探测器、光源一光束之间的耦合方便及可靠。该实用新型也适用于光纤束数值孔径等其它性能参数的测量。

附图说明：

1－溴钨灯    2－聚光镜    3－可变光阑    4－滤光片盘    5－步进电机    6－准直透镜    7－调制盘    8－调制电机    9－小孔光阑    10－五维微调架    11－光学适配器    12－压片    13－压片    14－固定套筒    15－耦合器件

L₁L₂－自聚焦透镜 B₁B₂－套筒。

Claims (2)

1、一种用于光纤束特性测量的光学适配器，其特征在于将两个长度为四分之一周期的自聚焦透镜L₁L₂分别安装在两个套筒B₁B₂的一端，两个套筒相互连成一体。

2、如权利要求1所述的光学适配器，其特征在于为测量不同数值孔径的光纤束将套筒B₂设计为可更换的，使其中L₂的NA与光纤束数值孔径近似相等。