CN209803382U

CN209803382U - 一种高性能的光纤准直器

Info

Publication number: CN209803382U
Application number: CN201920731274.6U
Authority: CN
Inventors: 龚磊
Original assignee: Wuhan Jiaxun Photoelectric Co Ltd
Current assignee: Wuhan Jiaxun Photoelectric Co Ltd
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2019-12-17
Anticipated expiration: 2029-05-21

Abstract

本实用新型公开一种高性能的光纤准直器，包括发射光纤准直器和接收光纤准直器；所述发射光纤准直器包括输入光纤和输入透镜组件，所述输入光纤的输出端与输入透镜组件的输入端耦合连接；所述接收光纤准直器包括输出光纤和输出透镜组件，所述输出光纤的输入端与输出透镜组件的输出端耦合连接；所述输入光纤输出的发散光信号经过输入透镜组件和输出透镜组件准直后耦合进输出光纤；所述输入透镜组件包括至少两个输入球面透镜；所述输出透镜组件包括至少两个输出球面透镜；所述输出透镜组件与输入透镜组件镜像设置；本实用新型通过将多个球面透镜进行组合，可以有效提升光纤准直器的性能；有效减少透镜像差对多通道、大光斑光信号准直和耦合的影响。

Description

一种高性能的光纤准直器

技术领域

本实用新型属于光纤通信技术领域，具体是一种高性能的光纤准直器。

背景技术

光纤准直器是光器件领域的重要基础光器件，在光通信领域有着极为广泛的应用。目前，实现光纤准直器的方式主要是通过透镜进行准直，将光纤发出的发散光准直成平行光。用于光信号准直的透镜主要有两种，分别是折射率渐变的自聚焦透镜(G-Lens)和折射率均匀的球面透镜(C-Lens)。G-Lens的折射率呈渐变分布，光信号入射和出射端均为平面，主要通过折射率的渐变来实现光信号的准直。C-Lens的折射率呈均匀分布，光信号的入射面为平面，出射面为曲面，主要通过曲面改变光传输方向实现光信号的准直。

上述两种准直透镜，在进行单通道、小光斑的光信号准直时，透镜像差比较小，可以实现较高的耦合效率。但进行多通道、大光斑的光信号准直时，由于透镜普遍存在像差，尤其是G-Lens和小曲率半径的C-Lens，像差的存在会影响光信号的准直效果，并直接影响后续光路的耦合效率，增大光器件的插入损耗。在制作多通道、大光斑的光器件时，为优化透镜的像差，提升器件的整体性能，业界普遍采用非球面透镜代替传统的G-Lens和C-Lens，但非球面透镜的加工工艺较为复杂，不利于光纤准直器的低成本制作。

现有基于单C-Lens的光纤准直器光路传输示意图如图1所示；光信号从输入光纤输入，经单个输入C-Lens准直后，传输至输出C-Lens耦合进输出光纤，完成光信号在光纤准直器之间的传输；如果光斑尺寸较小且传输通道的数目较小，可以达到较为理想的耦合效果；但如果通道数目增加，则该光学系统的像差会迅速增大，进而影响其耦合效率；如图2所示，图2为现有单C-Lens光纤准直器对于多通道光信号的耦合光斑效果图，从图2中可以看到，光斑的边缘位置一侧已经开始产生形变，这就是C-Lens的透镜像差所导致的。

公开号为CN205038369U的中国专利公开了一种新型高功率光纤准直器结构，旨在提供一种承受功率高、安全系数大、生产工序简单、易操作的新型高功率光纤准直器结构。它包括光纤、C-lens、毛细管、玻璃管、金属管；光纤固定于毛细管；光纤一端端面切平后与C-lens焊接；固定在一起的光纤、C-lens、毛细管位于玻璃管内，C-lens和玻璃管及毛细管和玻璃管，均通过导热型环氧树脂胶粘接在一起；玻璃管套在金属管内，并用导热型环氧树脂胶粘结在一起。本实用新型扩大了出射端面的光斑面积，降低端面输出光斑的能量密度十倍以上，提高了光纤准直器的承受功率和安全系数。采用毛细管、玻璃管和金属管固定，增强机械性及散热性，且生产工序简单。然而，该专利的准直器只适用于单通道、小光斑的光信号，当进行多通道、大光斑的光信号准直时，像差的存在会影响光信号的准直效果，并直接影响后续光路的偶和效率。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种高性能的光纤准直器，优化现有的基于G-Lens或C-Lens的光纤准直器，且达到光纤准直器的低成本制作要求，可提升多通道、大光斑光器件的整体性能。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种高性能的光纤准直器，包括发射光纤准直器和接收光纤准直器；所述发射光纤准直器包括输入光纤和输入透镜组件，所述输入光纤的输出端与输入透镜组件的输入端耦合连接；所述接收光纤准直器包括输出光纤和输出透镜组件，所述输出光纤的输入端与输出透镜组件的输出端耦合连接；所述输入光纤输出的发散光信号经过输入透镜组件和输出透镜组件准直后耦合进输出光纤；所述输入透镜组件包括至少两个输入球面透镜；所述输出透镜组件包括至少两个输出球面透镜；所述输出透镜组件与输入透镜组件镜像设置。

具体地，所述输入球面透镜、输出球面透镜为折射率均匀的球面透镜。

具体地，所述输入球面透镜的入射端面为平面，所述输入球面透镜的出射端面为曲率球面；所述输出球面透镜的入射端面为曲率球面，所述输出球面透镜的出射端面为平面；

所述输入球面透镜用于对输入光纤输出的发散光信号进行准直，所述输出球面透镜用于将输入球面透镜准直后的光信号耦合进输出光纤。

优选地，所述输入透镜组件包括两个球面透镜，分别为第一球面透镜和第二球面透镜。

具体地，所述第一球面透镜的入射端面与输入光纤的输出端面耦合连接；所述第二球面透镜沿输入光纤的中心轴线运动，可通过调节所述第二球面透镜与第一球面透镜的距离来调节输入透镜组件对光信号的准直效果。

优选地，所述输出透镜组件包括两个球面透镜，分别为第三球面透镜和第四球面透镜。

具体地，所述第四球面透镜的出射端面与输出光纤的输入端面耦合连接；所述第三球面透镜沿输出光纤的中心轴线运动，可通过调节所述第三球面透镜与第四球面透镜的距离来调节输出透镜组件对光信号的耦合效果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：(1)本实用新型通过将多个球面透镜进行组合，可以有效提升光纤准直器的性能；本实用新型的光纤准直器可优化多通道、大光斑光器件的损耗和通道间的指标均匀性，有效减少透镜像差对光信号准直和耦合的影响；(2)本实用新型结构简单、制作工艺简单、成本低廉，与非球面透镜技术相比，本实用新型的光纤准直器具有突出的性价比优势。

附图说明

图1为现有技术基于单C-Lens的光纤准直器的光路传输示意图；

图2为现有技术基于单C-Lens的光纤准直器对于多通道光信号的耦合光斑效果图；

图3为本实用新型实施例1一种高性能的光纤准直器的光路传输示意图；

图4为本实用新型实施例1一种高性能的光纤准直器对于多通道光信号的耦合光斑效果图；

图5为本实用新型实施例2一种高性能的光纤准直器的光路传输示意图。

图中：1、输入光纤；2、第一球面透镜；3、第二球面透镜；4、第三球面透镜；5、第四球面透镜；6、输出光纤；7、反射镜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图3所示，本实施例提供了一种高性能的光纤准直器，包括发射光纤准直器和接收光纤准直器；所述发射光纤准直器包括输入光纤1和输入透镜组件，所述输入光纤1的输出端与输入透镜组件的输入端耦合连接；所述接收光纤准直器包括输出光纤6和输出透镜组件，所述输出光纤6的输入端与输出透镜组件的输出端耦合连接；所述输入光纤1输出的发散光信号经过输入透镜组件和输出透镜组件准直后耦合进输出光纤6；所述输入透镜组件包括两个输入球面透镜；所述输出透镜组件包括两个输出球面透镜；所述输出透镜组件与输入透镜组件镜像设置。

所述输入球面透镜用于对输入光纤1输出的发散光信号进行准直，所述输出球面透镜用于将输入球面透镜准直后的光信号耦合进输出光纤6。

优选地，所述输入透镜组件包括第一球面透镜2和第二球面透镜3。

具体地，所述第一球面透镜2的入射端面与输入光纤1的输出端面耦合连接；所述第二球面透镜3的入射端面正对所述第一球面透镜2的出射端面；所述第二球面透镜3沿输入光纤1的中心轴线运动，可通过调节所述第二球面透镜3与第一球面透镜2的距离来调节输入透镜组件对光信号的准直效果。

优选地，所述输出透镜组件包括第三球面透镜4和第四球面透镜。

具体地，所述第四球面透镜的出射端面与输出光纤6的输入端面耦合连接；所述第三球面透镜4的出射端面正对所述第四球面透镜的入射端面；所述第三球面透镜4的入射端面正对所述第二球面透镜3的出射端面；所述第三球面透镜4沿输出光纤6的中心轴线运动，可通过调节所述第三球面透镜4与第四球面透镜的距离来调节输出透镜组件对光信号的耦合效果。

如图4所示，图4为本实施例的光纤准直器对于多通道光信号的耦合光斑效果图，从图4中可以看出，此时的耦合光斑呈对称的圆形分布，光学系统的像差得到了优化，这种设计有助于整体耦合效率的提升和优化；在实际应用中，所述第一球面透镜2和第二球面透镜3的球面曲率半径可以采用一致的，也可以采用不一致的，具体以实际的像差校准效果为准。若设两个球面透镜作为输入透镜组件/输出透镜组件还不足以优化光学系统的像差，可以采用更多数量的球面透镜进行组合作为输入透镜组件/输出透镜组件，以增加像差校正的变量，使得光学系统的像差得到理想的优化效果。

实施例2

如图5所示，本实施例提供了一种一种高性能的光纤准直器，与上述实施例1的区别点在于：本实施例中，所述光纤准直器的发射光纤准直器同时作为接收光纤准直器使用，所述光纤准直器内传输的光信号为多通道光信号；光信号从光纤端口输出后经过第一球面透镜2和第二球面透镜3准直后，被反射镜7反射回来，光信号的传输光路发生折返，反射回来的光信号再依次经过第二球面透镜3和第一球面透镜2耦合进光纤端口；所述光纤为多芯光纤，可采用多芯光纤中的一根或多根光纤作为输入，其余光纤作为输出光纤，有助于光路的折叠和模块整体尺寸的减小。

具体地，所述第一球面透镜2的平面端面与光纤的端口耦合连接；所述第二球面透镜3沿光纤的中心轴线运动，可通过调节所述第二球面透镜3与第一球面透镜2的距离来调节输入/输出透镜组件对光信号的准直/耦合效果。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种高性能的光纤准直器，其特征在于，包括发射光纤准直器和接收光纤准直器；所述发射光纤准直器包括输入光纤和输入透镜组件，所述输入光纤的输出端与输入透镜组件的输入端耦合连接；所述接收光纤准直器包括输出光纤和输出透镜组件，所述输出光纤的输入端与输出透镜组件的输出端耦合连接；所述输入光纤输出的发散光信号经过输入透镜组件和输出透镜组件准直后耦合进输出光纤；所述输入透镜组件包括至少两个输入球面透镜；所述输出透镜组件包括至少两个输出球面透镜；所述输出透镜组件与输入透镜组件镜像设置。

2.根据权利要求1所述的一种高性能的光纤准直器，其特征在于，所述输入球面透镜、输出球面透镜为折射率均匀的球面透镜。

3.根据权利要求1所述的一种高性能的光纤准直器，其特征在于，所述输入球面透镜的入射端面为平面，所述输入球面透镜的出射端面为曲率球面；所述输出球面透镜的入射端面为曲率球面，所述输出球面透镜的出射端面为平面。

4.根据权利要求1所述的一种高性能的光纤准直器，其特征在于，所述输入透镜组件包括两个球面透镜，分别为第一球面透镜和第二球面透镜。

5.根据权利要求4所述的一种高性能的光纤准直器，其特征在于，所述第一球面透镜的入射端面与输入光纤的输出端面耦合连接；所述第二球面透镜沿输入光纤的中心轴线运动。

6.根据权利要求1所述的一种高性能的光纤准直器，其特征在于，所述输出透镜组件包括两个球面透镜，分别为第三球面透镜和第四球面透镜。

7.根据权利要求6所述的一种高性能的光纤准直器，其特征在于，所述第四球面透镜的出射端面与输出光纤的输入端面耦合连接；所述第三球面透镜沿输出光纤的中心轴线运动。