CN212694112U - 一种光纤耦合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光纤耦合器，包括：平面光波导芯片、单通道光纤阵列、两通道保偏光纤阵列、输入端光纤和输出端光纤，平面光波导芯片的输入端连接单通道光纤阵列的第一端，平面光波导芯片的输出端连接两通道保偏光纤阵列的第一端，将平面光波导芯片与单通道光纤阵列以及两通道保偏光纤阵列对准耦合，利用平面光波导芯片进行光信号的分路耦合，使得制得的光纤耦合器不存在尺寸较大且脆弱的光纤熔融区，减小光纤耦合器的尺寸，同时提高光纤耦合器的可靠性。

Description

一种光纤耦合器

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，特别涉及一种光纤耦合器。

背景技术

光纤陀螺仪作为一种角速度传感器，主要应用于航空航天、卫星和导弹姿态控制以及其他需要定位定向的领域，其应用环境极端苛刻恶劣且安装空间较为有限。随着光纤陀螺技术的快速发展，光纤陀螺仪向高可靠性、小型化方向发展，但是由于光纤器件的小型化发展缓慢，尤其缺乏小型化的高可靠性的光纤耦合器，导致光纤陀螺体积缩小受到限制。

目前应用于光纤陀螺仪的光纤耦合器，主要是采用熔融拉锥技术制成，但是熔融拉锥区域的光纤十分脆弱，且处于空状态，需要足够的外围封装保护，因而占用光纤陀螺仪较大的空间，并且这种熔融拉锥型光纤耦合器的机械冲击和机械振动的性能较差，导致器件整体可靠性下降。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种光纤耦合器，提高光纤耦合器的可靠性同时减小光纤耦合器的尺寸。

为实现上述目的，本实用新型有如下技术方案：

一种光纤耦合器，包括：平面光波导芯片、单通道光纤阵列、两通道光纤阵列、输入端光纤和输出端光纤；

所述平面光波导芯片的输入端连接所述单通道光纤阵列的第一端，所述单通道光纤阵列的第二端连接所述输入端光纤；

所述平面光波导芯片的输出端连接所述两通道光纤阵列的第一端，所述两通道光纤阵列的第二端连接所述输出端光纤。

可选的，所述平面光波导芯片的分光比为非均分分光比。

可选的，所述分光比为5:95。

可选的，所述平面光波导芯片包括：基板、光波导层以及芯片盖板；

所述光波导层位于所述基板内；

所述芯片盖板位于所述基板和所述光波导层之上。

可选的，还包括：封装钢管以及橡胶塞；

所述平面光波导芯片、单通道光纤阵列以及两通道光纤阵列位于所述封装钢管内，所述输入端光纤和所述输出端光纤位于所述封装钢管外；

所述橡胶塞位于所述封装钢管的两侧，且将所述平面光波导芯片、单通道光纤阵列以及两通道光纤阵列密封于所述封装钢管内。

可选的，所述耦合器的封装直径范围为2.8～3.2mm、长度为16mm。

一种光纤耦合器，包括：平面光波导芯片、单通道保偏光纤阵列、两通道保偏光纤阵列、输入端光纤和输出端光纤；

所述平面光波导芯片的输入端连接所述单通道保偏光纤阵列的第一端，所述单通道保偏光纤阵列的第二端连接所述输入端光纤；

所述平面光波导芯片的输出端连接所述两通道保偏光纤阵列的第一端，所述两通道保偏光纤阵列的第二端连接所述输出端光纤。

可选的，所述平面光波导芯片的分光比为非均分分光比。

可选的，还包括：封装钢管以及橡胶塞；

所述平面光波导芯片、单通道保偏光纤阵列以及两通道保偏光纤阵列位于所述封装钢管内，所述输入端光纤和所述输出端光纤位于所述封装钢管外；

所述橡胶塞位于所述封装钢管的两侧，且将所述平面光波导芯片、单通道光纤阵列以及两通道保偏光纤阵列密封于所述封装钢管内。

可选的，所述耦合器的封装直径范围为2.8～3.2mm、长度为16mm。

本实用新型实施例提供的一种光纤耦合器，包括：平面光波导芯片、单通道光纤阵列、两通道光纤阵列、输入端光纤和输出端光纤，平面光波导芯片的输入端连接单通道光纤阵列的第一端，平面光波导芯片的输出端连接两通道光纤阵列的第一端，将平面光波导芯片与单通道光纤阵列以及两通道光纤阵列对准耦合，利用平面光波导芯片进行光信号的分路耦合，使得制得的光纤耦合器不存在尺寸较大且脆弱的光纤熔融区，减小光纤耦合器的尺寸，同时提高光纤耦合器的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了根据本实用新型实施例一种光纤耦合器的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例一种平面光波导芯片的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例一种两通道光纤阵列的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型实施例另一种光纤耦合器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术描述，目前应用于光纤陀螺仪的光纤耦合器，主要是采用熔融拉锥技术制成，但是熔融拉锥区域的光纤十分脆弱，且处于空状态，需要足够的外围封装保护，因而占用光纤陀螺仪较大的空间，并且这种熔融拉锥型光纤耦合器的机械冲击和机械振动的性能较差，导致器件整体可靠性下降。

为此，本申请提供一种光纤耦合器，包括：平面光波导芯片、单通道光纤阵列、两通道光纤阵列、输入端光纤和输出端光纤，平面光波导芯片的输入端连接单通道光纤阵列的第一端，平面光波导芯片的输出端连接两通道光纤阵列的第一端，将平面光波导芯片与单通道光纤阵列以及两通道光纤阵列对准耦合，利用平面光波导芯片进行光信号的分路耦合，使得制得的光纤耦合器不存在尺寸较大且脆弱的光纤熔融区，减小光纤耦合器的尺寸，同时提高光纤耦合器的可靠性。

为了便于理解本申请的技术方案及技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的说明。

实施例一

参见图1所示，光纤耦合器包括：平面光波导芯片1、单通道光纤阵列2、两通道光纤阵列3、输入端光纤4和输出端光纤5，平面光波导芯片1的输入端连接单通道光纤阵列2的第一端，单通道光纤阵列2的第二端连接输入端光纤4，平面光波导芯片1的输出端连接两通道光纤阵列3的第一端，两通道光纤阵列3的第二端连接输出端光纤5。

本申请实施例中，平面光波导芯片1的输入端与单通道光纤阵列2的第一端对准耦合，平面光波导芯片1的输出端与两通道光纤阵列3的第一端对准耦合。输入端光纤4将光信号输送至单通道光纤阵列2，单通道光纤阵列2将光信号传输至平面光波导芯片1，平面光波导芯片1内部的光波导层22将光信号分为两个路径，参见图2所示，而后将不同路径的光信号分别传输至与平面光波导芯片1的输出端对准耦合的两通道光纤阵列3，而后经输出端光纤4将以进行分路处理的光信号输出。这样，使用平面光波导芯片1代替光纤的熔融拉锥，避免出现拉锥区域光纤十分脆弱的问题，提高单模光纤耦合器可靠性。

在具体的实施例中，单通道光纤阵列2与平面光波导芯片1之间用紫外光固化(UV)胶6粘结固定，平面光波导芯片1与两通道光纤阵列2之间用紫外光固化胶6粘结固定。

本实施例中，平面光波导芯片1的分光比为分均分分光比，分光比例如为2：98、5：95、10：90，可以根据实际情况需要的分光比。

本实施例中，参考图2所示，平面光波导芯片1包括：基板21、光波导层22以及芯片盖板23，光波导层22位于基板21内，芯片盖板23位于基板21和光波导层22之上。基板21起支撑光波导层22和芯片盖板23的作用，例如可以为Si、Ge、SiO₂、GaAs等无机材料，也可以为塑料、有机玻璃等有机材料。光波导层22起到光信号分路的作用，光波导层22的材料例如可以为Si₃N₄。本实施例中，基板21为玻璃基板，这样光波导层22位于玻璃基板21内，光波导层22处于一种自然的无外应力的理想状态，再传输线偏振光时不会改变光的偏振态，实现对输入线偏振光的分路输出。芯片盖板23起到保护光波导层22的作用，芯片盖板23例如可以为Si、Ge、SiO₂、GaAs等无机材料，也可以为塑料、有机玻璃等有机材料。

本实施例中，参考图3所示，还包括：封装钢管31以及橡胶塞32，平面光波导芯片1、单通道光纤阵列2以及两通道光纤阵列3位于封装钢管31内，输入端光纤4和输出端光纤5位于封装钢管31外，橡胶塞32位于封装钢管31的两侧，将平面光波导芯片1、单通道光纤阵列2以及两通道光纤阵列3密封于封装钢管31内，避免光纤耦合器遭受损害。本实施例中，采用平面光波导芯片代替光纤的熔融拉锥，从而实现单模光纤耦合器的小型化封装，耦合器的封装直径范围为2.8～3.2mm、长度为16mm，例如，封装直径为3mm，长度为16mm。

实施例二

本实施例中，将单通道光纤阵列替换为单通道保偏光纤阵列，制得保偏光纤耦合器，并且制得的保偏光纤耦合器的可靠性较高，尺寸较小。

参见图4所示，光纤耦合器包括：平面光波导芯片1’、单通道保偏光纤阵列2’、两通道保偏光纤阵列3’、输入端光纤4’和输出端光纤5’，平面光波导芯片1’的输入端连接单通道保偏光纤阵列2’的第一端，单通道保偏光纤阵列2’的第二端连接输入端光纤4’，平面光波导芯片1’的输出端连接两通道保偏光纤阵列3’的第一端，两通道保偏光纤阵列3’的第二端连接输出端光纤5’。

本申请实施例中，平面光波导芯片1‘的输入端与单通道保偏光纤阵列2’的第一端对准耦合，平面光波导芯片’1的输出端与两通道保偏光纤阵列3’的第一端对准耦合。输入端光纤4’将光信号输送至单通道保偏光纤阵列2’，单通道保偏光纤阵列2’将光信号传输至平面光波导芯片1’，平面光波导芯片1’内部的光波导层将光信号分为两个路径，而后将不同路径的光信号分别传输至与平面光波导芯片1’的输出端对准耦合的两通道保偏光纤阵列3’，而后经输出端光纤4’将以进行分路处理的光信号输出。这样，使用平面光波导芯片1’代替光纤的熔融拉锥，避免出现拉锥区域光纤十分脆弱的问题，提高保偏光纤耦合器可靠性。

在具体的实施例中，单通道保偏光纤阵列2’与平面光波导芯片1’之间用紫外光固化(UV)胶粘结固定，平面光波导芯片1’与两通道保偏光纤阵列2’之间用紫外光固化胶粘结固定。

本实施例中，平面光波导芯片1’的分光比为分均分分光比，分光比例如为2：98、5：95、10：90，可以根据实际情况需要的分光比。

本实施例中，还包括：封装钢管以及橡胶塞，平面光波导芯片1’、单通道保偏光纤阵列2’以及两通道保偏光纤阵列3’位于封装钢管内，输入端光纤4’和输出端光纤5’位于封装钢管外，橡胶塞位于封装钢管的两侧，将平面光波导芯片1’、单通道保偏光纤阵列2’以及两通道保偏光纤阵列3’密封于封装钢管内，避免光纤耦合器遭受损害。本实施例中，采用平面光波导芯片代替光纤的熔融拉锥，从而实现保偏光纤耦合器的小型化封装，耦合器的封装直径范围为2.8～3.2mm、长度为16mm，例如，封装直径为3mm，长度为16mm。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种光纤耦合器，其特征在于，包括：平面光波导芯片、单通道光纤阵列、两通道光纤阵列、输入端光纤和输出端光纤；

所述平面光波导芯片的输入端连接所述单通道光纤阵列的第一端，所述单通道光纤阵列的第二端连接所述输入端光纤；

所述平面光波导芯片的输出端连接所述两通道光纤阵列的第一端，所述两通道光纤阵列的第二端连接所述输出端光纤。

2.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，所述平面光波导芯片的分光比为非均分分光比。

3.根据权利要求2所述的光纤耦合器，其特征在于，所述分光比为5:95。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光纤耦合器，其特征在于，所述平面光波导芯片包括：基板、光波导层以及芯片盖板；

所述光波导层位于所述基板内；

所述芯片盖板位于所述基板和所述光波导层之上。

5.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，还包括：封装钢管以及橡胶塞；

所述平面光波导芯片、单通道光纤阵列以及两通道光纤阵列位于所述封装钢管内，所述输入端光纤和所述输出端光纤位于所述封装钢管外；

所述橡胶塞位于所述封装钢管的两侧，且将所述平面光波导芯片、单通道光纤阵列以及两通道光纤阵列密封于所述封装钢管内。

6.根据权利要求5所述的光纤耦合器，其特征在于，所述耦合器的封装直径范围为2.8～3.2mm、长度为16mm。

7.一种光纤耦合器，其特征在于，包括：平面光波导芯片、单通道保偏光纤阵列、两通道保偏光纤阵列、输入端光纤和输出端光纤；

所述平面光波导芯片的输入端连接所述单通道保偏光纤阵列的第一端，所述单通道保偏光纤阵列的第二端连接所述输入端光纤；

所述平面光波导芯片的输出端连接所述两通道保偏光纤阵列的第一端，所述两通道保偏光纤阵列的第二端连接所述输出端光纤。

8.根据权利要求7所述的光纤耦合器，其特征在于，所述平面光波导芯片的分光比为非均分分光比。

9.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，还包括：封装钢管以及橡胶塞；

所述平面光波导芯片、单通道保偏光纤阵列以及两通道保偏光纤阵列位于所述封装钢管内，所述输入端光纤和所述输出端光纤位于所述封装钢管外；

所述橡胶塞位于所述封装钢管的两侧，且将所述平面光波导芯片、单通道光纤阵列以及两通道保偏光纤阵列密封于所述封装钢管内。

10.根据权利要求9所述的光纤耦合器，其特征在于，所述耦合器的封装直径范围为2.8～3.2mm、长度为16mm。

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