CN219533444U - 光纤耦合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光纤耦合器，包括用于固定入端光纤的入端固定座、用于固定出端光纤的出端固定座以及聚光透镜；入端固定座与出端固定座对接以使入端光纤与出端光纤同轴；聚光透镜在入端光纤与的端面间与入端光纤同轴设置。该光纤耦合器通过使用聚光透镜实现不同芯径的光纤之间的耦合连接，并以此实现高效低损失地将大芯径光纤中的激光耦合至小芯径光纤中继续传输，由此解决了在现有设备中激光器与曝光引擎之间不适配而造成能量损失的问题。

Description

光纤耦合器

技术领域

本实用新型涉及光纤连接器技术领域，具体涉及一种光纤耦合器。

背景技术

目前半导体激光器多采用集束光纤传输的方式，随着半导体激光器功率的提高光纤集束端芯径增大，与曝光引擎之间不能适配，因此会在适配时形成旁瓣，造成激光能量损失，降低能量利用率；并且损失的能量会在光路中形成热堆积，杂散光还可能影响光路的实际效能。

现有技术中常见是使用相同芯径的光纤进行连接。对于相同芯径的光纤对接时，通常使用分别位于各自端部的两副透镜来完成，这增加了光纤耦合器的光路复杂性，导致了更多的激光损耗。比如业已公布的公布号为CN106383381A的名为“光纤扩束连接器及其光纤扩束接触件、光纤插针和套管”的发明申请即提供了一种光纤扩束连接器，其实际上是通过分别经光纤接触器固定在光纤端面处的两副透镜实现扩束后聚束连接的。

实用新型内容

为了在使用场景下匹配光路两端激光设备的不同特性，避免激光在光纤与光设备之间的损失，提供一种实现光纤变径连接并降低耦合过程的激光损失的的光纤耦合器。

本实用新型的技术方案提供一种光纤耦合器，包括用于固定入端光纤的入端固定座、用于固定出端光纤的出端固定座以及聚光透镜；

入端固定座与出端固定座对接以使入端光纤与出端光纤同轴；聚光透镜在入端光纤与出端光纤的端面间与入端光纤同轴设置。

优选地，所述入端固定座包括用于与出端固定座连接固定的入端连接座，入端连接座内设置有穿出入端光纤的通孔；

出端固定座包括用于与入端固定座连接固定的出端连接座，出端连接座内设置有穿出出端光纤的通孔。

优选地，所述入端连接座的通孔内同轴固定入端插芯套，在入端插芯套的通孔中穿入并固定入端光纤；

所述出端连接座的通孔内同轴固定出端插芯套，在出端插芯套的通孔中穿入并固定出端光纤。

优选地，所述入端固定座在入端连接座与入端插芯套之间设置有入端陶瓷套管，入端陶瓷套管外壁与入端连接座的通孔内壁接触，入端陶瓷套管的内壁与入端插芯套的外壁接触；

所述出端固定座在出端连接座与出端插芯套之间设置有出端陶瓷套管，出端陶瓷套管外壁与出端连接座的通孔内壁接触，出端陶瓷套管的内壁与出端插芯套的外壁接触。

优选地，聚光透镜设置在所述入端连接座的端部或所述出端连接座的端部。

优选地，所述聚光透镜为非球面透镜。

优选地，所述入端固定座与所述出端固定座之间激光焊接固定。

本实用新型的光纤耦合器通过使用聚光透镜实现不同芯径的光纤之间的耦合连接，并以此实现高效低损失地将大芯径光纤中的激光耦合至小芯径光纤中继续传输，由此解决了在现有设备中光线端面尺寸与曝光引擎接收端之间不适配而造成能量损失的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的原理示意图；

图3为本实用新型的调试示意图。

图中，

L1:入端光纤L2:出端光纤1:入端固定座2:出端固定座3:聚光透镜8:光源9:接收器11:入端连接座12:入端插芯套13:入端插芯压帽14:入端陶瓷套管21:出端连接座22:出端插芯套23:出端插芯压帽24:出端陶瓷套管25:调整座

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明，在本说明书中，附图尺寸比例并不代表实际尺寸比例，其只用于体现各部件之间的相对位置关系与连接关系，名称相同或标号相同的部件代表相似或相同的结构，且仅限于示意的目的。

图1为本实用新型的光纤耦合器的结构示意图。其包括用于固定入端光纤L1的入端固定座1以及用于固定出端光纤L2的出端固定座2，入端固定座1与出端固定座2对接以使入端光纤L1与出端光纤L2同轴。其中，入端光纤L1为大芯径光纤，出端光纤L2为小芯径光纤，通过使激光自入端光纤L1进入出端光纤L2传输，实现激光束与曝光引擎之间的高效耦合，来避免由于激光束与曝光引擎不匹配造成的能量损失。并且由于光纤耦合器可以设置在光纤上，并进一步设置于设备外部，因此即使是在发生故障需要修复时也可以在光源模块外部直接更换光纤，因此可以有效缩短由于光纤端面烧蚀造成光源功率衰减所需的维护时间。

然而仅考虑使入端光纤L1与出端光纤L2同轴相对，仍然存在较严重的问题。参见图2，在不使用中间的聚光透镜3时，激光从入端光纤L1进入出端光纤L2的过程中有部分激光自入端光纤L1的端面发出后无法进入出端光纤L2的端面内，这会降低输入出端光纤L2的激光能量，能量损失取决于入端光纤L1与出端光纤L2的面积差。除了需要考虑由此而造成的能量损失外，还需要注意损失的激光能量在设备中带来的热效应问题。为了解决上述问题，同时在入端光纤L1端面与出端光纤L2的端面之间同轴设置一聚光透镜3以改变经入端光纤L1出射的光线方向，从而保证出射激光会聚至出端光纤L2的端面内。进一步而言，聚光透镜3优选使用非球面透镜从而更好地修饰经过透镜边缘的光线，保证边缘光线进入出端光纤L2的端面内。

聚光透镜3设置在入端固定座1或者出端固定座2上均可，至于选择哪种固定方式主要取决于在制作时便利性。由于聚光透镜3与出端光纤L2的端面之间存在固定的距离要求，以使对焦准确，保证聚光透镜3出射的光线高效率地进入出端光纤L2中，优选地将聚光透镜3设置在出端固定座2上，并在安装出端固定座2的过程中控制该安装距离。在后续进行的出端固定座2与入端固定座1的连接中可以不对聚光透镜3进行操作降低安装难度。

入端固定座1包括用于与出端固定座2连接固定的入端连接座11，入端连接座11内成型有穿出入端光纤L1的通孔，通孔内同轴固定入端插芯套12，在入端插芯套12的通孔中穿入并固定入端光纤L1。使用入端插芯压帽13包裹入端连接座11与入端插芯套12尾部的台阶完成入端连接座11与入端插芯套12之间的位置固定。为了提升入端光纤L1与入端连接座11之间的同轴度，可选的，可以在入端连接座11与入端插芯套12之间增加一个入端陶瓷套管14。入端陶瓷套管14通过研磨加工，内径公差可以控制在1微米内。入端陶瓷套管14设置在入端连接座11的通孔中，通过使包含入端光纤L1的入端插芯套12在入端陶瓷套管14的内腔内过盈配合保证入端光纤L1的同轴度。

出端固定座2包括用于与入端固定座1连接固定的出端连接座21，出端连接座21内成型有穿出出端光纤L2的通孔，通孔内同轴固定出端插芯套22，在出端插芯套22的通孔中穿入并固定出端光纤L2。使用出端插芯压帽23包裹出端连接座21与出端插芯套22尾部的台阶完成出端连接座21与出端插芯套22之间的位置固定。为了提升出端光纤L2与出端连接座21之间的同轴度，可选的，可以在出端连接座21与出端插芯套22之间增加一个出端陶瓷套管24。出端陶瓷套管24通过研磨加工，内径公差可以控制在1微米内。出端陶瓷套管24设置在出端连接座21的通孔中，通过使包含出端光纤L2的出端插芯套22在出端陶瓷套管24的内腔内过盈配合保证出端光纤L2的同轴度。可选的，为了实现入端固定座1与出端固定座2之间的固定连接，还在出端连接座21的外周面设置有调整座25。

在出端连接座21的通孔内与出端光纤L2同轴固定聚光透镜3后，将入端连接座11与入端插芯套12对接通过信号检测确定入端连接座11与入端插芯套12同轴对正后，使用激光焊接固定连接入端连接座11与入端插芯套12形成光纤耦合器。当然聚光透镜3显然可以以相同的方式固定于入端连接座11上入端光纤L1端面前。聚光透镜3的材料可以选用耐紫外的H-K90GTI，其折射率为1.517。如图2所示，精调并固定的过程中，将入端固定座1与出端固定座2初步对正并夹持在进行微调夹具上。入端光纤L1位置固定，夹具的机械臂夹持出端固定座2的调整座25。入端光纤L1与出端光纤L2分别连接光源8与接收器9。根据接收器9接收的光功率大小精密调整出端固定座2相对于入端固定座1的空间位置，直至达到最优的耦合效率后将调整座25与入端连接座11、出端连接座21均焊接固定。优选使用激光焊接以减少激光焊接过程中的热应力，降低由此造成的入端固定座1或出端固定座2的变形以及由此造成的位置漂移。

上述内容仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种光纤耦合器，其特征在于，包括用于固定入端光纤(L1)的入端固定座(1)、用于固定出端光纤(L2)的出端固定座(2)以及聚光透镜(3)；

入端固定座(1)与出端固定座(2)对接以使入端光纤(L1)与出端光纤(L2)同轴；聚光透镜(3)在入端光纤(L1)与出端光纤(L2)的端面间与入端光纤(L1)同轴设置。

2.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，所述入端固定座(1)包括用于与出端固定座(2)连接固定的入端连接座(11)，入端连接座(11)内设置有穿出入端光纤(L1)的通孔；

出端固定座(2)包括用于与入端固定座(1)连接固定的出端连接座(21)，出端连接座(21)内设置有穿出出端光纤(L2)的通孔。

3.如权利要求2所述的光纤耦合器，其特征在于，所述入端连接座(11)的通孔内同轴固定入端插芯套(12)，在入端插芯套(12)的通孔中穿入并固定入端光纤(L1)；

所述出端连接座(21)的通孔内同轴固定出端插芯套(22)，在出端插芯套(22)的通孔中穿入并固定出端光纤(L2)。

4.如权利要求3所述的光纤耦合器，其特征在于，所述入端固定座(1)在入端连接座(11)与入端插芯套(12)之间设置有入端陶瓷套管(14)，入端陶瓷套管(14)外壁与入端连接座(11)的通孔内壁接触，入端陶瓷套管(14)的内壁与入端插芯套(12)的外壁接触；

所述出端固定座(2)在出端连接座(21)与出端插芯套(22)之间设置有出端陶瓷套管(24)，出端陶瓷套管(24)外壁与出端连接座(21)的通孔内壁接触，出端陶瓷套管(24)的内壁与出端插芯套(22)的外壁接触。

5.如权利要求2所述的光纤耦合器，其特征在于，聚光透镜(3)设置在所述入端连接座(11)的端部或所述出端连接座(21)的端部。

6.如权利要求5所述的光纤耦合器，其特征在于，所述聚光透镜(3)为非球面透镜。

7.如权利要求1-6任一项所述的光纤耦合器，其特征在于，所述入端固定座(1)与所述出端固定座(2)之间激光焊接固定。