JP2022511985A - 位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ファイバーカプラーは、増幅された直交正弦信号の作用下で章動され、2次元高速走査ガルバノメーターは、定圧下でx方向とy方向との二つのプリセット位置に偏向され、各位置の出力カップリング光パワーを別々収集し、光パワーに応じて、章動円周上のx軸とy軸との軌跡を獲得するステップS002と、
ファイバーカプラーは、増幅された直交正弦信号の作用下で章動され、プリセット章動サイクルごとに、一つの光パワー信号を収集し、収集された光パワー信号とそれに対応する座標値に従って位置誤差信号を取得するステップS003と、
位置誤差信号に応じて光路を調整し、安定した光軸を獲得するステップS004とを含むことを特徴とする。
カップリングモデルパラメータを取得するステップS001をさらに含み、
前記ステップS001は、少なくとも、
2次元高速走査ガルバノメーターは、y方向で静止状態を保ち、x方向で三角波スキャンを実行して、ファイバーカプラーの光パワー信号を収集し、2次元高速走査ガルバノメーターは、x方向で静止状態を保ち、y方向で三角波スキャンを実行して、ファイバーカプラーの光パワー信号を収集するステップS001aと、
S001aで2回収集された光パワー信号と各信号点に対応する2次元高速走査ガルバノメーターの位置信号とを方程式に代入して、カップリングモデルパラメータを求めるステップS001bとを含む。
信号送信モジュールを制御して直交される二つの正弦信号を送信するステップS002aと、
駆動信号制御ボードは、入力された信号を四つの2行2列の増幅された直交正弦信号に分割するステップS002bと、
駆動信号制御ボードは、電線を通じてファイバーカプラーに信号をロードし、ファイバーカプラーは、増幅された直交正弦信号の作用下で章動されるステップS002cとを含む。
信号送信モジュールを制御して、二つの直交正弦信号を送信するステップS003aと、
駆動信号制御ボードは、入力された信号を四つの2行2列の増幅された直交正弦信号に分割するステップS003bと、
駆動信号制御ボードは、電線を通じてファイバーカプラーに信号をロードし、ファイバーカプラーは、増幅された直交正弦信号の作用下で章動されるステップS003cと、
章動サイクルの四分の一ごとに、一つの光パワー信号を収集するステップS003dと、
収集された光パワー信号及びそれに対応する座標値を方程式に代入して、位置誤差信号を得るステップS003eとのうちの少なくとも一つを含む。
2次元高速走査ガルバノメーターの遅延を較正するステップS000をさらに含み、
ステップS000は、具体的には、
高速ミラーのX方向とY方向とにそれぞれ正弦信号K=sin(θ1)をロードするステップS000aと、
ファイバーが章動されない場合、高速ミラーのスキャンでファイバーニューテーターによって出力される正弦光パワーG=sin(θ2)を計算するステップS000bと、
KとGとの間の位相差Δ=θ1-θ2を計算することによって、高速ミラーの遅延時間を得ることができるステップS000cとを含む。
前記レーザー(01)は、ファイバーを介して、ビームコリメータ(02)のポートに接続され、ビームコリメータ(02)の出力光は、45度の角度で2次元高速走査ガルバノメーター(03)に入射し、2次元高速走査ガルバノメーター(03)によって反射されるビームは、収束レンズグループの光学中心に平行して、収束レンズグループ(04)に入射され、収束レンズグループ(04)の出力ビームの焦点は、ファイバーカプラー(05)の端面に入射され、信号送信モジュール(07)によって送信される信号は、同軸ケーブルを介して、駆動信号制御ボード(06)に伝達され、駆動信号制御ボード(06)は、電線を通じてファイバーカプラー(05)に信号をロードし、ファイバーカプラー(05)によってカップリングされる光パワーは、ファイバーを通じてブリッジ(08)に入り、ブリッジ(08)の光信号は、ファイバーを通じて探知機(09)に入り、探知機(09)の電気信号は、同軸線を通じてデータ収集ボード(10)に入る。
ファイバーと、圧電セラミックチューブと、カップリングベースと、電線とを含み、
前記ファイバーの構造は、キャピラリーフェルール構造であり、
前記圧電セラミックチューブの外側部分は、いくつかのストリップ電極領域に分割され、領域の間は、絶縁され、
前記カップリングベースは、穴を有し、
前記ファイバーは、圧電セラミックチューブに埋め込まれ、圧電セラミックチューブのボトムは、カップリングベースに固定され、ベース部分に近い圧電セラミックチューブの各電極領域は、一本の電線を引き出し、電線の他端は、ベースの穴を通過することを特徴とする。
ファイバーカップリング效率モデルに基づくと、
モデルの解は、
高速ミラーを使用して、二つの独立した位置(x1、y0)と(x2、y0)とで入射スポットのx軸を制御し、同時に、二つの状態のそれぞれ出力光パワー値を記録する。
図5に示されたように、章動軌跡Rx1、Rx2、Ry1、及びRy2での受信光の強度値Px1、Px2、Py1、及びPy2を記録する。
本発明は、位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光との高効率カップリング方法を提供し、その具体的なステップの詳細は、図1に示されたようである。具体的に、次のような四つのステップを含む。
K=sin(θ1)
G=sin(θ2)
K=sin(θ1)
G=sin(θ2)
K1=fft(K、10^7)
G1=fft(G、10^7)
K2=angle(K1(max))
G2=angle(G1(max))
T=K2-G2
本発明は、位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光との高効率カップリング装置を提供し、図2に示されたように、前記装置は、以下のような構成要素を含む。
本発明は、ファイバーと、圧電セラミックチューブと、カップリングベースと、電線とを含むファイバーカプラーをさらに提供する。
Claims (19)
- ファイバーカプラーと2次元高速走査ガルバノメーターとを含む装置に適用される位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング方法であって、少なくとも、
ファイバーカプラーは、増幅された直交正弦信号の作用下で章動され、2次元高速走査ガルバノメーターは、定圧下でx方向とy方向との二つのプリセット位置に偏向され、各位置の出力カップリング光パワーを別々収集し、光パワーに応じて、章動円周上のx軸とy軸との軌跡を獲得するステップS002と、
ファイバーカプラーは、増幅された直交正弦信号の作用下で章動され、プリセット章動サイクルごとに、一つの光パワー信号を収集し、収集された光パワー信号とそれに対応する座標値に従って位置誤差信号を取得するステップS003と、
位置誤差信号に応じて光路を調整し、安定した光軸を獲得するステップS004とを含むことを特徴とする、前記位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング方法。 - 前記ステップS002の前に、
カップリングモデルパラメータを取得するステップS001をさらに含み、
前記ステップS001は、少なくとも、
2次元高速走査ガルバノメーターは、y方向で静止状態を保ち、x方向で三角波スキャンを実行して、ファイバーカプラーの光パワー信号を収集し、2次元高速走査ガルバノメーターは、x方向で静止状態を保ち、y方向で三角波スキャンを実行して、ファイバーカプラーの光パワー信号を収集するステップS001aと、
ステップS001aで2回収集された光パワー信号と各信号点に対応する2次元高速走査ガルバノメーターの位置信号とを方程式に代入して、カップリングモデルパラメータを求めるステップS001bとを含むことを特徴とする
請求項1に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング方法。 - 前記ステップS001の後とステップS002の前との間は、
信号送信モジュールを制御して直交される二つの正弦信号を送信するステップS002aと、
駆動信号制御ボードは、入力された信号を四つの2行2列の増幅された直交正弦信号に分割するステップS002bと、
駆動信号制御ボードは、電線を通じてファイバーカプラーに信号をロードし、ファイバーカプラーは、増幅された直交正弦信号の作用下で章動されるステップS002cとを含むことを特徴とする
請求項2に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング方法。 - 前記ステップS002aにおいて、信号送信モジュールによって送信される正弦信号は、振幅の値が1V~2.5Vの範囲内であり、周波数が1kHz~5kHzの範囲内であることを特徴とする
請求項3に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング方法。 - 前記ステップS002cにおいて、駆動信号制御ボードは、電圧を100V~200Vに増幅することを特徴とする
請求項3に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング方法。 - 前記ステップS003は、
信号送信モジュールを制御して、二つの直交正弦信号を送信するステップS003aと、
駆動信号制御ボードは、入力された信号を四つの2行2列の増幅された直交正弦信号に分割するステップS003bと、
駆動信号制御ボードは、電線を通じてファイバーカプラーに信号をロードし、ファイバーカプラーは、増幅された直交正弦信号の作用下で章動されるステップS003cと、
章動サイクルの四分の一ごとに、一つの光パワー信号を収集するステップS003dと、
収集された光パワー信号及びそれに対応する座標値を方程式に代入して、位置誤差信号を得るステップS003eとのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする
請求項1に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング方法。 - ステップS003またはステップS002の前に、
2次元高速走査ガルバノメーターの遅延を較正するステップS000をさらに含み、
前記ステップS000は、具体的には、
高速ミラーのX方向とY方向とにそれぞれ正弦信号K=sin(θ1)をロードするステップS000aと、
ファイバーが章動されない場合、高速ミラーのスキャンでファイバーニューテーターによって出力される正弦光パワーG=sin(θ2)を計算するステップS000bと、
KとGとの間の位相差Δ=θ1-θ2を計算することによって、高速ミラーの遅延時間を得ることができるステップS000cとを含むことを特徴とする
請求項1に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング方法。 - 位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング装置であって、
レーザー(01)と、ビームコリメータ(02)と、2次元高速走査ミラー(03)と、収束レンズグループ(04)と、ファイバーカプラー(05)と、駆動信号制御ボード(06)と、信号送信モジュール(07)と、ブリッジ(08)と、探知機(09)と、データ収集ボード(10)とを含み、
前記レーザー(01)は、ファイバーを介して、ビームコリメータ(02)のポートに接続され、ビームコリメータ(02)の出力光は、45度の角度で2次元高速走査ガルバノメーター(03)に入射し、2次元高速走査ガルバノメーター(03)によって反射されるビームは、収束レンズグループの光学中心に平行して、収束レンズグループ(04)に入射され、収束レンズグループ(04)の出力ビームの焦点は、ファイバーカプラー(05)の端面に入射され、信号送信モジュール(07)によって送信される信号は、同軸ケーブルを介して、駆動信号制御ボード(06)に伝達され、駆動信号制御ボード(06)は、電線を通じてファイバーカプラー(05)に信号をロードし、ファイバーカプラー(05)によってカップリングされる光パワーは、ファイバーを通じてブリッジ(08)に入り、ブリッジ(08)の光信号は、ファイバーを通じて探知機(09)に入り、探知機(09)の電気信号は、同軸線を通じてデータ収集ボード(10)に入ることを特徴とする、前記位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング装置。 - 前記ファイバーカプラー(05)は、ファイバー(11)と、圧電セラミックチューブ(12)とを含むことを特徴とする
請求項10に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング装置。 - 前記ファイバー(11)は、圧電セラミックチューブ(12)内を通過して、圧電セラミックチューブ(12)に固定されることを特徴とする
請求項11に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング装置。 - 前記圧電セラミックチューブ(12)は、四つの電極領域(13)を含み、四つの電極領域(13)には、それぞれ電線(14)が溶接されていることを特徴とする
請求項12に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング装置。 - 前記信号送信モジュール(07)は、信号発生器であることを特徴とする
請求項10に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング装置。 - 前記駆動信号制御ボード(06)は、電圧増幅器であることを特徴とする
請求項10に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング装置。 - 請求項1乃至8に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング方法を含むことを特徴とする、位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング装置。
- 前記ファイバーカプラーは、ファイバーと、圧電セラミックチューブと、カップリングベースと、電線とを含み、
前記ファイバーの構造は、キャピラリーフェルール構造であり、
前記圧電セラミックチューブの外側部分は、複数のストリップ電極領域に分割され、領域の間は、絶縁され、
前記カップリングベースは、穴を有し、
前記ファイバーは、圧電セラミックチューブに埋め込まれ、圧電セラミックチューブのボトムは、カップリングベースに固定され、ベース部分に近い圧電セラミックチューブの各電極領域は、一本の電線を引き出し、電線の他端は、ベースの穴を通過することを特徴とする
請求項10に記載の位置探知機なしで光軸が安定化される空間光とファイバー光とのカップリング装置。 - 前記ファイバーの一端の端面は、エンドキャップを有し、高透過率のフィルムでコーティングされることを特徴とする
請求項17に記載のファイバーカップリング装置。 - 前記ストリップ電極領域の数は、四つであることを特徴とする
請求項17に記載のファイバーカップリング装置。
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