LT7138B - ADJUSTABLE FIBER OPTIC CONNECTOR - Google Patents
ADJUSTABLE FIBER OPTIC CONNECTOR Download PDFInfo
- Publication number
- LT7138B LT7138B LT2023542A LT2023542A LT7138B LT 7138 B LT7138 B LT 7138B LT 2023542 A LT2023542 A LT 2023542A LT 2023542 A LT2023542 A LT 2023542A LT 7138 B LT7138 B LT 7138B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- collimator
- spherical ring
- optical fiber
- connector
- circular bore
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
TECHNIKOS SRITISTECHNICAL FIELD
Išradimas priklauso lazerinių technologijų sričiai ir yra skirtas optinėms perdavimo sistemoms, būtent derinamoms optinių skaidulų jungtims, skirtoms tiksliai nukreipti išvedamą šviesą iš optinės skaidulos į laisvą erdvę ir (arba) tiksliai įvesti šviesą iš laisvos erdvės į optinę skaidulą, laisvoje erdvėje išvedamos / įvedamos šviesos kelyje gali būti patalpinti įvairūs laisvos erdvės optiniai elementai.The invention belongs to the field of laser technology and is intended for optical transmission systems, namely tunable optical fiber connectors, designed to precisely direct the output light from an optical fiber into free space and/or to precisely introduce light from free space into an optical fiber, various free space optical elements can be placed in the path of the output/input light in free space.
TECHNIKOS LYGISSTATE OF THE ART
Dažniausiai optinėse perdavimo sistemose naudojamos optinių skaidulų jungtys turi kolimatorius sudarytus iš gradientinio indekso lęšių ir optinių skaidulų, įtvirtintų specialiuose kapiliaruose, kurie įklijuojami stiklinime vamzdelyje, kurio vidinis diametras yra tiksliai suderintas su gradientinio lęšio ir kapiliaro išoriniais diametrais. Dėl to surinktas kolimatorius yra patikimas ir neišsiderina savaime, nėra įtakojamas aplinkos poveikio. Be to, kolimatorių sudarantis stiklinis vamzdelis, lęšis ir kapiliaras optinės skaidulos įtvirtinimui yra pagaminti iš vienodų arba labai panašių medžiagų, dažniausiai iš kvarcinio arba boro-silikatinio stiklo, dėl to jų šiluminio plėtimosi koeficientai yra suderinti ir kolimatorius yra nežymiai priklausomas nuo aplinkos temperatūros pokyčių. Optinių skaidulų jungtį dažnai sudaro skaidulinis kolimatorius ir jungties pagrindas, kurie tarpusavyje yra suderinami ir užfiksuojami taip, kad iš skaidulos, ar į skaidulą sklindanti šviesa būtų tiksliai nekreipta pasirinkta kryptimi. Įprastai optinių skaidulų jungtyse kolimatoriai suderinami ir fiksuojami iš skirtingų pusių sukant varžtus. Arba kolimatoriai yra suderinami ir tiesiog prilituojami jungties pagrindo korpuse. Kadangi prilitavimo vietoje lydmetalis sudaro pakankamai storą sluoksnį, jungtis po fiksavimo papildomai dar yra paderinama mechaniškai deformuojant sulitavimo vietą. Naudojant šias kolimatorių derimo metodikas yra susiduriama su stabilumo problemomis kintant aplinkos temperatūrai, nes varžtai, ar lydmetalis su kuriuo lituojami kolimatoriai, turi skirtingus šiluminius plėtimosi koeficientus nei kolimatorių ir jungties pagrindo korpusai. Be to, litavimo metu lydmetaliui pereinant iš skystos fazės į kietą atsiranda dideli įtepimai išderinantys kolimatorių padėtis atžvilgiu įrenginio korpuso. Taip pat po jungčių derinimo ir fiksavimo išlieka ilgalaikiai įtempimai, kurie laikui bėgant atsilaisvina ir išderina optinę skaidulinę jungtį.Most often, optical fiber connectors used in optical transmission systems have collimators consisting of gradient index lenses and optical fibers embedded in special capillaries, which are glued into a glass tube, the inner diameter of which is precisely matched to the outer diameters of the gradient lens and capillary. As a result, the assembled collimator is reliable and does not self-align, is not influenced by environmental influences. In addition, the glass tube, lens and capillary that make up the collimator for fixing the optical fiber are made of the same or very similar materials, usually quartz or borosilicate glass, due to which their thermal expansion coefficients are matched and the collimator is slightly dependent on changes in ambient temperature. An optical fiber connector often consists of a fiber collimator and a connector base, which are mutually compatible and fixed so that the light emitted from the fiber or into the fiber is precisely directed in the selected direction. Typically, in optical fiber connectors, collimators are aligned and fixed from different sides by turning screws. Or, collimators are aligned and simply soldered to the connector base housing. Since the solder forms a sufficiently thick layer at the soldering point, the connection is additionally aligned after fixation by mechanically deforming the soldering point. When using these collimator alignment methods, stability problems are encountered when the ambient temperature changes, because the screws or the solder with which the collimators are soldered have different thermal expansion coefficients than the collimator and connector base housings. In addition, during soldering, when the solder transitions from the liquid phase to the solid phase, large deposits appear that misalign the collimator positions relative to the device housing. Also, after the connectors are aligned and fixed, long-term stresses remain, which loosen over time and misalign the optical fiber connector.
Yra žinoma derinama optinės skaidulos jungtis, skirta šviesai kolimuoti ir perduoti į laisvą erdvę arba perduoti į kitą optinę skaidulą, turinti metalinį korpusą su specialios formos lanksčiomis įpjovomis, suformuojančiomis lęšio laikiklį ir leidžiančiomis minėtame korpuse reguliuoti lęšio padėtį optinės skaidulos atžvilgiu visomis trimis x, y ir z skersinių koordinačių kryptimis. Lęšio padėtis atžvilgiu optinės skaidulos keičiama įsukant varžtus ir spaudžiant lanksčias įpjovas. Žinomas įrenginys aprašytas JAV patento paraiškoje US2006127000A1,2006.A tunable optical fiber connector is known for collimating light and transmitting it to free space or to another optical fiber, having a metal housing with specially shaped flexible slots forming a lens holder and allowing the lens position to be adjusted in the said housing relative to the optical fiber in all three x, y and z transverse coordinate directions. The position of the lens relative to the optical fiber is changed by screwing in screws and pressing the flexible slots. A known device is described in US patent application US2006127000A1,2006.
Žinomos optinių skaidulų jungties trūkumas yra tas, kad jos konstrukcija yra sudėtinga, didelių matmenų ir derinama įsukant varžtus. Be to, įrenginio savikaina palyginamai yra didelė.The disadvantage of the known fiber optic connector is that its design is complex, large in size, and is adjusted by screwing in. In addition, the cost of the device is comparatively high.
Yra žinomas optinių skaidulų sujungimo įrenginys, skirtas optinių skaidulų porai optiškai sujungti galas su galu, kuriame esančių kolimatorių korpuso pagrindą sudaro pora pagrindo plokštelių, į kiekvieną kurių gali būti įstatoma optinė skaidula, kuri baigiasi prie plokštelėje įmontuoto lęšio. Tarp plokštelių yra patalpintas elastingas tarpiklis, pavyzdžiui guminis žiedas, o plokštelėse yra padaryta daug skylių, per kurias derinimo varžtais yra prisukamos ir derinamos pagrindo plokštelės. Žinomas įrenginys yra aprašytas JAV paskelbtoje patento paraiškoje US4753510A, 1988-06-28 Žinomo optinių skaidulų sujungimo įrenginio trūkumas yra tas, kad jis yra pakankamai didelių matmenų dėl pagrindo plokštelių, kuriose padarytos skylės derinimo ir fiksavimo varžtams. Be to, derinimo būdas, įsukant varžtus, yra komplikuotas, sudėtingas ir nepatikimas. Dėl derinimo varžtų sukeltų įtempimų įrenginys neatsparus aplinkos temperatūros pokyčiams, kintant temperatūrai įrenginys gali išsiderinti. Be to, yra naudojamos guminės tarpinės, kurios iš principo nėra tinkamos naudojimui pramoninėse optinių skaidulų jungtyse.There is a known optical fiber coupling device for optically connecting a pair of optical fibers end-to-end, the base of the collimator housing of which consists of a pair of base plates, into each of which an optical fiber can be inserted, which ends at a lens installed in the plate. An elastic spacer, for example a rubber ring, is placed between the plates, and a number of holes are made in the plates, through which the base plates are screwed and aligned with the alignment screws. The known device is described in the US patent application US4753510A, 1988-06-28. The disadvantage of the known optical fiber coupling device is that it is quite large in size due to the base plates, in which holes are made for the alignment and locking screws. In addition, the alignment method by screwing the screws is complicated, difficult and unreliable. Due to the stresses caused by the alignment screws, the device is not resistant to changes in ambient temperature, and the device may become out of alignment when the temperature changes. In addition, rubber gaskets are used, which in principle are not suitable for use in industrial fiber optic connectors.
Yra žinoma derinama optinių skaidulų jungtis, turinti kolimatorius ir jungties pagrindą, kuriems suderinti yra numatyti vienas į kitą įmauti du kūginiai ekscentriniai žiedai. Kolimatoriaus derinimas atliekamas sukiojant tarpusavyje ekscentrinius žiedus. Sukant ekscentrinius žiedus yra keičiama optinės skaidulos pozicija kolimatoriuje atžvilgiu lęšio. Žinoma optinių skaidulų jungtis ir jos derinimo būdas aprašytas JAV paskelbtoje patento paraiškoje US5812258A, 1998-09-22.A tunable optical fiber connector is known, comprising collimators and a connector base, for which two conical eccentric rings are provided to be inserted into each other for alignment. The collimator is aligned by rotating the eccentric rings relative to each other. By rotating the eccentric rings, the position of the optical fiber in the collimator relative to the lens is changed. The known optical fiber connector and its alignment method are described in the US patent application US5812258A, published on 22 September 1998.
Žinomos optinių skaidulų jungties trūkumas yra tas, kad kolimatorių konstrukcija ir jų derinimo būdas sukant ekscentrinius žiedus yra sudėtingi. Kitas šios optinių skaidulų jungties trūkumas yra tas, kad sudėtinga pagaminti labai tikslius kūginius ekscentrinius žiedus, dėl to labai išauga kolimatorių kaina.A disadvantage of the known optical fiber connector is that the design of the collimators and the method of adjusting them by rotating the eccentric rings are complicated. Another disadvantage of this optical fiber connector is that it is difficult to manufacture highly accurate conical eccentric rings, which significantly increases the cost of the collimators.
Sprendžiama techninė problemaTechnical issue being resolved
Išradimu siekiama supaprastinti derinamos optinės skaidulos jungties konstrukciją, padaryti ją labiau technologišką ir pritaikomą masinei gamybai, sumažinti įrenginio savikainą, padidinti optinės skaidulos jungties tikslumą ir patikimumą, supaprastinti optinių skaidulinių jungčių pritaikomumą skaiduliniuose lazeriuose ir skaidulinių lazerių komponentėse, kurioms yra keliami ypač dideli tikslumo ir stabilumo reikalavimai.The invention aims to simplify the design of a tunable optical fiber connector, make it more technological and applicable to mass production, reduce the cost of the device, increase the accuracy and reliability of the optical fiber connector, and simplify the applicability of optical fiber connectors in fiber lasers and fiber laser components that require particularly high accuracy and stability requirements.
IŠRADIMO ESMĖS ATSKLEIDIMASDISCLOSURE OF THE ESSENCE OF THE INVENTION
Pagal pasiūlytą išradimą derinamoje optinės skaidulos jungtyje, skirtoje šviesai išvesti iš optinės skaidulos ir (arba) įvesti į optinę skaidulą iš anksto numatyta kryptimi, turinčioje skaidulinį kolimatorių ir jungties pagrindą, kurio atžvilgiu yra suderinamas kolimatorius, kurioje ant jungties pagrindo paviršiaus yra suformuotas sferinis žiedas, o minėto kolimatoriaus korpuse yra suformuota cilindro arba piltuvo pavidalo apvali kiaurymė, kurioje iš vieno kolimatoriaus korpuso galo yra numatytos priemonės, skirtos pagal išilginę jo ašį įtaisyti optinę skaidulą, o iš kito kolimatoriaus korpuso galo minėtoje kiaurymėje glotniai yra įstatytas minėtas sferinis žiedas taip, sferiniam žiedui kartu su jungties pagrindu yra apribotas pasislinkimas skersai apvalios kiaurymės ir leidžiamas laisvas pasisukimas ir pasikreipimas visomis trimis ortogonaliomis sukimo kryptimis atžvilgiu kolimatoriaus išilginės ašies, taip suderinant kolimatoriaus ir jungties pagrindo tarpusavio padėtį, kurios užfiksavimui yra numatyta fiksavimo priemonė.According to the proposed invention, in a tunable optical fiber connector, designed to output light from an optical fiber and/or input it into an optical fiber in a predetermined direction, having a fiber collimator and a connector base, with respect to which the collimator is tunable, in which a spherical ring is formed on the surface of the connector base, and a cylindrical or funnel-shaped circular hole is formed in the body of said collimator, in which means are provided from one end of the collimator body for installing an optical fiber along its longitudinal axis, and from the other end of the collimator body, said spherical ring is smoothly inserted into said hole, so that the spherical ring together with the connector base is limited in displacement across the circular hole and is allowed to rotate and tilt freely in all three orthogonal rotational directions relative to the longitudinal axis of the collimator, thus aligning the mutual position of the collimator and the connector base, for the fixation of which is a fixing device is provided.
Minėto kolimatoriaus ir jungties pagrindo suderintos tarpusavio padėties fiksavimo vieta yra sferinio žiedo ir apvalios kiaurymės paviršių susilietimas apskritimine linija, kurioje yra daugybė susilietimo vietų, o fiksavimo priemonė yra fiksuojanti medžiaga arba suvirinimas lazeriu.The location of the locking of the aligned mutual position of the collimator and the base of the connection is the contact of the surfaces of the spherical ring and the circular hole with a circular line having a plurality of contact points, and the locking means is a locking material or laser welding.
Jungties pagrindas yra tuščiaviduris.The base of the connector is hollow.
Jungties tuščiavidurio pagrindo ertmėje yra patalpintas optinis elementas, parinktas iš grupės, apimančios atspindinčią difrakcinę gardelę, filtrą, poliarizatorių, netiesinį kristalą, akustooptinį moduliatorių, elektrooptinį moduliatorių, tūrinę Brego gardelę, optinį izoliatorių, Faradėjaus rotatorių, pluošto daliklį, diafragmą.An optical element selected from the group consisting of a reflective diffraction grating, a filter, a polarizer, a nonlinear crystal, an acousto-optic modulator, an electro-optic modulator, a bulk Bragg grating, an optical isolator, a Faraday rotator, a beam splitter, and a diaphragm is placed in the cavity of the hollow base of the connector.
Jungties tuščiavidurio pagrindo ertmėje sferinio žiedo centre yra patalpinta atspindinti difrakcinė gardelė, kuri kartu su jungties pagrindu yra pakreipta Littrow konfigūracijos atspindžio kampu atžvilgiu kolimatoriaus optinės ašies.A reflecting diffraction grating is placed in the cavity of the hollow base of the connector at the center of the spherical ring, which, together with the base of the connector, is tilted at the reflection angle of the Littrow configuration with respect to the optical axis of the collimator.
Fiksuojanti medžiaga, suderintos jungties fiksavimui, parinkta iš grupės, apimančios epoksidinius klijus, ciano akrilato klijus, hermetiką, lydmetalį.The fixing material for fixing the matched joint is selected from the group consisting of epoxy adhesives, cyanoacrylate adhesives, sealants, and solder.
Kolimatoriaus korpusas ir jungties pagrindas pagaminti iš AISI 304 markės nerūdijančio plieno.The collimator body and connector base are made of AISI 304 stainless steel.
Išradimo naudingumasUtility of the invention
Pasiūlyto išradimo privalumas yra tas, kad kolimatoriaus korpuse yra suformuota cilindro arba piltuvėlio formos apvali kiaurymė, į kurią tiksliai ir glotniai yra įstatomas sferinis žiedas suformuotas ant jungties pagrindo, sferinis žiedas apvalioje kiaurymėje gali laisvai pasisukti ir pasikreipti visomis trimis ortogonaliomis sukimo kryptimis, tačiau judėjimas skersai ir išilgai apvalios kiaurymės yra apribotas, nes apvalios kiaurymės ir sferinio žiedo susilietimo vietos išsidėsčiusios apskritimu, tokiu būdu optinės skaidulos jungties derinimas yra vykdomas pakreipiant arba pasukant kolimatorių jungties pagrindo atžvilgiu, ir kai optinės skaidulos jungtis yra galutinai suderinta, ji užfiksuojama sferinio žiedo ir apvalios kiaurymės paviršių susilietimo vietose įterpiant klijų arba lydmetalio arba suvirinant lazeriu, fiksuojant suderintą jungtį nėra sujungiamų dalių nunešimo ir išderinimo dėl įtempimų galinčių atsirasti stingstant klijams, ar suvirinant lazeriu.The advantage of the proposed invention is that a cylindrical or funnel-shaped round hole is formed in the collimator body, into which a spherical ring formed on the base of the connector is precisely and smoothly inserted, the spherical ring in the round hole can freely rotate and tilt in all three orthogonal directions of rotation, however, movement across and along the round hole is limited, since the contact points of the round hole and the spherical ring are arranged in a circle, thus the alignment of the optical fiber connector is carried out by tilting or rotating the collimator relative to the base of the connector, and when the optical fiber connector is finally aligned, it is fixed at the contact points of the surfaces of the spherical ring and the round hole by inserting glue or solder or by laser welding, when fixing the aligned connector there is no displacement and misalignment of the connected parts due to stresses that may occur during the hardening of the glue or during welding laser.
Be to, pasiūlyta optinės skaidulos jungtis po suderinimo ir užfiksavimo gali būti visiškai hermetizuojama kontaktinio apskritimo vietoje užliejant hermetizuojančia medžiaga arba aklinai užvirinant lazeriu.In addition, the proposed optical fiber connector, after alignment and locking, can be completely sealed at the contact circle by pouring a sealing material or blindly welding with a laser.
Taip pat, pasiūlytoje konstrukcijoje nėra naudojami varžtai, ar guminės tarpinės, ar spyruokliuojančios įpjovos.Also, the proposed design does not use screws, rubber gaskets, or spring-loaded slots.
Kitas pasiūlytos derinamos optinės skaidulos jungties privalumas yra tas, kad derinant jungtį kolimatoriaus optinė ašis visada eina per sferinio žiedo centrą, nepriklausomai nuo kolimatoriaus pakreipimo kampo atžvilgiu jungties pagrindo, dėl to patalpinus optinį elementą, pavyzdžiui atspindinčią difrakcinę gardelę, į sferinio žiedo centrą, visada yra užtikrinama sąlyga, kad šviesa išeinanti iš optinės skaidulos pataikys į difrakcinės gardelės centrą.Another advantage of the proposed tunable optical fiber connector is that when tuning the connector, the optical axis of the collimator always passes through the center of the spherical ring, regardless of the angle of inclination of the collimator with respect to the connector base, therefore, by placing an optical element, for example a reflecting diffraction grating, in the center of the spherical ring, the condition is always ensured that the light exiting the optical fiber will hit the center of the diffraction grating.
Dar kitas pasiūlytos derinamos optinės skaidulos jungties privalumas yra tas, kad ji yra labai paprastos konstrukcijos ir nereikalauja didelio skaičiaus operacijų, gaminant kolimatoriaus bei jungties pagrindus, gamybą galima lengvai automatizuoti.Another advantage of the proposed tunable optical fiber connector is that it has a very simple design and does not require a large number of operations, and the production of the collimator and connector bases can be easily automated.
Be to, konstrukcija yra itin tvirta, nes ją sudaro iš esmės tik dvi dalys, t.y. kolimatorius ir jungties pagrindas, ir šios dalys gali būti sujungiamos fiksuojant jas per visą sferinio žiedo ir apvalios kiaurymės paviršių susilietimo vietų sudaromą apskritimą, tokiu būdu sudarant itin tvirtą dalių sujungimą.Furthermore, the structure is extremely robust, as it consists essentially of only two parts, i.e. the collimator and the base of the connection, and these parts can be connected by locking them together over the entire circumference formed by the contact points of the spherical ring and the circular hole surfaces, thus forming an extremely robust connection of the parts.
Be to, pasiūlyta optinių skaidulų jungtis gali būti bet kokių matmenų, nėra jokių principinių, ar technologinių apribojimų.In addition, the proposed optical fiber connector can be of any dimensions, there are no principled or technological limitations.
Išradimas detaliau paaiškinamas brėžiniais, kurie neapriboja išradimo apimties ir kuriuose pavaizduota:The invention is explained in more detail by the drawings, which do not limit the scope of the invention and which depict:
Pav. 1a - pavaizduota derinama optinės skaidulos jungtis, kurioje ant tuščiavidurio jungties pagrindo yra suformuotas pasirinkto spindulio sferinis žiedas, kuris įstatomas į to paties spindulio cilindrinio pavidalo apvalią kiaurymę, suformuotą kolimatoriaus korpuse, pateikta aksonometrinė projekcija.Fig. 1a - shows a tunable optical fiber connector, in which a spherical ring of a selected radius is formed on the base of the hollow connector, which is inserted into a cylindrical round hole of the same radius, formed in the collimator housing, an axonometric projection is provided.
Pav. 1b - pavaizduota dalinai išskleista derinama optinės skaidulos jungtis, kurioje ant tuščiavidurio jungties pagrindo yra suformuotas pasirinkto spindulio sferinis žiedas, kuris įstatomas į to paties spindulio cilindro pavidalo apvalią kiaurymę, suformuotą kolimatoriaus korpuse, pateikta aksonometrinė projekcija.Fig. 1b - shows a partially expanded tunable optical fiber connector, in which a spherical ring of a selected radius is formed on the hollow connector base, which is inserted into a cylindrical circular hole of the same radius, formed in the collimator housing, an axonometric projection is provided.
Pav. 1c - pavaizduota derinama optinės skaidulos jungtis, kurioje ant tuščiavidurio jungties pagrindo yra suformuotas pasirinkto spindulio sferinis žiedas, kuris įstatomas į to paties spindulio cilindrinio pavidalo apvalią kiaurymę, suformuotą kolimatoriaus korpuse, taip pat pavaizduotas sferinio žiedo ir apvalios kiaurymės paviršių susilietimo vietų sudaromas apskritimas, pateiktas permatomas vaizdas iš šono.Fig. 1c - shows a tunable optical fiber connector, in which a spherical ring of a selected radius is formed on the base of the hollow connector, which is inserted into a cylindrical round hole of the same radius, formed in the collimator housing, and also shows the circle formed by the contact points of the surfaces of the spherical ring and the round hole, and a transparent side view is provided.
Pav. 2 - pavaizduota derinama optinės skaidulos jungtis, kurioje ant tuščiavidurio jungties pagrindo yra suformuotas sferinis žiedas, kuris įstatomas į piltuvėlio pavidalo apvalią kiaurymę, suformuotą kolimatoriaus korpuse, taip pat pavaizduotas sferinio žiedo ir apvalios kiaurymės paviršių susilietimo vietų sudaromas apskritimas bei pavaizduota atspindinti difrakcinė gardelė patalpinta sferinio žiedo centre, pateiktas permatomas vaizdas iš šono.Fig. 2 - shows a tunable optical fiber connector, in which a spherical ring is formed on the base of the hollow connector, which is inserted into a funnel-shaped round hole formed in the collimator housing, also shows the circle formed by the contact points of the surfaces of the spherical ring and the round hole, and shows a reflecting diffraction grating placed in the center of the spherical ring, a transparent side view is provided.
Pav. 3 - pavaizduotas išskleistas skaidulinis kolimatorius, brėžinyje parodyti kolimatorių sudarantys komponentai, pateikta aksonometrinė projekcija.Fig. 3 - shows an expanded fiber collimator, the drawing shows the components that make up the collimator, and an axonometric projection is provided.
IŠRADIMO REALIZAVIMO PAVYZDŽIAIEXAMPLES OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Pasiūlytą derinamą optinių skaidulų optinę jungtį sudaro iš esmės dvi pagrindinės dalys, tai skaidulinis kolimatorius 1, kuris optine skaidula 10 sklindančios šviesos modą transformuoja į kolimuotą šviesos pluoštelį, sklindantį laisva erdve ir jungties pagrindas 2, prie kurio yra prijungiamas ir suderinamas kolimatorius 1. Kolimatorius 1 ir jungties pagrindas 2 yra sujungiami įstatant sferinį žiedą 3 į cilindro arba piltuvėlio formos apvalią kiaurymę 5, kur sferinis žiedas 3 yra suformuojamas ant jungties pagrindo 2 paviršiaus ir apvali kiaurymė 5 yra suformuojama kolimatoriaus korpuse 4. Sferinis žiedas 3 ir apvali kiaurymė 5 liečiasi paviršiais daugybėje vietų 6, sudardami apskritimą ir dėl to sferinis žiedas 3 apvalioje kiaurymėje 5 gali laisvai pasisukti ir pasikreipti visomis trimis ortogonaliomis sukimo kryptimis, tačiau pasislinkimas skersinėmis ortogonaliomis slinkimo kryptimis, t.y. skersai apvalios kiaurymės 5 yra apribotas, suderintas kolimatorius 1 prie jungties pagrindo 2 yra fiksuojamas sferinio žiedo 3 ir apvalios kiaurymės 5 paviršių susilietimo vietose 6 fiksuojančia medžiaga arba suvirinant lazeriu.The proposed tunable optical fiber optical connector consists essentially of two main parts, namely a fiber collimator 1, which transforms the mode of light propagating through an optical fiber 10 into a collimated light beam propagating in free space, and a connector base 2, to which the collimator 1 is connected and matched. The collimator 1 and the connector base 2 are connected by inserting a spherical ring 3 into a cylindrical or funnel-shaped circular hole 5, where the spherical ring 3 is formed on the surface of the connector base 2 and the circular hole 5 is formed in the collimator housing 4. The spherical ring 3 and the circular hole 5 touch each other at multiple locations 6, forming a circle, and as a result, the spherical ring 3 in the circular hole 5 can freely rotate and tilt in all three orthogonal directions of rotation, but the displacement in the transverse directions in orthogonal directions of movement, i.e. across the circular hole 5, the aligned collimator 1 is fixed to the base of the connector 2 at the contact points of the spherical ring 3 and the circular hole 5 surfaces by means of a fixing material 6 or by laser welding.
Pav. 1a, Pav. 1b ir Pav. 1c pavaizduota derinama optinės skaidulos jungtis kurią sudaro skaidulinis kolimatorius 1 ir tuščiaviduris jungties pagrindas 2, ant jungties pagrindo 2 paviršiaus yra suformuotas pasirenkamo spindulio sferinis žiedas 3, o kolimatoriaus korpuse 4 yra suformuota to paties spindulio cilindro formos apvali kiaurymė 5. Kadangi sferinis žiedas 3 ir apvali kiauryme 5 yra to paties spindulio, tai jų paviršių susilietimo vietos 6 išsidėsčiusios apskritimu ir todėl kolimatorius 1 jungties pagrindo 2 apvalioje kiaurymėje 5 yra laisvai pasukamas ir pakreipiamas visomis trimis ortogonaliomis sukimo kryptimis, tačiau paslinkimas ortogonaliomis skersinėmis slinkimo kryptimis, t.y. skersai apvalios kiaurymės 5 nėra galimas, pakreipus kolimatorių 1 atžvilgiu jungties pagrindo 2 numatyta kryptimi, optinės skaidulos jungtis yra užfiksuojama sferinio žiedo 3 ir apvalios kiaurymės 5 paviršių susilietimo vietose 6 su fiksuojančia medžiaga arba suvirinant lazeriu. Papildomai šalia Pav. 1a ir Pav. 1b yra pavaizduotos ortogonalios slinkimo (X, Y, Z) ir ortogonalios sukimo (Θχ, θy, Θζ) koordinačių sistemos. X, Y yra skersinės slinkimo koordinačių ašys statmenos kolimatoriaus 1 optinei ašiai 9, Z - išilginė slinkimo koordinačių ašis lygiagreti kolimatoriaus 1 optinei ašiai 9.Fig. 1a, Fig. 1b and Fig. 1c show a tunable optical fiber connector consisting of a fiber collimator 1 and a hollow connector base 2, a spherical ring 3 of a selectable radius is formed on the surface of the connector base 2, and a cylindrical round hole 5 of the same radius is formed in the collimator body 4. Since the spherical ring 3 and the round hole 5 have the same radius, the contact points 6 of their surfaces are arranged in a circle and therefore the collimator 1 in the round hole 5 of the connector base 2 is freely rotated and tilted in all three orthogonal rotation directions, but the displacement in the orthogonal transverse sliding directions, i.e. transversely of the circular hole 5 is not possible, after tilting the collimator 1 in the intended direction of the connection base 2, the optical fiber connection is fixed at the contact points 6 of the spherical ring 3 and the circular hole 5 surfaces with a fixing material or by laser welding. Additionally, next to Fig. 1a and Fig. 1b, orthogonal translation (X, Y, Z) and orthogonal rotation (Θχ, θy, Θζ) coordinate systems are shown. X, Y are transverse translation coordinate axes perpendicular to the optical axis 9 of the collimator 1, Z - longitudinal translation coordinate axis parallel to the optical axis 9 of the collimator 1.
Pav. 2 pavaizduota derinama optinės skaidulos jungtis, kurią sudaro skaidulinis kolimatorius 1 ir tuščiaviduris jungties pagrindas 2, kurio ertmėje sferinio žiedo 3 centre 7 yra sumontuota atspindinti difrakcinė gardelė 8. Kolimatoriaus korpuse 4 yra suformuota piltuvo formos apvali kiaurymė 5, kadangi sferinis žiedas 3 tolygiai ir glotniai priglunda prie apvalios kiaurymės 5 paviršiaus, kolimatorius 1 jungties pagrindo 2 atžvilgiu yra laisvai pasukamas ir pakreipiamas visomis trimis ortogonaliomis sukimo kryptimis, tuo tarpu paslinkimas dvejomis ortogonaliomis skersinėmis slinkimo kryptimis yra apribotas, taip pat yra apribotas paslinkimas išilgine slinkimo kryptimi, nes sferinis žiedas 3 įsiremia į piltuvėlio formos apvalios kiaurymes 5 vidinį paviršių, priešingą slinkimo koordinačių Z ašies krypčiai. Kolimatorius 1 jungties pagrindo 2 atžvilgiu yra pakreipiamas taip, kad Littrow konfigūracijos atspindžio kampu nuo difrakcinės gardelės 8 atspindėjusi šviesa grįžtų atgal į optinę skaidulą 10, arba difrakcinė gardelė yra pakreipiama Littrow konfigūracijos atspindžio kampu, atžvilgiu kolimatoriaus 1 optinės ašies 9.Fig. 2 shows a tunable optical fiber connector, which consists of a fiber collimator 1 and a hollow connector base 2, in the cavity of which a reflecting diffraction grating 8 is mounted in the center 7 of a spherical ring 3. A funnel-shaped circular hole 5 is formed in the collimator housing 4, since the spherical ring 3 evenly and smoothly fits the surface of the circular hole 5, the collimator 1 is freely rotated and tilted in all three orthogonal rotational directions relative to the connector base 2, while the displacement in two orthogonal transverse scrolling directions is limited, and the displacement in the longitudinal scrolling direction is also limited, since the spherical ring 3 rests on the inner surface of the funnel-shaped circular hole 5, opposite to the direction of the Z axis of the scrolling coordinates. The collimator 1 is tilted relative to the coupling base 2 so that the light reflected from the diffraction grating 8 at the Littrow configuration reflection angle returns back to the optical fiber 10, or the diffraction grating is tilted at the Littrow configuration reflection angle relative to the optical axis 9 of the collimator 1.
Pav. 3 pavaizduotas išskleistas skaidulinis kolimatorius 1, kolimatorių 1 sudaro kolimatoriaus korpusas 4, kuriame yra sudėti šie elementai: optinė skaidula 10, kapiliarias 11, į kurį įsistatoma optinė skaidula 10, stiklinis vamzdelis 12, į kurį įstatomas kapiliaras su optine skaidula ir gradientinio indekso lęšis 13. Be abejo, kolimatoriaus konstrukcija gali būti ir kitokia, lęšiai gali būti sferiniai arba asferiniai, gali būti kelių lęšių sistema, taip pat vietoje lęšio gali būti fokusuojantis reflektorius (pvz. skaidulinis reflektorinis kolimatorius), dėl to išradimo esmė nesikeičia. Kolimatoriaus paskirtis yra optine skaidula 10 sklindančios šviesos modos transformavimas į kolimuotą šviesos pluoštelį, sklindantį laisva erdve ir atvirkščiai.Fig. 3 shows an expanded fiber collimator 1, the collimator 1 consists of a collimator housing 4, which contains the following elements: an optical fiber 10, a capillary 11, into which the optical fiber 10 is inserted, a glass tube 12, into which the capillary with the optical fiber is inserted, and a gradient index lens 13. Of course, the design of the collimator can be different, the lenses can be spherical or aspherical, there can be a system of several lenses, and instead of a lens there can be a focusing reflector (e.g. a fiber reflector collimator), therefore the essence of the invention does not change. The purpose of the collimator is to transform the light mode propagating through the optical fiber 10 into a collimated light beam propagating in free space and vice versa.
Optinės skaidulos jungties pagrindo ertmėje patalpinus įvairius optinius elementus (filtrus, poliarizatorius, pluošto daliklius, veidrodžius, difrakcines gardeles, kristalus, izoliatorius, diafragmas) galima pagaminti atitinkamus skaidulinius komponentus, skirtus skaidulinių lazerių konstravimui.By placing various optical elements (filters, polarizers, beam splitters, mirrors, diffraction gratings, crystals, insulators, diaphragms) in the base cavity of an optical fiber connector, it is possible to manufacture the corresponding fiber components for the construction of fiber lasers.
Fiksavimo medžiaga, suderintos jungties fiksavimui, parenkama iš grupės, kurią sudaro epoksidiniai klijai, ciano akrilato klijai, UV klijai, hermetikas, lydmetalis.The fixing material for fixing the matched joint is selected from the group consisting of epoxy adhesive, cyanoacrylate adhesive, UV adhesive, sealant, solder.
Kolimatorių ir jungties pagrindo korpusai dažniausiai gaminami iš AISI 304 markės nerūdijančio plieno kuomet sferinio žiedo 3 fiksavimui apvalioje kiaurymėje 5 yra naudojamas lazerinis taškinis suvirinimas.The collimator and connector base housings are usually made of AISI 304 stainless steel, where laser spot welding is used to fix the spherical ring 3 in the circular hole 5.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2023542A LT7138B (en) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | ADJUSTABLE FIBER OPTIC CONNECTOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2023542A LT7138B (en) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | ADJUSTABLE FIBER OPTIC CONNECTOR |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2023542A LT2023542A (en) | 2025-05-12 |
| LT7138B true LT7138B (en) | 2025-05-26 |
Family
ID=95651143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2023542A LT7138B (en) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | ADJUSTABLE FIBER OPTIC CONNECTOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT7138B (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4753510A (en) | 1985-04-11 | 1988-06-28 | Sezerman Omur M | Tilt adjustable optical fibre connectors |
| US5812258A (en) | 1995-11-20 | 1998-09-22 | Sentech Systems, Inc. | Optical coupler and alignment apparatus with multiple eccentric adjustments |
| US20060127000A1 (en) | 2004-12-06 | 2006-06-15 | Rainer Heidemann | Optical fiber coupler |
-
2023
- 2023-10-27 LT LT2023542A patent/LT7138B/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4753510A (en) | 1985-04-11 | 1988-06-28 | Sezerman Omur M | Tilt adjustable optical fibre connectors |
| US5812258A (en) | 1995-11-20 | 1998-09-22 | Sentech Systems, Inc. | Optical coupler and alignment apparatus with multiple eccentric adjustments |
| US20060127000A1 (en) | 2004-12-06 | 2006-06-15 | Rainer Heidemann | Optical fiber coupler |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2023542A (en) | 2025-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6142678A (en) | Optical coupling | |
| US6540411B1 (en) | Optical coupling | |
| US4509827A (en) | Reproducible standard for aligning fiber optic connectors which employ graded refractive index rod lenses | |
| US6813400B1 (en) | Optical isolator | |
| US6059462A (en) | Optical coupling system | |
| US9223092B2 (en) | Compact micro-optical devices and methods using asymmetric lenses | |
| KR20050055203A (en) | Structure for manufacturing optical module | |
| LT7138B (en) | ADJUSTABLE FIBER OPTIC CONNECTOR | |
| KR0142017B1 (en) | Assembly method and measurement method of optical isolator | |
| AU621380B2 (en) | Tilt adjustable optical fibre connectors | |
| US7073952B2 (en) | Stable mechanical devices for precision optical alignment and packaging | |
| US20020092186A1 (en) | Gimballed lens mount and alignment assembly for a sensitive optical alignment | |
| JPH0361925B2 (en) | ||
| US4480895A (en) | Adjustable reflector apparatus | |
| KR20020018578A (en) | Optical module | |
| JP2551877B2 (en) | Fiber-optic input/output type optical components | |
| US4759031A (en) | Lasers | |
| CN2522900Y (en) | Optoioslator | |
| US4022533A (en) | Laser alignment apparatus and method with an alignment mirror | |
| CN117638635A (en) | A method for fast and slow axis collimation of semiconductor lasers with integrated polarization-maintaining fiber output | |
| JP3132855B2 (en) | Optical coupler and coupling method thereof | |
| JP2522291B2 (en) | Fixed structure for optical transmission line components | |
| JP4227558B2 (en) | Inline type optical component and method for manufacturing the same | |
| JP2003215520A (en) | Optical variable attenuator and optical module using the same | |
| CN115421247A (en) | Optical coupling structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20250512 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20250526 |