[發明專利]應用于環介導等溫擴增的光纖耦合裝置

有效

• 申請號: 201710815513.1
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107608037B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 劉威;孔亞廣;游兆彤
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學;浙江省農業科學院
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

1.應用于環介導等溫擴增的光纖耦合裝置，其特征在于：包括兩路相互垂直的光路，其中水平方向上為主軸光路，垂直方向上為輔助補光光路；

在主軸光路上設置有第一大功率LED、第一透鏡，其中第一大功率LED放置在第一透鏡左側一倍焦距處，用于將第一大功率LED發出的發散光變成平行光，在第一透鏡的右側設置有分光鏡立方，分光鏡立方內設置有分光鏡；

在輔助補光光路設置有第二大功率LED、第三透鏡，其中第二大功率LED放置在第三透鏡下側一倍焦距處，用于將第二大功率LED發出的發散光變成平行光；

所述的分光鏡與主軸光路呈45°角設置，使得主軸光路上的平行光透過分光鏡；輔助補光光路上的平行光在分光鏡處反射，兩路光線疊加后進入第二透鏡，經第二透鏡匯聚后耦合進入光纖；所述的第二透鏡的焦距小于等于第一透鏡的焦距，第一透鏡的焦距與第三透鏡的焦距相同；

所述的第一大功率LED和第二大功率LED均為大功率藍色LED光源，每個光源帶有散熱器；第二透鏡與光纖之間設置有藍光窄帶寬濾光片；

本發明的工作過程：

第一大功率LED發出的發散光首先經過第一透鏡，將發散光變成平行光，根據物像共軛關系的高斯公式，應將第一大功率LED放置于第一透鏡左側一倍焦距f1處，此處應選擇對藍光高透射性分光鏡使得經過準直后的光線能基本透過分光鏡，第二大功率LED經過第三透鏡的作用，將其發散光變成平行光，選擇對藍光高反射性分光鏡使得經過準直后的光線大部分能透過分光鏡，同樣應將第二大功率LED放置于第三透鏡下側一倍焦距f3處，要求f3＝f1，左側和下側的光源分別經過透射和反射在第二透鏡前疊加，三面透鏡的直徑一致為Φ，并且由于分光鏡與主軸安裝時成45°角，疊加后的光線仍與主軸平行；

使得在第二透鏡前疊加的平行光線耦合后進入光纖，應將平行光線經過第二透鏡后匯聚于光纖端口處，因此應將光纖端口置于第二透鏡右側一倍焦距f2處，并且能耦合進入光纖的光必須滿足一定的入射角，要求第二透鏡的出射光NA值滿足光纖耦合條件，空氣的折射率n₀＝1時，即：

NA＝n₀×sinθ＜NA_fiber

其中θ為第二透鏡出射光光錐邊緣與光軸之間夾角的一半，其中NA_fiber為實際光纖的數值孔徑，并且第二透鏡出射光的數值孔徑大小由其焦距f2確定，即：

得：

同時，第一透鏡與第二透鏡以及第三透鏡與第二透鏡分別組成一個4F系統，對光斑存在一個縮放的功能，此時光纖端面上的光斑大小S_fiber與光源光斑大小S_light的關系如下：

為進一步的把光源發出的光功率輸送到光纖中去，提高了耦合效率，應把光斑縮小，因此要求：f2≤f1。

2.根據權利要求1所述的應用于環介導等溫擴增的光纖耦合裝置，其特征在于：所述的光纖為多模光纖。