[實用新型]大發散角激光耦合單模光纖的裝置

有效

• 申請號: 202021528663.8
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN213122366U
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 王靈光;賴宣潤;黃麗芳;王成坤
• 申請（專利權）人: 珠海達明科技有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 王賢義;何承鑫

本實用新型提供了一種結構簡單、體積小且節約資源的大發散角激光耦合單模光纖的裝置及方法。本實用新型中，激光器發出的光經過準直鏡準直后，經分光棱鏡后分為透射光線和反射光線；其中的反射光線入射到角錐棱鏡后，原路反射后被工業相機吸收并形成參考光光斑；分光棱鏡分出的透射光線進入顯微物鏡，經過匯聚后入射到光纖內，光纖的耦合端面對入射的光線的一部分進行反射，該部分反射光線沿著原路徑返回到分光棱鏡后，經分光棱鏡的反射面反射后，被工業相機吸收后形成耦合光光斑；當耦合光光斑與參考光光斑完全重合時，激光器出射的光纖耦合到光纖內，否則，對光纖的位姿進行調整，直至耦合光光斑與參考光光斑完全重合。本實用新型可應用于光纖領域。

技術領域

本實用新型涉及光纖領域，尤其涉及一種大發散角激光耦合單模光纖的裝置。

背景技術

光纖光纜通信是現代通信傳輸系統的主要傳輸方式，光纖光纜的發展史只有一二十年，經歷了三次的升級：短波長多模光纖光纜、長波長多模光纖光纜和長波長單模光纖光纜。光纖通信技術作為一種全新的信息傳輸技術，已成為現代通信的主要通信方式，幾乎取代了傳統銅纜通信技術，在現代信息網中起著非常重要的作用，目前已在諸多領域和行業中應用，成為提升通信質量和效率的重要手段，推動了人類科學技術的革命。采用光纖光纜通信是通信傳輸系統上的一次重大變革，目前中國光纖光纜通信已進入實用階段。隨著我國社會經濟的快速發展，我國的光纖通信技術取得了非常重要的成就，不僅促進人與人之間的溝通效率得到全面的提升，而且也能夠保證現代化、智能化、自動化技術的全面發展。此外，現在已有多個國家宣布不再建設銅纜通信線路，而致力于發展光纖光纜通信。

光纖通信具有通信容量大、損耗低、傳輸距離長、抗電磁干擾能力強等優點。按光在光纖中的傳輸模式可分為單模光纖和多模光纖。多模光纖(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯較粗(50或62.5μm)，可傳輸多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。單模光纖(Single ModeFiber)：中心玻璃芯很細(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，由于單模光纖良好的光學傳輸特性，而且大部分光器件都是基于單模光纖的，越來越多的場景使用于單模光纖。在實際應用中，將激光器發出的自由空間光耦入到光纖中是最為關鍵的步驟之一，耦合效率的高低，決定了在光纖輸出端能量的大小，由于單模光纖的芯徑較窄，如何將激光器所發出的光盡可能多的耦合至光纖中成為一大難點。在耦合時，要保證激光器所發出的激光完全進入光纖需要注意以下幾點：1、激光束的錐角要小于光纖的最大接受角，要不然就不能滿足全反射，損耗很大。2、激光束要垂直于光纖端面。3、光纖端面要清潔干凈。4、激光束與光纖端面最好同心。5、激光光斑小于光纖芯徑。

目前常規的耦合方法包括振鏡掃描法和自準直法。其中的振鏡掃描法是通過掃描的方式尋找光斑處于光纖端面的精確位置，將光纖固定在壓電陶瓷上，通過驅動二維壓電陶瓷控制光纖端面，施加在壓電陶瓷上的電壓使之產生微米量級內的運動，從而驅動光纖使之位置產生變化，結合模擬退火算法實現空間光-光纖耦合自動對準，定位實現自動尋找最佳耦合點。但該過程需要用于對準的控制系統——二維壓電陶瓷、反饋系統和控制算法，通過光電探測器獲取電壓作為評價指標來實時反饋電壓，進而驅動二維壓電陶瓷，形成一套完整的光電閉環控制系統，過程比較繁瑣，對于算法有著較高的要求，需要額外開發整套的系統，不能整合現有的資源。電路的噪聲也會影響對位的精度。

在公開號為CN 108663758 A的專利文獻中，提出了一種利用平行光管準直激光，可以進行比較精準的激光耦合。但該方案對于儀器的加工要求極高，僅僅平行光管的焦距就達到了5m，造成整體裝置的尺寸在5m以上，輔助對位用的設備在使用完成后必須留在耦合光路中，造成了設備的浪費等。故而難以應用于工業領域。且其僅僅適合耦合從激光器所發出的準平行光，無法應用于從半導體芯片發出的較大發散角的激光。

實用新型內容