[發明專利]一種模場可控的集成式光纖準直器

在審

• 申請號: 202211397334.8
• 申請日: 2022-11-09
• 公開（公告）號: CN115685446A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 苑立波;陳書玉;楊世泰
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02B6/255
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種模場可控的集成式光纖準直器，包括單模光纖、第一多模光纖、第二多模光纖；所述的集成式光纖準直器由單模光纖熔接一段第一多模光纖后，再熔接一段第二多模光纖組成。本發明公開的一種模場可控的集成式光纖準直器，通過調整熔接的第一多模光纖的長度來控制器件輸出模場的直徑和功率分布；調整熔接的第二多模光纖即漸變折射率多模光纖的長度，達到光束準直的效果。

技術領域

本發明涉及的是一種模場可控的集成式光纖準直器，可用于輸出不同模場直徑和功率強度分布的準直光束，涉及光纖集成器件領域。

背景技術

目前，光纖準直器是一種常用的光無源器件，可用于光環形器、光開關、光纖旋轉連接器等光學器件中，常規的光無源器件是由一個或一對準直器加上其他器件組成的，將發散光束轉化為平行的高斯光束并高效耦合進入光纖或其他光學器件中，因此光纖準直器作為基本的光學元器件常常被設計到光傳感系統或任意光無源器件中。

一般光纖準直器是由單模尾纖和準直透鏡(GRIN Lens或C-Lens)組成，通過連接準直透鏡能夠將光纖端面出射的發散光束轉變為平行光束，或將平行光束匯聚并高效耦合進入光纖。這種傳統的單模尾纖連接準直透鏡的方式在將發散光束轉變為平行光束時會實現一定的擴束效果，然而單只連接準直透鏡所能達到的擴束效果有限，且出射光場的功率強度分布為單一的高斯分布，無法調控。

本發明是通過連接不同類型的第一多模光纖來控制輸出光場的功率分布，改變第一多模光纖的長度以實現不同模場直徑和功率分布的光場輸出，再連接第二多模光纖也就是漸變折射率多模光纖，調整至準直光束輸出的長度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單緊湊、制作時間短、經濟成本低的一種模場分布可控的集成式光纖準直器，在有效輸出面積增大、光束準直的同時做到模場直徑可控，功率分布可調。

本發明的目的是這樣實現的：

該集成式光纖準直器由單模光纖熔接一段第一多模光纖后，再熔接一段第二多模光纖組成，其中第一多模光纖能將單模光纖輸出的較小的高斯基模模場進行擴束并進行強度分布整形，擴束和整形后的模場直徑和強度分布由該段光纖的長度和折射率分布決定；第二多模光纖為漸變折射率光纖，能夠將擴束整形后的光束進行準直輸出，從而通過對熔接的兩段多模光纖的長度的調節來控制器件輸出模場分布和準直效果。

所述的單模光纖提供出射光束為高斯光束，光場功率分布為高斯強度分布。

所述的第一多模光纖為階躍折射率多模光纖，其將單模光纖內的高斯基模模場進行擴束，但仍舊保持高斯強度分布。

所述的第一多模光纖為反漸變折射率多模光纖，其纖芯折射率分布為中心低凹，沿著徑向折射率逐漸增大分布；所述的反漸變折射率光纖不但能夠對單模光纖的高斯模場進行擴束，還能調整模場的強度分布為均勻分布的圓形平頂光束。

所述的第一多模光纖為漸變折射率多模光纖1，其纖芯折射率分布為中心高凸，沿著徑向折射率逐漸減小分布；所述的漸變折射率多模光纖1在高斯模場的基礎上微擴束，并保持一小段準直距離。

所述的第二多模光纖為漸變折射率光纖2，在保持光場功率強度分布不變的情況下將擴束整形后的光束進行準直輸出。

本發明通過更換第一多模光纖的類型來調整單模光纖輸出光束的功率強度分布，以實現強度分布整形；通過調整第一多模光纖的長度以實現輸出模場可控；通過第二多模光纖的長度以實現光束準直輸出。

本發明的顯著技術優勢和技術效果如下：

(1)作為光纖準直器將發散的光束調整為準直的光束，提高之后進入其他光纖器件的耦合效率；

(2)準直器的輸出光場不再是單一的高斯光場分布，而是可以根據需要調整至合適的模場強度分布，適用于不同場景需要。

附圖說明