一種光纖準(zhǔn)直器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種光纖準(zhǔn)直器，包括相互對(duì)接的光纖和石英透鏡，其中光纖的表面設(shè)有涂覆層，還設(shè)有無涂覆層的對(duì)接端；石英透鏡設(shè)有一輸入端和一輸出端，輸入端與光纖的對(duì)接端平整熔接為一體，輸出端則為一聚焦透鏡，通過對(duì)聚焦透鏡曲率半徑的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖準(zhǔn)直器各參數(shù)的調(diào)整。本發(fā)明制作方法簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，可以適用于大功率的激光輸出。
【專利說明】一種光纖準(zhǔn)直器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖準(zhǔn)直器，尤其涉及一種應(yīng)用于高功率光纖激光器的光纖準(zhǔn)直器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖準(zhǔn)直器是光無源器件中的一個(gè)重要的組件，在光通信系統(tǒng)中有著非常普遍的應(yīng)用，同時(shí)也是制作其他多種微型光無源器件的基礎(chǔ)，如起偏振器、隔離器、分光器、濾波器、光開關(guān)及波分復(fù)用器等。目前采用的光纖準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)是將光纖置于透鏡(常見的透鏡有GRIN Iens和C-1ens)的焦平面上，通過空間耦合的方式，實(shí)現(xiàn)將光纖端面出射的發(fā)散光束變換為平行光束，或者將平行光束會(huì)聚焦耦合到光纖中。
[0003]常用的光纖準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中101為光纖，102為光纖101與光纖毛細(xì)管構(gòu)成的光纖頭，103為光學(xué)準(zhǔn)直透鏡，104為固定光纖頭102和準(zhǔn)直透鏡103的套管，105為光纖頭和準(zhǔn)直透鏡之間的空氣隙，106為固定光纖的環(huán)氧樹脂膠，通過調(diào)整光纖頭的位置，使其置于光學(xué)準(zhǔn)直透鏡103的焦點(diǎn)處，即可制得光纖準(zhǔn)直器。
[0004]由于采用空間耦合的結(jié)構(gòu)，光纖和透鏡間存在空氣間隙，因此對(duì)制作工藝的要求比較高。在制作過程中容易產(chǎn)生光纖端面和透鏡焦平面對(duì)不準(zhǔn)，以及光纖軸與透鏡光軸失配的現(xiàn)象，從而影響準(zhǔn)直器的輸出耦合效率和光束質(zhì)量。另外，在激光輸出時(shí)，特別是大功率激光輸出，光纖輸出端面往往由于點(diǎn)功率密度過高而產(chǎn)生損傷和形變，限制了這種結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)直器在激光器，特別是大功率激光器中的應(yīng)用。
[0005]因此，開發(fā)出一種制作簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、耦合效率高、可承受大功率激光傳輸?shù)墓饫w準(zhǔn)直器對(duì)于光通信系統(tǒng)性能的提升、大功率光纖激光器的發(fā)展至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種制作簡單，不僅能夠應(yīng)用于低功率的激光輸出，也能應(yīng)用于大功率激光輸出，耦合效率高的新型的光纖準(zhǔn)直器。
[0007]本發(fā)明所提出的光纖準(zhǔn)直器，包括光纖和透鏡。
[0008]其中，光纖的表面設(shè)有涂覆層，其一端為無涂覆層的對(duì)接端；透鏡可以采用石英透鏡，該石英透鏡呈圓柱狀體，且圓柱直徑大于光纖直徑，透鏡一端為輸入端，另一端為輸出端，所述輸入端與光纖的對(duì)接端熔接為一整體，且光纖的纖芯與透鏡中心在同一軸線上，所述輸出端為聚焦透鏡。
[0009]所述石英透鏡的表面可以鍍一層低反射率膜也可以不鍍膜。其輸出端的端面需要拋磨平整，該端面可以是錐形面，也可以是平面。所述輸出端的聚焦透鏡可以是球面透鏡，也可以是非球面透鏡。所述石英透鏡的直徑、球面透鏡或非球面的曲率半徑和長度可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定。
[0010]所述石英透鏡。其輸入端的端面需要拋磨平整，該端面可以是錐形面，也可以是平面。所述輸出端的聚焦透鏡可以是球面透鏡，也可以是非球面透鏡，表面可以鍍一層增透膜也可以不鍍膜。所述石英透鏡的直徑、球面透鏡或非球面的曲率半徑和長度可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定。
[0011]所述光纖與石英透鏡的熔接可以采用高溫焊接方式，如激光焊接，也可以采用電弧放電方式熔接。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大大降低了制作工藝的難度，使得光纖準(zhǔn)直器的制作工藝簡單易行，并且結(jié)構(gòu)緊湊，通過石英透鏡和光纖直接熔接的方式，光纖輸出端面和透鏡之間不存在空氣間隙，當(dāng)傳輸大功率激光時(shí)，光纖端面輸出的光束可以直接經(jīng)過石英透鏡擴(kuò)束，降低了光束的點(diǎn)功率密度，光纖端面與透鏡端面不容易產(chǎn)生形變和損傷，保護(hù)了光纖與透鏡的端面，因此使得光纖準(zhǔn)直器不僅僅可以適用于低功率的光纖激光器輸出，還可以適用于大功率光纖激光器輸出，應(yīng)用范圍廣泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，其中:
圖1為現(xiàn)有光纖準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明光纖準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2的A-A剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖2、圖3所示，本發(fā)明一實(shí)施例所提出的光纖準(zhǔn)直器，包括位于左側(cè)的輸出光纖301和位于右側(cè)的透鏡201。
[0015]本實(shí)施例中，輸出光纖301采用了雙包層光纖，由內(nèi)而外依次包括纖芯304、包層303、涂覆層302。透鏡201采用圓柱形的石英透鏡，其一端為輸入端，另一端為輸出端，且石英透鏡的直徑大于光纖的直徑，石英透鏡具體直徑大小可以根據(jù)需要輸出的光斑直徑來選擇。輸入端的端面可以為錐形面，還可以為平面，輸出端202可以為球面透鏡或非球面透鏡，石英透鏡的表面可以鍍一層低反射率膜，低反射率膜的反射率小于0.3%,鍍低反射率膜可以提高光的傳輸效率，使準(zhǔn)直器的光傳輸效率更高，從而達(dá)到的效果更好。
[0016]對(duì)接時(shí)，由于涂覆層采用聚合物材料制成，承受不了熔接的高溫，因此輸出光纖的一端需要?jiǎng)內(nèi)ネ扛矊?02，形成無涂覆層的對(duì)接端305，并且對(duì)接端305的端面要切割平整，便于熔接。相對(duì)應(yīng)的，石英透鏡201的輸入端也拋磨平整，然后與光纖的對(duì)接端直接熔接成一個(gè)整體，并且熔接后的整體中光纖纖芯304和石英透鏡201中心是對(duì)準(zhǔn)的，這樣光纖輸出的高斯光束才能經(jīng)過石英透鏡的變換，對(duì)石英透鏡輸出的光束進(jìn)行準(zhǔn)直。石英透鏡的輸入端可以是由透鏡截面形成的一個(gè)光滑平面，但是對(duì)于不同的準(zhǔn)直器，石英透鏡的直徑可能會(huì)很大，使得纖芯與石英透鏡的中心很難對(duì)準(zhǔn)，制作難度很高，因此，石英透鏡的輸入端還可以做成一個(gè)錐形，減少熔接平面的直徑，大大降低制作的難度。
[0017]在上述對(duì)接過程中，將輸出光纖與透鏡中心對(duì)齊地熔接為一個(gè)整體，這是本發(fā)明的一個(gè)重點(diǎn)，這樣光纖和空氣沒有直接分界面，不會(huì)因光功率太大而損壞光纖和透鏡的端面，因此，可以應(yīng)用在大功率激光輸出中，并且，還提高了準(zhǔn)直器的輸出耦合效率和光束質(zhì)量，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中光纖與透鏡對(duì)接時(shí)，不容易對(duì)準(zhǔn)，且光纖周與透鏡軸失配的缺點(diǎn)。[0018]在本實(shí)施例中，該雙包層光纖的纖芯直徑為25 um,包層直徑為250 um,石英透鏡的直徑為4 mm，其總體長度為15mm。通過調(diào)整石英透鏡輸出端202的曲率半徑，可以獲得該光纖準(zhǔn)直器的束腰光斑直徑為0.7 mm，工作距離為150 mm，發(fā)散角為2.0 mrad。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖準(zhǔn)直器，其特征在于包括:一光纖，其表面設(shè)有涂覆層，其一端為無涂覆層的對(duì)接端； 一圓柱形透鏡，其直徑大于所述光纖，所述透鏡的輸入端與光纖的對(duì)接端熔接為一整體，且光纖的纖芯與透鏡中心在同一軸線上，所述透鏡的輸出端為聚焦透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖直準(zhǔn)器，其特征在于:所述透鏡為輸入端的端面為錐形面或平面。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖直準(zhǔn)器，其特征在于:所述透鏡的輸出端為球面透鏡或非球面透鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖直準(zhǔn)器，其特征在于:所述透鏡表面鍍有反射膜，反射膜的反射比率小于0.3%。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖直準(zhǔn)器，其特征在于:所述光纖為雙包層光纖，其纖芯直徑為25um,包層直徑為250um ;所述透鏡為石英透鏡,其直徑為3mm,長度為15mm。
【文檔編號(hào)】G02B6/255GK103454730SQ201310442191
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】林慶典, 鄭家容, 葉銘森, 董杰 申請(qǐng)人:深圳朗光科技有限公司