一種n×1反向合束耦合裝置及耦合系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種N×1反向合束耦合裝置及耦合系統(tǒng)，該N×1反向合束耦合裝置包括：N支低數(shù)值孔徑光纖、高數(shù)值孔徑光纖和曲面反射鏡；所述N支低數(shù)值孔徑光纖和高數(shù)值孔徑光纖(4)位于所述曲面反射鏡的同一側(cè)，所述曲面反射鏡將所述N支數(shù)值孔徑光纖輸出的光反射并耦合輸入至所述高數(shù)值孔徑光纖，該N×1反向合束耦合裝置簡單方便的獲得耦合光源，降低成本。
【專利說明】
_種N X1反向合束絹合裝置及絹合系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種NXI反向合束耦合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在光纖傳輸領(lǐng)域，廣泛采用紅綠藍(lán)三基色半導(dǎo)體激光器，各單管輸出光束直接與光纖耦合，成為一種無分立透鏡的半導(dǎo)體單管同軸直接耦合光纖。在此基礎(chǔ)上，一般采用N支低數(shù)值孔徑的半導(dǎo)體單管同軸直接耦合尾纖進(jìn)行捆綁合束、拉椎熔接，實(shí)現(xiàn)白光光源輸出。但是此種光纖合束耦合的拉椎熔接對(duì)技術(shù)要求高，需要火頭的燒蝕，其成本很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)要解決的技術(shù)問題
[0004]鑒于上述技術(shù)問題，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種NXI反向合束耦合裝置，可以簡單方便的獲得白光光源，降低成本。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種NXI反向合束耦合裝置，其包括:N支低數(shù)值孔徑光纖、高數(shù)值孔徑光纖和曲面反射鏡;所述N支低數(shù)值孔徑光纖和高數(shù)值孔徑光纖(4)位于所述曲面反射鏡的同一側(cè)，所述曲面反射鏡將所述N支數(shù)值孔徑光纖輸出的光反射并耦合輸入至所述高數(shù)值孔徑光纖。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種耦合系統(tǒng)，其特征在于，包括NXI反向合束耦合裝置以及N個(gè)激光器，NI個(gè)激光器向NI支低數(shù)值孔徑光纖輸入第一顏色的光，N2個(gè)激光器向N2支低數(shù)值孔徑光纖輸入第二顏色的光，N3個(gè)激光器向N3支低數(shù)值孔徑光纖輸入第三顏色的光，所述高數(shù)值孔徑光纖輸出耦合后的光。
[0008](三)有益效果
[0009]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0010](I)采用反向合束的方式，通過曲面反射鏡將多支低數(shù)值孔徑光纖上傳導(dǎo)的單基色半導(dǎo)體單管激光耦合至高數(shù)值孔徑光纖合成理想光源，避免了光纖合束器的拉椎熔接，簡單易行，且不要火頭的燒蝕，降低成本。
[0011 ] (2)曲面反射鏡相對(duì)于其光軸對(duì)稱，提高耦合效率。
[0012](3)采用夾具對(duì)光纖合束，使得光纖束穩(wěn)固。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中NXI反向合束耦合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]【主要元件】
[0015]Ia-1g-低數(shù)值孔徑光纖;2-夾具；
[0016]3曲面反射鏡;4-高數(shù)值孔徑光纖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明某些實(shí)施例于后方將參照所附附圖做更全面性地描述，其中一些但并非全部的實(shí)施例將被示出。實(shí)際上，本發(fā)明的各種實(shí)施例可以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)被解釋為限于此數(shù)所闡述的實(shí)施例;相對(duì)地，提供這些實(shí)施例使得本發(fā)明滿足適用的法律要求。
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種NX I反向合束耦合裝置，該N X I反向合束耦合裝置包括N支低數(shù)值孔徑光纖(N為大于等于2的正整數(shù))，夾具2、曲面反射鏡3、一支高數(shù)值孔徑光纖4。
[0020]其中低數(shù)值孔徑光纖基于傳輸相應(yīng)的半導(dǎo)體激光器單管輸出的單色激光。夾具2，將N支低數(shù)值孔徑光纖和一支高數(shù)值孔徑光纖4捆綁合束。曲面反射鏡3與夾具2通過紫外膠或耐高溫型光學(xué)折射率匹配膠連接，對(duì)N支低數(shù)值孔徑光纖輸出的單色激光耦合進(jìn)入該高數(shù)值孔徑光纖4。
[0021]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，上述的低數(shù)值孔徑和高數(shù)值孔徑是相對(duì)而言的，即光纖Ia-1g的數(shù)值孔徑低于光纖4的數(shù)值孔徑，故稱之為低數(shù)值孔徑光纖;而光纖4的數(shù)值孔徑高于光纖Ia-1g的數(shù)值孔徑，故稱之為高數(shù)值孔徑光纖。
[0022]具體的，如圖1所示，本實(shí)例中N= 7，反向合束耦合裝置包括了7支低數(shù)值孔徑光纖la-lg，該些光纖可以為單模無源光纖或多模無源光纖，亦可以為單包層光纖或多包層光纖，優(yōu)選為多模無源單包層光纖，數(shù)值孔徑NA為0.10?0.30，優(yōu)選NA = 0.15，纖芯直徑為20?200μπι，包層直徑為125μπι?240μπι，優(yōu)選纖芯直徑為105μπι，包層直徑為125μπι的多模無源單包層光纖。
[0023]高數(shù)值孔徑光纖4可以為單模無源光纖或多模無源光纖，亦可以為單包層光纖或多包層光纖，優(yōu)選為多模無源雙包層光纖，數(shù)值孔徑NA為0.20?0.60，優(yōu)選NA = 0.6，光纖尺寸為纖芯直徑為20?400μηι，內(nèi)包層直徑為125μηι?440μηι，優(yōu)選為纖芯直徑為40μηι、內(nèi)包層直徑為200μπι的多模無源雙包層光纖。
[0024]夾具2的橫截面為圓形、方形、多邊形等形狀，優(yōu)選為圓形，將7支低數(shù)值孔徑光纖Ia-1g的輸出端和I支高數(shù)值孔徑光纖4的輸入端捆綁合束，其中該高數(shù)值孔徑光纖4的輸入端位于中心位置，7支低數(shù)值孔徑光纖Ia-1g的輸出端圍繞該高數(shù)值孔徑光纖4的輸入端排布，優(yōu)選采用均勻排布的方式。
[0025]曲面反射鏡3為凹面曲面反射鏡，其形狀可以為凹面球面反射鏡、凹面雙曲面反射鏡、凹面拋物面反射鏡等，優(yōu)選為凹面球面反射鏡。通過紫外膠或耐高溫型光學(xué)折射率匹配膠連接于夾具2，連接部外側(cè)采用高折射率聚合物涂層進(jìn)行密封。
[0026]需要說明的是，本實(shí)施例中采用夾具2對(duì)低數(shù)值孔徑光纖和高數(shù)值孔徑光纖進(jìn)行固定，但本發(fā)明并不以此為限。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，還可以采用其他方式，例如:粘結(jié)、捆綁等，來實(shí)現(xiàn)低數(shù)值孔徑光纖和高數(shù)值孔徑光纖的固定。并且，在低數(shù)值孔徑光纖和高數(shù)值孔徑光纖的固定能夠?qū)崿F(xiàn)自然固定的前提下，該夾具也可以省略，只要能夠?qū)崿F(xiàn)曲面反射鏡3將N支低數(shù)值孔徑光纖Ia-1g輸出的光反射并耦合輸入至高數(shù)值孔徑光纖4，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種耦合系統(tǒng)，包括NXI反向合束耦合裝置及N分激光器(N為大于等于2的正整數(shù))，本實(shí)施中N=7，其中2個(gè)紅光半導(dǎo)體激光器單管輸出的紅光激光直接耦合進(jìn)入與微型光學(xué)透鏡相連接的低數(shù)值孔徑光纖Ia、Ib的輸入端，2個(gè)綠光半導(dǎo)體激光器單管輸出的綠光激光直接耦合進(jìn)入與微型光學(xué)透鏡相連接的光纖低數(shù)值孔徑lc、ld的輸入端，3個(gè)藍(lán)光半導(dǎo)體激光器單管輸出的藍(lán)光激光直接耦合進(jìn)入與微型光學(xué)透鏡相連接的低數(shù)值孔徑光纖le、lf、lg的輸入端。
[0028]7支低數(shù)值孔徑光纖Ia-1g輸出端輸出的7束單色激光經(jīng)曲面反射鏡3反射，匯聚耦合進(jìn)入高數(shù)值孔徑光纖4的輸入端，經(jīng)面反射鏡3反射的7束激光的反射光斑均入射至高數(shù)值孔徑光纖4的輸入端內(nèi)包層內(nèi)，且發(fā)散角小于高數(shù)值孔徑光纖4的數(shù)值孔徑，在高數(shù)值孔徑光纖4的包層內(nèi)傳導(dǎo)，由其輸出端輸出反向的白色激光。
[0029]盡管本實(shí)施例中采用兩支低數(shù)值孔徑光纖輸入紅色激光、兩支低數(shù)值孔徑光纖輸入綠色激光、三個(gè)低數(shù)值孔徑光纖輸入藍(lán)色激光來耦合形成白色激光，但本發(fā)明輸入各單色激光的低數(shù)值孔徑光纖數(shù)量并不局限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇傳輸各單色激光的數(shù)值孔徑光纖的數(shù)量來合成理想波段的光源。
[0030]如:NI支低數(shù)值孔徑光纖輸入紅色激光、N2支低數(shù)值孔徑光纖輸入綠色激光、N3個(gè)低數(shù)值孔徑光纖輸入藍(lán)色激光，其中N1+N2+N3 = N，N1，N2，N3均為大于等于O小于等于N的整數(shù)。
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施例采用三色激光(紅色、綠色、藍(lán)色)輸入低數(shù)值孔徑光纖進(jìn)而合成白色激光，但本發(fā)明的對(duì)激光的數(shù)量及顏色并不局限于此，可以采用多種顏色的激光合成理想波段的光源，亦可以選用單種顏色的激光合成高強(qiáng)度的單色激光。
[0032]需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行簡單地更改或替換。
[0033]還需要說明的是，本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)值。
[0034]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(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)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種NXI反向合束耦合裝置，其特征在于，包括:N支低數(shù)值孔徑光纖(la-lg)、高數(shù)值孔徑光纖(4)和曲面反射鏡(3); 其中，所述N支低數(shù)值孔徑光纖(Ia-1g)和高數(shù)值孔徑光纖(4)位于所述曲面反射鏡的同一側(cè)，所述曲面反射鏡(3)將所述N支數(shù)值孔徑光纖(Ia-1g)輸出的光反射并耦合輸入至所述高數(shù)值孔徑光纖(4)，其中N為大于等于2的自然數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NXI反向合束耦合裝置，其特征在于，所述高數(shù)值孔徑光纖(4)位于中心位置，N支低數(shù)值孔徑光纖(Ia-1g)圍繞該高數(shù)值孔徑光纖(4)均勻排布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NXI反向合束耦合裝置，其特征在于，曲面反射鏡(3)為凹面曲面反射鏡，將所述N支數(shù)值孔徑光纖(Ia-1g)輸出的光耦合輸入至所述高數(shù)值孔徑光纖(4)的內(nèi)包層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的NXI反向合束耦合裝置，其特征在于，所述的凹面曲面反射鏡為凹面球面反射鏡、凹面雙曲面反射鏡或凹面拋物面反射鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的NXI反向合束耦合裝置，其特征在于，還包括:夾具(2)，用于合束固定所述N支低數(shù)值孔徑光纖(Ia-1g)及高數(shù)值孔徑光纖(4)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的NXI反向合束耦合裝置，其特征在于，所述曲面反射鏡(3)通過紫外膠或耐高溫型光學(xué)折射率匹配膠連接于所述夾具(2)，連接部外側(cè)采用高折射率聚合物涂層進(jìn)行密封。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的NXI反向合束耦合裝置，其特征在于:所述低數(shù)值孔徑光纖(Ia-1g)為多模無源單包層光纖，數(shù)值孔徑為0.10?0.30，纖芯直徑為20?200μπι，包層直徑為125μπι?240μπι。8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的NXI反向合束耦合裝置，其特征在于:所述高數(shù)值孔徑光纖(4)為多模無源雙包層光纖，數(shù)值孔徑為0.20?0.60，纖芯直徑為20?400μπι，內(nèi)包層直徑為125μηι?440μηι。9.一種耦合系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的NXI反向合束耦合裝置以及N個(gè)激光器，NI個(gè)激光器向NI支低數(shù)值孔徑光纖(la，Ib)輸入第一顏色的光，Ν2個(gè)激光器向N2支低數(shù)值孔徑光纖(lc，Id)輸入第二顏色的光，N3個(gè)激光器向N3支低數(shù)值孔徑光纖(Ie，If，Ig)輸入第三顏色的光，所述高數(shù)值孔徑光纖(4)輸出耦合后的光，其中，N1+N2+N3 = N，N1，N2，N3均為大于等于O小于等于N的整數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的耦合系統(tǒng)，其特征在于: 所述第一顏色、第二顏色、第三顏色分別為紅色、綠色、藍(lán)色，所述耦合后的光為白光；和/或， 所述激光器為半導(dǎo)體激光器。
【文檔編號(hào)】H01S5/40GK106067657SQ201610544413
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年7月12日
【發(fā)明人】林學(xué)春, 齊瑤瑤, 于海娟, 張玲, 陳寒, 何超建
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所