專利名稱：對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié)裝置和耦合方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及光纖，特別是一種對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié)裝置和耦合方法，具體地 說是將激光從空間向光纖耦合的輔助調(diào)節(jié)裝置和耦合方法。
背景技術(shù)：
光纖在科研和高科技領域具有非常重要的應用，很多場合需要將激光從自由空間 耦合到單模光纖中，單模光纖具有芯徑細(幾微米)，數(shù)值孔徑小(0.1左右)的特點，決定 了光束由空間傳播到光纖傳播的耦合是比較困難的。將激光從空間向光纖耦合目前較多采用先調(diào)節(jié)多模光纖，得到最大耦合后再將多 模光纖取下，換插單模光纖的辦法，其不足如下首先多模光纖的耦合雖然相對容易，但仍然需要相當?shù)募记?；其次調(diào)換光纖時容易造成位置改變，需要重調(diào)，費時費力；有些結(jié)構(gòu)不允許光纖擰上擰下，此時該方法就會失效?！＠夹g(shù)致力于改進該方法，例如“實時觀察光纖耦合的輔助調(diào)節(jié)裝置”(專 利號ZL00249352. 7)提出了在光纖入射端采用成像的辦法實現(xiàn)對光纖耦合的輔助調(diào)節(jié)， 如圖1所示。該專利提出了一個調(diào)節(jié)光纖的有效方法，不過使用時仍然受到了一些限制，由 于該專利采用入射端反射成像的辦法，需要將大量光學元件(圖1中1-7單元)插到光纖 耦合頭前端，特別3是一個成像器件，體積比較大，無法應用于比較緊湊光路中；其次，該方 案調(diào)節(jié)還是有一定難度的，特別是光纖與激光束匹配不好時，調(diào)節(jié)更困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié) 裝置和耦合方法，該裝置和方法應具有結(jié)構(gòu)簡單，使用操作方便，耦合精確可靠的特點。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié)裝置，特點在于其構(gòu)成同光軸地依次將激光二極 管、準直透鏡、半波片、光闌、耦合透鏡和光纖連接器設置在一個基座上，所述的激光二極管 的發(fā)光面位于所述的準直透鏡的前焦面，所述的光纖連接器的光纖端面中心位于所述的耦 合透鏡的焦點。還有一個轉(zhuǎn)接頭，光纖耦合幾乎沒有裸光纖直接耦合的，光纖有幾個標準，分別為 FC、SMA, ST、LC4等，另外光纖的端面分為PC、APC兩種制式。PC的端面為垂直平面，APC是 指端面有8度傾角的光纖。該轉(zhuǎn)接頭有FC-FC，F(xiàn)C-SMA, FC-ST，F(xiàn)C-LC4四種連接標準，轉(zhuǎn)接 頭的FC連接端連接一根FC匹配光纖，該光纖的入射端面制式為PC或者APC，該轉(zhuǎn)接頭的另 一端供連接對應的目標光纖。利用上述對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié)裝置將空間激光束與光纖耦合的方法，其特點 是該方法包括下列步驟①確定待耦合的目標光纖的標準和入射端面制式，選用相應的轉(zhuǎn)接頭；
②打開激光二極管電源，所述的激光二極管發(fā)出的激光，稱為參考光束，該參考光 束經(jīng)準直透鏡、半波片、光闌、耦合透鏡，直達所述的光纖連接器的光纖端面中心，從該光纖 連接器輸出的參考光束；③將待耦合的目標光纖的輸出端插入所述的光纖連接器，或?qū)⒋詈系哪繕斯饫w 的輸出端通過所述的轉(zhuǎn)接頭插入所述的光纖連接器，所述的參考光束進入所述的目標光纖 中并從目標光纖的輸入端輸出；④調(diào)節(jié)所述的目標光纖的光纖連接器的位置和方向或所述的空間激光束的位置 和方向，使所述的空間激光束與從光纖連接器輸出參考光束重合；⑤將所述的目標光纖的輸出端從所述的光纖連接器拔出或從所述的轉(zhuǎn)接頭拔出， 再連接到一臺激光功率計，再仔細調(diào)節(jié)所述的光纖耦合器的位置和方向或所述的空間激光 束的位置和方向，使激光功率計的輸出達到最大，即完成所述的目標光纖與所述的空間激 光束的耦合調(diào)節(jié)。本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單裝置簡單，輔助調(diào)節(jié)裝置預期只有香煙盒大小，整個裝置只有 激光二極管一個功耗器，可以用電池直接驅(qū)動，使用非常方便，基本不會受到調(diào)節(jié)場地的限 制；本發(fā)明只要打開激光二極管電源，將待耦合的目標光纖與所述的光纖連接器或轉(zhuǎn) 接頭連接就可以出光，使用非常簡單；本發(fā)明采用在激光束與待耦合的目標光纖的光纖輸入端增加一束參考光束的辦 法，不在調(diào)節(jié)處增加其他器件，對調(diào)節(jié)光路無器件介入，無光路改變，是一種無“損傷”調(diào)節(jié) 方法；本發(fā)明為待耦合的空間光束提供了對射的參考光束，它為空間光束的調(diào)節(jié)提出了 直接明確的參考依據(jù)，只要調(diào)節(jié)參考光束和待耦合的空間光束的光軸重合，即可將空間光 束耦合到光纖中，調(diào)節(jié)過程簡單明了，提高了耦合精度，精確可靠；本發(fā)明考慮了不同標準光纖的通用性要求，采用附加轉(zhuǎn)接頭的辦法實現(xiàn)其不同標 準光纖的匹配問題，而激光輸出裝置是完全固化的，這既達到了目的，又避免了改變接頭對 參考激光光纖耦合光路的影響，使用簡單可靠。


圖1是“實時觀察光纖耦合的輔助調(diào)節(jié)裝置”的裝置圖。(來源專利號為 ZL00249352. 7的實用新型專利說明書)圖2是本發(fā)明對射式光纖輔助調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖其中001_光學調(diào)節(jié)器，002-待耦合的空間激光束，003-光纖耦合器，004-待耦 合的目標光纖，004A-輸入端，004B-輸出端，005-光纖連接器，006-耦合透鏡，007-光闌， 008-半波片，009-準直透鏡，010-基座，011-激光二極管，012-激光二激管發(fā)出的參考激光
束ο圖3是本發(fā)明的轉(zhuǎn)換頭的示意圖其中013-轉(zhuǎn)接頭，014-匹配光纖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。先請參閱圖2，圖2是本發(fā)明對射式光纖輔助調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見，本 發(fā)明對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié)裝置的構(gòu)成是同光軸地依次將激光二極管011、準直透鏡 009、半波片008、光闌007、耦合透鏡006和光纖連接器005設置在一個基座010上，所述的 激光二極管011的發(fā)光面位于所述的準直透鏡009前焦面，所述的光纖連接器005的光纖 端面中心位于所述的耦合透鏡006的焦點。本發(fā)明還提供一個轉(zhuǎn)接頭013，參見圖3，該轉(zhuǎn)接頭有FC-FC，F(xiàn)C-SMA, FC-ST, FC-LC4四種連接標準，轉(zhuǎn)接頭013的FC連接端連接一根FC匹配光纖014，該光纖的入射端 面制式為PC或者APC，該轉(zhuǎn)接頭013的另一端供連接對應的目標光纖004。利用上述對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié)裝置將空間激光束與光纖耦合的方法，包括下 列步驟①確定待耦合的目標光纖004的標準和入射端面制式，選用相應的轉(zhuǎn)接頭013 ；②打開激光二極管電源，所述的激光二極管011發(fā)出的激光，稱為參考光束，該參 考光束經(jīng)準直透鏡009、半波片008、光闌007、耦合透鏡006，直達所述的光纖連接器005的 光纖端面中心，從光纖連接器005輸出參考光束；③將待調(diào)節(jié)的目標光纖004的輸出端004B插入所述的光纖連接器005，或?qū)⒋{(diào) 節(jié)的目標光纖004的輸出端004B通過所述的轉(zhuǎn)接頭013插入所述的光纖連接器005，所述 的參考光束進入所述的目標光纖004中并從目標光纖004的輸入端004A輸出；④調(diào)節(jié)所述的目標光纖004的光纖連接器003的位置和方向或所述的空間激光束 002的位置和方向，使所述的空間激光束002與從光纖連接器005輸出參考光束重合；⑤將所述的目標光纖004的輸出端從所述的光纖連接器005拔出或從所述的接頭 013拔出，再連接到一臺激光功率計，再仔細調(diào)節(jié)所述的光纖耦合器003的位置和方向或所 述的空間激光束002的位置和方向，使激光功率計的輸出達到最大，即完成所述的目標光 纖004與所述的空間激光束002的耦合調(diào)節(jié)。實驗表明，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，使用操作方便，耦合精確可靠的特點。
權(quán)利要求
一種對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié)裝置，特征在于其構(gòu)成同光軸地依次將激光二極管(011)，準直透鏡(009)、半波片(008)、光闌(007)、耦合透鏡(006)和光纖連接器(005)設置在一個基座(010)上，所述的激光二極管(011)的發(fā)光面位于所述的準直透鏡(009)的前焦面，所述的光纖連接器(005)的光纖端面中心位于所述的耦合透鏡(006)的焦點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié)裝置，其特征在于還有一個轉(zhuǎn)接頭 (013)，該轉(zhuǎn)接頭有FC-FC，F(xiàn)C-SMA, FC-ST, FC-LC4四種連接標準，轉(zhuǎn)接頭(013)的FC連接 端連接一根FC匹配光纖(014)，該光纖的入射端面制式為PC或者APC，該轉(zhuǎn)接頭(013)的 另一端供相應的待耦合的目標光纖(004)連接。
3.一種利用權(quán)利要求1所述的對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié)裝置將空間激光束與光纖耦 合的方法，其特征在于該方法包括下列步驟①確定待耦合的目標光纖(004)的連接標準和入射端面制式，選用相應的轉(zhuǎn)接頭 (013)；②打開激光二極管電源，所述的激光二極管(011)發(fā)出的激光，稱為參考光束，該參考 光束經(jīng)所述的準直透鏡(009)、半波片(008)、光闌(007)、耦合透鏡(006)，直達所述的光纖 連接器(005)的光纖端面中心，從該光纖連接器(005)輸出參考光束；③將待耦合的目標光纖(004)的輸出端(004B)插入所述的光纖連接器(005)，或?qū)⒋?耦合的目標光纖(004)的輸出端(004B)通過所述的轉(zhuǎn)接頭(013)插入所述的光纖連接器 (005)，所述的參考光束進入所述的目標光纖(004)中并從目標光纖(004)的輸入端(004A) 輸出；④調(diào)節(jié)所述的目標光纖(004)的光纖連接器(003)的位置和方向或所述的空間激光束 (002)的位置和方向，使所述的空間激光束(002)與從所述的光纖連接器(005)輸出的參考光束重合；⑤將所述的目標光纖(004)的輸出端(004B)從所述的光纖連接(005)拔出或從所述 的轉(zhuǎn)接頭(013)拔出，再連接一臺激光功率計，然后仔細調(diào)節(jié)所述的光纖耦合器(003)的位 置和方向或所述的空間激光束(002)的位置和方向，使激光功率計的輸出達到最大，即完 成所述的目標光纖(004)與所述的空間激光束(002)的耦合。
全文摘要
一種用于將空間激光束向光纖耦合的對射型光纖耦合輔助調(diào)節(jié)裝置和耦合方法，該裝置的構(gòu)成同光軸地依次將激光二極管、準直透鏡、半波片、光闌、耦合透鏡和光纖連接器設置在一個基座上，所述的激光二極管的發(fā)光面位于所述的準直透鏡的前焦面，所述的光纖連接器的光纖端面中心位于所述的耦合透鏡的焦點。本發(fā)明的裝置和方法具有結(jié)構(gòu)簡單，使用操作方便，耦合精確可靠的特點。
文檔編號G02B7/00GK101881857SQ20101020129
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者史春燕, 王育竹, 魏榮 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所