多棱錐焦平面光纖耦合器制造技術

一種多棱錐焦平面光纖耦合器，包括一個平凸透鏡、一個4棱錐棱鏡和底座，旨在提供一種容易固定，而且可以對光路進行若干分路的光纖耦合器。平凸透鏡的平面與4棱錐的底面相貼，平行光線從平凸透鏡入射，平凸透鏡將對平行光起到匯聚的作用，調整平凸透鏡的曲率半徑，使入射光線在平凸透鏡和4棱錐棱鏡里面走過的距離為平凸透鏡的焦距，針對不同波長的光選取合適的光學玻璃制作4棱錐棱鏡，使入射光在最先到達的多棱錐的側面上發生全反射，經全反射以后的光線在發生全反射側面的正對的多棱錐側面上進行匯聚，匯聚點處粘接有光纖束，這樣就實現了光纖的多光路耦合。這種光纖耦合器容易固定、抗震，適合在惡劣的環境中穩定工作。

【技術實現步驟摘要】

木專利技術屬于光通訊網絡元件領域，具體涉及利用平凸透鏡和多棱錐棱鏡(棱為偶數)實現一種容易固定，而且可以對光進行若干分路的光纖耦合器。
技術介紹
光纖耦合器是一種用于光通信網絡中的傳輸器件，通常采用光纖熔融拉錐技術及器件封裝技術來實現光功率和光波長的穩定分配，現在已知的光纖耦合器件有中國專利200920194459. 4公開了一種高穩定光纖稱合器,提供了一種結構簡單而又具有優良的抗震性能和高穩定環境特性的光纖耦合器。它包括金屬管和位于金屬管內的石英槽，耦合光纖置于石英槽內，金屬管兩端依次采用金屬封盤、第一密封膠、第二密封膠和防護膠密封。金屬管內壁和石英槽之間的間隙，充填有制成粉末狀的防潮減震隔熱材料。這種光纖耦合器抗震抗冷熱沖擊耐潮，適于車、船、飛行器、沙漠、高山等環境下長期穩定可靠工作。 又如中國專利201020682429. O公開了一種全光路對稱型可定位全光纖振動傳感器，屬于光纖振動傳感
，其主要技術特征為光源發出的光被分路器分為兩路進入光纖耦合器的兩側，兩個光探測模塊位于光纖耦合器的兩側，傳感光纖的兩端連接光纖耦合器兩側的一個端口，延遲光纖的兩端也連接光纖耦合器兩側的一個端口。解決了現有技術中在做振動檢測時無法判斷振動事件發生的位置的技術問題?？筛玫南捎谄骷囟绕频纫蛩貙ο到y造成的影響，使系統具有更佳的靈敏度和穩定性。已知的光纖耦合器制作成品在比較苛刻的環境條件下，穩定性及可靠性得不到保證，而且對光的分路數量以及效果不能滿足實際應用的需求，并且對制作工藝要求比較高，制作價格比較昂貴。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提出一種利用平凸透鏡和多棱錐棱鏡(棱為偶數)制作易于固定，并且對光進行若干分路的多棱錐焦平面光纖耦合器。本專利技術提供的多棱錐焦平面光纖耦合器包括一個平凸透鏡、一個4棱錐棱鏡和底座，平凸透鏡平面和多棱錐棱鏡的底面相貼，4棱錐棱鏡的錐角朝向底座并固定在底座上；平行光線從平凸透鏡入射，平凸透鏡對平行光進行匯聚，通過光學設計軟件ZMAX，在軟件上調整平凸透鏡的曲率半徑，使入射光線在平凸透鏡和4棱錐棱鏡中走過的距離為平凸透鏡的焦距，然后根據光學設計軟件上的透鏡和棱鏡的參數加工透鏡和棱鏡，實現入射光在最先投射到的多棱錐的側面上發生全反射，經全反射以后的絕大多數光線在發生全反射側面正對的多棱錐側面上進行匯聚，匯聚點是通過光學設計軟件找出來的，在四棱錐的四個側面的匯聚點處粘接有光纖束，實現與光纖的多路耦合。這種光纖稱合器可以對光進行若干分路，容易固定、抗震，適合在惡劣的環境中穩定工作。前述的多棱錐焦平面光纖耦合器是利用平凸透鏡和多棱錐棱鏡的加工以及組合來實現對光束進行聚焦和若干分路的光纖耦合器。前述的多棱錐焦平面光纖耦合器運用到光的全反射定理的方法，實現了對光的若干分路。前述的多棱錐焦平面光纖耦合器中的平凸透鏡的平面和多棱鏡的底面可以使一個整體，也可以分離，平凸透鏡的光軸和多棱錐棱鏡的中心軸線重合。前述的多棱錐焦平面光纖耦合器可以通過光學設計軟件ZEMAX調整加工平凸透鏡的曲率半徑，使光線在平凸透鏡和多棱錐棱鏡中走過的距離為平凸透鏡的焦距，以實現平凸透鏡將射入的平行光束匯聚到多棱鏡側面粘有光纖束的位置。前述的多棱錐焦平面光纖耦合器的在一些特殊場合中，可以將平凸透鏡與多棱錐棱鏡分離，微調平凸透鏡中心位置，使平凸透鏡的中心與多棱錐棱鏡底部中心重合。前述的多棱錐焦平面光纖耦合器可以通過使用光學設計軟件調整平凸透鏡的焦距，使多棱錐焦平面光纖耦合器廣泛應用于可見光和紅外波段，擴大了光纖耦合器的應用范圍。本專利技術的優點和有益效果本專利技術的多棱錐焦平面光纖耦合器，是針對目前一些特殊領域里需要實現光線的多分路并與多條光纖同時進行耦合的現狀，旨在提供一種容易固定，而且可以對光路進行若干分路的光纖耦合器。多棱錐焦平面光纖耦合器結構及制作工藝簡單，充分利用一些光學器件對光的作用，用較少的光學元件實現了一條光線的多光路分光，并且同時與多束光纖進行耦合，完善了現有光纖耦合器的不足，這種光纖耦合器容易固定、抗震，擴大了光纖耦合器的應用范圍，可以在一些特殊領域、特殊環境中長時間工作。附圖說明圖I是四棱錐焦平面光纖耦合器的設計光路圖(側面)；圖2是四棱錐焦平面光纖耦合器的設計光路圖(側面，平凸透鏡與四棱錐棱鏡分離)；圖3是四棱錐棱鏡的左視圖(A)，右視圖(B)，俯視圖(C)；圖4是六棱錐棱鏡的左視圖(A)，右視圖(B)，俯視圖(C)。圖中，I為平凸透鏡，2為多棱錐棱鏡，3為光纖，4為多棱錐焦平面光纖耦合器的底座，5為光固化膠。具體實施方案以下結合原理圖形，對依據本專利技術提出的三種具體的實施方式，詳細的介紹多棱鏡焦平面光纖耦合器的特征及其功效。實施例I如圖I所示，多棱錐焦平面光纖耦合器包括一個平凸透鏡、一個四棱錐棱鏡和底座，如果加工的工藝比較好，加工的平凸透鏡的焦距比較精確，則可以將平凸透鏡和多棱錐棱鏡加工在一起，平行光線從平凸透鏡入射，平凸透鏡對平行光進行匯聚，調整平凸透鏡的曲率半徑(F=l)，使入射光線在平凸透鏡和多棱錐棱鏡里面走過的距離為平凸透鏡的焦距，使入射光在最先到達的多棱錐的側面上發生全反射，經全反射以后的絕大多數光線在發生全反射側面的正對的四棱錐側面上進行匯聚，在匯聚能量最高處粘接有光纖束，具體光學軟件模擬，模擬出光線進去系統后能量分布情況，進而確定能量最高點的位置，如果多棱錐棱鏡有2η個側面，則此多棱錐焦平面光纖耦合器可以實現對一條光線2η條分光路，且與2η條光纖的多光路耦合。實施例2如圖2所示，多棱錐焦平面光纖耦合器包括一個平凸透鏡、一個四棱錐棱鏡和底座，如果實際中要求平凸透鏡的焦距要滿足不同波長光的入射，但其焦點位于多棱錐的側面上，則需要將平凸透鏡和多棱錐棱鏡進行分離，通過光學設計軟件加工調整平凸透鏡的曲率半徑(1〈F〈1. 3)，并且微移動平凸透鏡進行相對于四棱錐棱鏡的X方向和y方向，使平凸透鏡的中心線和多棱錐棱鏡的中心線相重合，而滿足實際生活中眾多應用場合使用的需要。實施例3如圖3和圖4所示，多棱錐焦平面光纖耦合器包括一個平凸透鏡、一個多棱錐棱鏡(棱為偶數)和底座，根據實際需要可以對多棱錐棱鏡進行加工，滿足要求分光路數的要求，本實施例中列舉了兩類比較常用的多棱錐棱鏡，分別為四棱錐(如圖3)和六棱錐(如圖4)，這兩種棱錐的棱鏡可以對一束光線進行四路或六路分光，實現將四路或六路光同時與四束或六束光纖進行耦合，如果在后續的信號處理過程中，能對光信號進行適當的放大，則還可以將多棱錐棱鏡加工為八棱錐棱鏡、十棱錐棱鏡或十二棱錐棱鏡，以實現對一束光線的更多路分光，與更多束光纖的耦合，以滿足更多特殊場合的需求。在具體說明幾種實施方式之后，對該項技術熟悉的人士可清楚的了解，在不脫離上述申請專利范圍下可進行各種變化與修改，且本專利技術亦不受限于說明書中所舉實施例的實施方式。權利要求1.一種多棱錐焦平面光纖耦合器，其特征在于該耦合器包括一個平凸透鏡、一個4棱錐棱鏡和底座，平凸透鏡平面和4棱錐棱鏡的底面相貼，4棱錐棱鏡的錐角朝向底座并固定在底座上；平行光線從平凸透鏡入射，平凸透鏡對平行光進行匯聚，通過光學設計軟件ZMAX,在軟件上調整平凸透鏡的曲率半徑、厚度材料和孔徑參數，使入射光線在平凸透鏡和4棱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多棱錐焦平面光纖耦合器，其特征在于該耦合器包括一個平凸透鏡、一個4棱錐棱鏡和底座，平凸透鏡平面和4棱錐棱鏡的底面相貼，4棱錐棱鏡的錐角朝向底座并固定在底座上；平行光線從平凸透鏡入射，平凸透鏡對平行光進行匯聚，通過光學設計軟件ZMAX，在軟件上調整平凸透鏡的曲率半徑、厚度材料和孔徑參數，使入射光線在平凸透鏡和4棱錐棱鏡中走過的距離為平凸透鏡的焦距，然后根據光學設計軟件上的透鏡和棱鏡的參數加工透鏡和棱鏡，實現入射光在最先投射到的多棱錐的側面上發生全反射，經全反射以后的絕大多數光線在發生全反射側面正對的多棱錐側面上進行匯聚，根據光學軟件上顯示的能量分布情況，確定匯聚點的位置，在四棱錐的四個側面的匯聚點處粘接有光纖束，實現與光纖的多路耦合。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏臻，郭富，張岷，
申請(專利權)人：天津理工大學，
類型：發明
國別省市：