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通信用光纤准直器介绍

发布时间:2020-11-27 09:25:18 浏览量:166 作者:Richard

摘要

通信用光纤准直器 (fiber collimator) 由尾纤与透镜精确定位而成。它可以将光纤内的传输光转变成准直光(平行光),或将外界平行(近似平

行)光耦合至单模光纤内。光纤准直器通过透镜能实现将从发散角较大(束腰小)的光束转换为发散角较小(束腰大)的光束,从而以

较低损耗耦合进入其他光学器件。


摘要光纤准直器 (fiber collimator) 由尾纤与透镜精确定位而成。它可以将光纤内的传输光转变成准直光(平行光),或将外界平行

(近似平行)光耦合至单模光纤内。光纤准直器通过透镜能实现将从发散角较大(束腰小)的光束转换为发散角较小(束腰大)的光束,

从而以较低损耗耦合进入其他光学器件。


一、光纤准直器原理

光纤端面输出的光近似为束腰半径较小,发散角较大的高斯光束。在两个准直器进行耦合时,光束束腰在中间位置,耦合损耗最小,这

就是准直器所需要的工作距离。所以实际准直过程是将尾纤端面放在准直透镜的焦距位置,然后微调尾纤与透镜的距离,将准直后光束

的束腰放在工作距离,以保证耦合效率。


二、分类

光纤准直器主要有两种:

自聚焦透镜G-LENS(Grin Lens),其特点是折射率分布径向减小,能够使其中传输的光线产生连续折射,从而实现汇聚。

球面透镜C-LENS(Cylindrical Lens),C-Lens可以更方便地设计端面曲率来控制焦距,同时也因为低成本在应用中更广泛。


 

尾纤分类主要有三种:

PC (Physical Contact),物理接触。PC是微球面研磨抛光,插芯表面研磨成轻微球面。

UPC (Ultra Physical Contact),超物理端面。UPC连接器端面并不是完全平的,有一个轻微的弧度。

APC (Angled Physical Contact),斜面物理接触,光纤端面通常研磨成8°斜面。


插入损耗(Insertion Loss):PC、UPC和APC连接器的典型插入损耗应小于0.3dB(较大值),典型值一般小于0.2dB,UPC/PC连接

器通常更容易实现低插入损耗。

回波损耗(Return Loss):APC连接器的回波损耗通常优于UPC连接器,PC回波损耗为-45dB。UPC回波损耗一般是在-50dB(甚至

更高)。APC工业标准的回波损耗为-60dB


三、工艺

光纤准直器的加工过程就是将尾纤(Pigtail)与准直透镜(C-LENS)组装在一起,精细控制两者之间的距离,将输出光束的束腰调整

到需要的工作距离。

这个过程中,需要注意:

1、APC的斜8度角要与C-LENS的斜8度角对齐,否则输出的光束椭圆度将会明显降低。尾纤与准直镜在生产加工过程中,一般会在表

面做出标记,以方便8度角的对准,也有一部分没有标记。


2、由于APC8度角端面的特性,从尾纤输出的光线中心方向将会有一定的偏角,同样在经过C-LENS后输出的光线相对主光轴也将会有

一个的偏角(角度较小,依旧为近轴光线),只有这个角度对上的时候,才能保证耦合效率。


 

而通过检测来确定合适的工作距离,通常有两种方式:

1、通过将两端的器件按照实际工作需要直接对接(或反射),测量输出的功率,来判断耦合效率。在工作距离合适时,耦合效率最

高。


2、测量准直后输出光束的光斑尺寸,通过光斑尺寸来判断光束的特性,使束腰在理想的位置。


参数指标:

Wavelength(波长)

Insertion Loss(插入损耗)

Return Loss(回波损耗)

Tensile Load(拉伸荷载)

Working Distance(工作距离)。


四、相关设备

在使用通过测量光斑的方法做光纤准直器的过程中,测量高斯光束尺寸的方法主要有刀口扫描法,ccd直接测量,套孔法等,其中

CCD方法精度较高,适用于低功率光束测量使用。我们提供的光束分析仪,就是用CCD方法。


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