一種光纖耦合系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種光纖耦合系統(tǒng)，包括至少三個發(fā)光元件、光偏移裝置、光合束元件、光聚焦元件和光耦合元件，至少三個發(fā)光元件包括第一、第二和第三組發(fā)光元件，第一組發(fā)光元件與光偏移裝置、光聚焦元件和光耦合元件對應，第二和第三組發(fā)光元件與光偏移裝置、光合束元件、光聚焦元件和光耦合元件對應，以使三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在水平方向和/或豎直方向上偏轉(zhuǎn)預設(shè)角度，最終經(jīng)光聚焦元件后在光耦合元件上形成在光耦合元件的徑向上錯開且三組光斑的任意兩組光斑的中心線不在同一條直線上的三組光斑。通過將三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在水平和/或豎直方向上調(diào)整角度，使在耦合鏡上形成二維排列的光斑，有效的利用了光耦合元件通光孔徑的有效空間。
【專利說明】
一種光纖耦合系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及信號傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖耦合系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，由于光傳輸?shù)目煽啃?，光纖的應用越來越普及，光纖被廣泛應用在光纜線路中，用來進行數(shù)據(jù)通信。光纖主要是利用激光器產(chǎn)生的激光進行反射、合束等處理后耦合進光纖。
[0003]目前現(xiàn)有的多單管半導體激光器光纖耦合技術(shù)中單管半導體激光器發(fā)出的光束在進入耦合鏡之前，形成的光束是呈一維水平排列的平行光束，因此在耦合鏡上形成的是一維光斑，一維光斑僅僅占用了耦合鏡通光口徑中間的一小部分，導致耦合鏡的有效通光口徑空間使用不足、耦合鏡有效通光口徑空間浪費的問題。
[0004]為此，需要提供一種光纖耦合系統(tǒng)，可使三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在耦合鏡上形成二維排列的光斑，從而有效的利用光耦合元件通光孔徑的有效空間。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供一種光纖耦合系統(tǒng)，將三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在在水平和/或豎直方向上調(diào)整角度，從而使三組光線在水平方向和豎直方向上都有相應的位移，因此可在耦合鏡上形成二維排列的光斑，從而有效的利用了光耦合元件通光孔徑的有效空間。
[0006]第一方面，本實用新型提供一種光纖耦合系統(tǒng)，包括:至少三個發(fā)光元件、光偏移裝置、光合束元件、光聚焦元件和光耦合元件；
[0007]所述至少三個發(fā)光元件包括第一組發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，所述第一組發(fā)光元件與所述光偏移裝置、光聚焦元件和光耦合元件依次對應設(shè)置，所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件與所述光偏移裝置、光合束元件、光聚焦元件和光耦合元件依次對應設(shè)置；
[0008]所述第一組發(fā)光元件在水平方向或豎直方向偏轉(zhuǎn)第一預設(shè)角度后入射至所述光聚焦元件，所述第二組發(fā)光元件發(fā)出的光線經(jīng)所述光偏移裝置在水平方向偏轉(zhuǎn)第二預設(shè)角度并在豎直方向偏轉(zhuǎn)第三預設(shè)角度后入射至所述光合束元件，所述第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線經(jīng)所述光偏移裝置在水平方向偏轉(zhuǎn)第四預設(shè)角度并在豎直方向偏轉(zhuǎn)第五預設(shè)角度后入射至所述光合束元件，入射到所述光合束元件的兩組光線經(jīng)所述光合束元件進行合束后入射至所述光聚焦元件;入射至所述光聚焦元件的三組光線經(jīng)過所述光聚焦元件聚焦后在所述光耦合元件上形成在所述光耦合元件的徑向上錯開的三組光斑，且所述三組光斑的任意兩組光斑的中心線不在同一條直線上。
[0009]優(yōu)選的，所述光偏移裝置包括:第一光方向調(diào)整元件和第二光方向調(diào)整元件；
[0010]所述第一光方向調(diào)整元件，與所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或與所述第一組發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件對應設(shè)置，用于對所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或?qū)λ龅谝唤M發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在水平方向調(diào)整角度；
[0011 ]所述第二光方向調(diào)整元件，與所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或與或與所述第一組發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件對應設(shè)置，用于對所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或?qū)λ龅谝唤M發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在豎直方向上調(diào)整角度。
[0012]優(yōu)選的，與所述第一光方向調(diào)整元件和所述第二光方向調(diào)整元件為反射鏡、折射鏡、平面棱鏡或折返射棱鏡。
[0013]優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括:用于對所述第一組發(fā)光元件發(fā)出的光線和/或所述第二組發(fā)光元件發(fā)出的光線和/或所述第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線進行準直的準直鏡；
[0014]所述第一組發(fā)光元件和/或第二組發(fā)光元件和/或第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線經(jīng)過對應的準直鏡的準直后入射至對應的所述第一光方向調(diào)整元件。
[0015]優(yōu)選的，所述準直鏡為快軸準直鏡和/或慢軸準直鏡。
[0016]優(yōu)選的，所述光合束元件為偏振合束棱鏡、波長合束棱鏡或空間合束鏡。
[0017]優(yōu)選的，所述光聚焦元件為雙凸鏡、凸凹鏡、平凸鏡或組合柱面鏡。
[0018]由上述技術(shù)方案可知，本實用新型通過將三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在水平和/或豎直方向上調(diào)整角度，使三組光線在水平方向和豎直方向上都有相應的位移，因此可在耦合鏡上形成二維排列的光斑，從而有效的利用了光耦合元件(一般指耦合鏡)通光孔徑的有效空間，滿足了耦合鏡中光束填充最大化的要求。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型一實施例提供的光纖耦合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實用新型一實施例提供的作為第二光方向調(diào)整元件的反射棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為圖1中光纖耦合系統(tǒng)的光路圖；
[0022]圖4為圖1中光纖耦合系統(tǒng)在耦合鏡上形成的光斑圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0024]本實施例的一種光纖耦合系統(tǒng)，包括:至少三個發(fā)光元件、光偏移裝置、光合束元件、光聚焦元件和光耦合元件；
[0025]所述至少三個發(fā)光元件包括第一組發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，所述第一組發(fā)光元件與所述光偏移裝置、光聚焦元件和光耦合元件依次對應設(shè)置，所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件與所述光偏移裝置、光合束元件、光聚焦元件和光耦合元件依次對應設(shè)置；
[0026]所述第一組發(fā)光元件在水平方向或豎直方向偏轉(zhuǎn)第一預設(shè)角度后入射至所述光聚焦元件，所述第二組發(fā)光元件發(fā)出的光線經(jīng)所述光偏移裝置在水平方向偏轉(zhuǎn)第二預設(shè)角度并在豎直方向偏轉(zhuǎn)第三預設(shè)角度后入射至所述光合束元件，所述第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線經(jīng)所述光偏移裝置在水平方向偏轉(zhuǎn)第四預設(shè)角度并在豎直方向偏轉(zhuǎn)第五預設(shè)角度后入射至所述光合束元件，入射到所述光合束元件的兩組光線經(jīng)所述光合束元件進行合束后入射至所述光聚焦元件;入射至所述光聚焦元件的三組光線經(jīng)過所述光聚焦元件聚焦后在所述光耦合元件上形成在所述光耦合元件的徑向上錯開的三組光斑，且所述三組光斑的任意兩組光斑的中心線不在同一條直線上。
[0027]本實用新型實施例通過將三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在水平和/或豎直方向上調(diào)整角度，使三組光線在水平方向和豎直方向上都有相應的位移，因此可在耦合鏡上形成二維排列的光斑，從而有效的利用了光耦合元件(一般指耦合鏡)通光孔徑的有效空間，滿足了耦合鏡中光束填充最大化的要求。
[0028]值得說明的是，第一預設(shè)角度至第五預設(shè)角度可根據(jù)實際情況設(shè)定。本實用新型的發(fā)光元件可以為大于等于3的多個，如4、5、6等。
[0029]作為一種優(yōu)選實施例，所述光偏移裝置包括:第一光方向調(diào)整元件和第二光方向調(diào)整元件；
[0030]所述第一光方向調(diào)整元件，與所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或與所述第一組發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件對應設(shè)置，用于對所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或?qū)λ龅谝唤M發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在水平方向調(diào)整角度；
[0031 ]所述第二光方向調(diào)整元件，與所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或與或與所述第一組發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件對應設(shè)置，用于對所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或?qū)λ龅谝唤M發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在豎直方向上調(diào)整角度。
[0032]通過第一光方向調(diào)整元件和第二光方向調(diào)整元件這兩個元件更便于對光線進行水平方向和豎直方向的偏轉(zhuǎn)。當然，所述光偏移裝置還可以為一個裝置或采用多個光方向調(diào)整元件實現(xiàn)，不僅限于兩個光方向調(diào)整元件。
[0033]所述發(fā)光元件可為激光器，如半導體激光器；所述光聚焦元件可為雙凸鏡、凸凹鏡、平凸鏡或組合柱面鏡;所述第一光方向調(diào)整元件均和所述第二光方向調(diào)整元件可為反射鏡、折射鏡、平面棱鏡或折返射棱鏡;所述光合束元件可為合束鏡，如偏振合束棱鏡、波長合束棱鏡或空間合束鏡;所述光耦合元件一般為耦合鏡。
[0034]圖1為本實用新型一實施例提供的光纖耦合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，下面根據(jù)圖1具體說明本實用新型。
[0035]如圖1所示，一種光纖耦合系統(tǒng)，包括八個水平平行排列的單管半導體激光器a、b、(:、(1、6、;1^、8和11、八個反射鏡1、2、3、4、5、6、7、8，一個反射棱鏡9、一個合束鏡10、一個光聚焦元件和一個耦合鏡(所述光聚焦元件和耦合鏡在圖中示出)。
[0036]其中，如圖3所示，反射鏡1、2、3、4為反射棱鏡，反射鏡5、6為上窄下寬可使光線出射角度向上傾斜的斜面反射鏡，且反射鏡5、6形成向紙面內(nèi)的出射光線(即反射鏡5、6可對光線在水平方向和豎直方向調(diào)整角度)，反射鏡7、8為上寬下窄可使光線出射角度向下傾斜的斜面反射鏡，且反射鏡7、8形成向紙面外的出射光線(即反射鏡7、8可對光線在水平方向和豎直方向調(diào)整角度)，反射棱鏡9的鏡面結(jié)構(gòu)設(shè)計為圖2所示的中間部分是平面鏡，上下兩端均為反射棱鏡。
[0037]激光器a_d發(fā)出的光線經(jīng)快軸準直鏡和慢軸準直鏡(快軸準直鏡和慢軸準直鏡未在圖中示出)準直后經(jīng)反射棱鏡1-4反射后透過反射棱鏡9的平面鏡平行出射，經(jīng)過光聚焦元件聚焦后在耦合鏡(一般指耦合鏡的耦合頭，以下同)上形成圖4中的光斑gbl;
[0038]激光器e、f發(fā)出的光線經(jīng)快軸準直鏡和慢軸準直鏡準直后經(jīng)斜面反射棱鏡5、6實現(xiàn)光線向紙面內(nèi)且向上傾斜，經(jīng)過反射棱鏡9上端的反射棱鏡反射后，實現(xiàn)快慢軸方向的90°旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過合束鏡10合束，光聚焦元件聚焦后在耦合鏡上形成圖4中的光斑gb2;
[0039]激光器g、h發(fā)出的光線經(jīng)快軸準直鏡和慢軸準直鏡實現(xiàn)準直后經(jīng)斜面反射棱鏡7、8號實現(xiàn)光線向紙面外且向下傾斜，經(jīng)過反射棱鏡9下端的反色棱鏡反射后，實現(xiàn)快慢軸方向的90°旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過合束鏡10合束、光聚焦元件聚焦后在耦合鏡上形成圖4中的光斑gb3 ；
[0040]由圖4可以看出，三組光斑gbl、gb2和gb3在耦合鏡中形成近似圓形均勻排列?？梢姡緦嵱眯滦蛯嵤├羞M入耦合鏡的三組光線是在水平方向和豎直方向上有相應的位移，因此可在耦合鏡上形成二維排列的光斑，從而有效的利用了光耦合元件(一般指耦合鏡)通光孔徑的有效空間，滿足了耦合鏡中光束填充最大化的要求。
[0041 ]所述光聚焦元件可為快慢軸聚焦鏡組合元件。
[0042]上述三組光線同時進行快軸準直和慢軸準直可以保證光線進入反射鏡的數(shù)量，并便于形成的每組光斑的均勻，事實上，上述三組光線還可以只經(jīng)過快軸準直鏡進行快軸準直，或只經(jīng)過慢軸準直鏡進行慢軸準直，此處本實用新型不做限制。
[0043]值得說明的是，上述實施例中，所述八個反射鏡中1-4的反射面與安裝面垂直設(shè)置，反射棱鏡5、6的反射面與所述安裝面呈第一預設(shè)夾角，反射棱鏡7、8的反射面與所述安裝面呈第二預設(shè)夾角，以實現(xiàn)激光器e、f發(fā)出的光線向紙面內(nèi)且向上傾斜的情況，以及激光器光、h發(fā)出的光線向紙面外且向下傾斜的情況。
[0044]可以理解的是，所述第一預設(shè)夾角和第二預設(shè)夾角可根據(jù)需要設(shè)定。
[0045]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型權(quán)利要求所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種光纖耦合系統(tǒng)，其特征在于，包括:至少三個發(fā)光元件、光偏移裝置、光合束元件、光聚焦元件和光耦合元件； 所述至少三個發(fā)光元件包括第一組發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，所述第一組發(fā)光元件與所述光偏移裝置、光聚焦元件和光耦合元件依次對應設(shè)置，所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件與所述光偏移裝置、光合束元件、光聚焦元件和光耦合元件依次對應設(shè)置； 所述第一組發(fā)光元件在水平方向或豎直方向偏轉(zhuǎn)第一預設(shè)角度后入射至所述光聚焦元件，所述第二組發(fā)光元件發(fā)出的光線經(jīng)所述光偏移裝置在水平方向偏轉(zhuǎn)第二預設(shè)角度并在豎直方向偏轉(zhuǎn)第三預設(shè)角度后入射至所述光合束元件，所述第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線經(jīng)所述光偏移裝置在水平方向偏轉(zhuǎn)第四預設(shè)角度并在豎直方向偏轉(zhuǎn)第五預設(shè)角度后入射至所述光合束元件，入射到所述光合束元件的兩組光線經(jīng)所述光合束元件進行合束后入射至所述光聚焦元件;入射至所述光聚焦元件的三組光線經(jīng)過所述光聚焦元件聚焦后在所述光耦合元件上形成在所述光耦合元件的徑向上錯開的三組光斑，且所述三組光斑的任意兩組光斑的中心線不在同一條直線上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述光偏移裝置包括:第一光方向調(diào)整元件和第二光方向調(diào)整元件； 所述第一光方向調(diào)整元件，與所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或與所述第一組發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件對應設(shè)置，用于對所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或?qū)λ龅谝唤M發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在水平方向調(diào)整角度； 所述第二光方向調(diào)整元件，與所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或與或與所述第一組發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件對應設(shè)置，用于對所述第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件，或?qū)λ龅谝唤M發(fā)光元件、第二組發(fā)光元件和第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線在豎直方向上調(diào)整角度。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖耦合系統(tǒng)，其特征在于，與所述第一光方向調(diào)整元件和所述第二光方向調(diào)整元件為反射鏡、折射鏡、平面棱鏡或折返射棱鏡。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:用于對所述第一組發(fā)光元件發(fā)出的光線和/或所述第二組發(fā)光元件發(fā)出的光線和/或所述第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線進行準直的準直鏡； 所述第一組發(fā)光元件和/或第二組發(fā)光元件和/或第三組發(fā)光元件發(fā)出的光線經(jīng)過對應的準直鏡的準直后入射至對應的所述第一光方向調(diào)整元件。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述準直鏡為快軸準直鏡和/或慢軸準直鏡。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述光合束元件為偏振合束棱鏡、波長合束棱鏡或空間合束鏡。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述光聚焦元件為雙凸鏡、凸凹鏡、平凸鏡或組合柱面鏡。
【文檔編號】G02B6/42GK205581356SQ201620245742
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】曹銀花, 張雨桐, 許商瑞, 邱運濤, 劉友強, 秦文斌, 王智勇
【申請人】北京工業(yè)大學