[发明专利]监测光的方法和装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及用于探测和监测被射入单模光纤包层中的光的方法和装置。 

背景技术

当激光在光纤中发射时，经常需要借助监测来估算进入光纤的光功率。一般地，提取并探测已知比例的光，所探测的这部分光提供了在光纤中传播的总激光功率的指标。 

已经提出了很多方法和系统用来分接出一部分接收自激光器并在光纤中传播的光。这些方法中有一些实施起来复杂并且成本高。 

例如，已经转让给光通信产品有限公司(Optical Communication Products，Inc.)的Malone的美国专利6,778,585，这里通过引用并入本文，该文献主要涉及VCSEL。在使用VCSEL的光通信系统中，或者在光纤激光器系统或者二极管激光器系统中，控制正在传输的光学数据信号是很重要的。因为在当今光电产业中普遍使用的VCSEL发射出与形成表面正交的单向光束，所以，在没有衰减或没有破坏发射的光的完整性的情况下，对提供数据信号的VCSEL的输出光功率进行监测是非常困难的。为了控制VCSEL的输出光功率以及将光功率维持在所期望的水平，首先必须监测输出的光功率。根据监测到的输出光功率，可以对提供给VCSEL的电流信号进行调整，以控制提供数据信号的VCSEL的输出光功率。 

正如美国专利6,778,585中所描述，折射线耦合技术，也被称为“折射近场”技术，被用在光电子学领域，例如被用来表征光纤。特别地，这种技术在“通过折射线方法(折射近场扫描)所测定的光纤指数分布(Optical Fiber Index Profiles by theRefracted-Ray Method(Refracted Near-Field Scanning))”(应用光学20(19)，3415-3421，1981年10月)中有论述，该文献的内容通过引用并入本文。 

在很多激光系统中，当光源(如激光)与光纤耦合时，优选地，大部分光作为被导向光线在光纤纤芯中传播。以大于临界角的角度进入纤芯的这部分光不是全部反射，而是有部分折射进入包层。这部分光的量取决于聚焦系统的数值孔径(NA)和光纤的NA之间的失配。折射进包层的光在包层和外部覆盖层之间的边界上再一次折射(部分反射)，进入覆盖层，最后进入光纤外部的自由空间。残留在包层中的这部分光会建 立高阶包层模式，但是由于这些模式的反射角小于临界角，因此，会在纤芯和外部严重泄露。因此，其传播距离非常短。美国专利6,778,585提出使用这种从包层折射最后传出光纤的光来监测光纤中的功率。其公开了一种折射线耦合器形式的复杂且成本高的光收集系统，以作为监测离开纤芯和包层的光的装置。美国专利6,778,585中提出的这种设计，通过引用在此并入本文，该设计主要使用折射光线的特性。这些光线以有限的空间角被定向，并且仅能以离光纤输入端非常近的距离从光纤射出。 

在此提出一个很重要的方面，其在美国专利6,778,585中没有被论述，但被认为对于该装置的功能很重要。该方案是具有较大纤芯直径的多模光纤所特有的。具有大的纤芯对这种类型的光耦合以及对离开纤芯穿过包层的光的收集最实用。 

发明内容

相形之下，本发明提出了对单模光纤特别有用的一种方案，其中，监测一小部分从光纤的端部直接入射到包层并且以低阶模式在包层中传播的光，其中避免了对折射光线耦合器的需求。 

此外，本发明不需要弯曲光纤来分接光线。但是，可以使用弯曲半径小于20mm的光纤段监测光纤中的光。 

因此，本发明的目的是提供一种监测射入包层的光的方法，通过使用设置在沿光纤一侧且与其相邻设置的探测器对射入包层的光的部分进行直接探测，该方法利用了从包层散射的光的空间均匀分布。 

本发明的另一个目的是利用光电二极管对单模光纤承载的光进行监测，设置所述光电二极管的位置，使得离开光纤的光仅在传播通过光纤和光电二极管之间的自由空间之后被探测。 

根据本发明的一个方面，提供了一种监测光的方法，包括：