[实用新型]一种斜楔形柱面透镜光纤

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种楔形柱面透镜光纤，特别是一种用于与980纳米半导体激光器耦合的斜楔形柱面透镜光纤。

背景技术

半导体激光器(LD)由于其物理结构的特殊性，发出的激光光束是一种椭圆的高斯光束。高斯光束球面波阵面的曲率中心并不在圆心，而是随传播距离Z的变化而不断变化，光强属于高斯分布，同时，高斯光束在纵向方向发散程度不一样，平行于X轴方向，发散速度比较缓慢，而在垂直于Y轴方向，光束发散的速度非常快。

光纤耦合技术是影响光纤系统的关键技术，光纤微透镜则是光纤耦合的关键部件。半导体激光器与单模光纤的耦合实质上是模场的匹配问题。半导体激光器发出的光耦合进入光纤中的光越多，光纤通信传输的距离就越远，中继距离就越远。因此提高激光器与光纤的耦合效率是增加中继距离的一个非常重要的手段。由于激光器在垂直与截平面方向有较大的发散光束角，所以，简单的套筒式耦合无法获得较高的耦合效率，为了减小两者间的耦合损耗，激光器的模场半径应与光纤的模场半径相互匹配，这可以通过在两者之间使用透镜来实现。迄今为止，已有用多种不同形状的透镜进行模式匹配的方法，如柱状，半球，四角锥形半椭圆，共焦透镜法及柱状与自聚焦透镜组合法等。对于楔形柱状透镜光纤，相当于在平端光纤面上加了一个微透镜柱，起到一个传输因子的作用。在XZ截面结构与锥形光纤结构一致，在YZ截面结构可与激光器模场半径相匹配，不仅可以减少相位不匹配带来的耦合损失，而且减少了模场半径不匹配带来的耦合损失，提高耦合效率。

楔形柱面透镜光纤主要用于980nmPUMP激光器对光纤的耦合，针对细长形光斑激光器具有可达70％以上的高耦合效率。但激光器发出的光一部分在楔形光纤表面发生反射，反射回来的光沿原路直接打到激光器上，容易造成激光器的损伤，影响激光器的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光耦合效率高、能抗反射、对PUMP激光器有保护作用的斜楔形柱状透镜光纤。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：将激光光纤与激光器耦合的端面磨制成斜楔形，斜楔形的顶部烧制或磨制成球面透镜。斜楔形透镜光纤的端面与光纤垂直面的夹角θ为6～10°，最佳为8°，球面透镜的曲率半径R为4.0-7.5微米，楔面的夹角为50-100°。

此外，为避免光纤末端与激光器的碰触，方便设备配套安装，将斜楔打磨出一让位小倒角，该让位小倒角的平面与光纤轴线的夹角为10-50°。

该斜楔形柱状透镜光纤可以是单模光纤、单模保偏光纤的一种。

本实用新型采用上述结构，激光器与光纤的相位和模场半径相匹配，很好地结合了楔形光纤耦合效率高的特性，耦合效率高达80％，同时将反射出的光以与光纤轴线成一定角度的方向射出，很好的保护了PUMP激光器，延长了激光器的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的斜楔设计示意图

图2是本实用新型的立体结构示意图

图3是本实用新型与PUMP激光器的耦合示意图

图4是现有技术楔形光纤与PUMP激光器的耦合示意图

附图标记

1-斜楔形柱面透镜光纤    2-PUMP激光器    3-斜楔

4-柱面透镜    5-让位小倒角    6-光纤端面

7-光纤端面与光纤垂直面的夹角    8-小倒角与光纤轴线的夹角

9-楔形柱面透镜光纤

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，斜楔形柱状透镜光纤，它包括一根光纤1，光纤的一端磨成斜楔形3，斜楔的倾斜角度，即光纤端面6与光纤垂直面的夹角7为8°，斜楔形的顶部烧制成柱面透镜4，柱面透镜的曲率半径R为5微米，将斜楔顶部磨制出一让位小倒角5，该让位小倒角5的平面与光纤轴线的夹角为30°。

图3为本实用新型与PUMP激光器的耦合示意图，本实用新型设计的斜楔形柱面透镜光纤，能使反射光以与光纤轴线成一定角度的偏离方向射出，避免了图4中现有技术楔形光纤与激光器耦合时反射光沿原路返回，而对激光器造成损伤，延长了激光器的使用寿命。柱面透镜4的接收角大，可多吸收光，有利于将光耦合进来，提高了耦合效率。