[发明专利]应用于环介导等温扩增的光纤耦合装置

权利要求书

1.应用于环介导等温扩增的光纤耦合装置，其特征在于：包括两路相互垂直的光路，其中水平方向上为主轴光路，垂直方向上为辅助补光光路；

在主轴光路上设置有第一大功率LED、第一透镜，其中第一大功率LED放置在第一透镜左侧一倍焦距处，用于将第一大功率LED发出的发散光变成平行光，在第一透镜的右侧设置有分光镜立方，分光镜立方内设置有分光镜；

在辅助补光光路设置有第二大功率LED、第三透镜，其中第二大功率LED放置在第三透镜下侧一倍焦距处，用于将第二大功率LED发出的发散光变成平行光；

所述的分光镜与主轴光路呈45°角设置，使得主轴光路上的平行光透过分光镜；辅助补光光路上的平行光在分光镜处反射，两路光线叠加后进入第二透镜，经第二透镜汇聚后耦合进入光纤；所述的第二透镜的焦距小于等于第一透镜的焦距，第一透镜的焦距与第三透镜的焦距相同；

所述的第一大功率LED和第二大功率LED均为大功率蓝色LED光源，每个光源带有散热器；第二透镜与光纤之间设置有蓝光窄带宽滤光片；

本发明的工作过程：

第一大功率LED发出的发散光首先经过第一透镜，将发散光变成平行光，根据物像共轭关系的高斯公式，应将第一大功率LED放置于第一透镜左侧一倍焦距f1处，此处应选择对蓝光高透射性分光镜使得经过准直后的光线能基本透过分光镜，第二大功率LED经过第三透镜的作用，将其发散光变成平行光，选择对蓝光高反射性分光镜使得经过准直后的光线大部分能透过分光镜，同样应将第二大功率LED放置于第三透镜下侧一倍焦距f3处，要求f3＝f1，左侧和下侧的光源分别经过透射和反射在第二透镜前叠加，三面透镜的直径一致为Φ，并且由于分光镜与主轴安装时成45°角，叠加后的光线仍与主轴平行；

使得在第二透镜前叠加的平行光线耦合后进入光纤，应将平行光线经过第二透镜后汇聚于光纤端口处，因此应将光纤端口置于第二透镜右侧一倍焦距f2处，并且能耦合进入光纤的光必须满足一定的入射角，要求第二透镜的出射光NA值满足光纤耦合条件，空气的折射率n₀＝1时，即：

NA＝n₀×sinθ＜NA_fiber

其中θ为第二透镜出射光光锥边缘与光轴之间夹角的一半，其中NA_fiber为实际光纤的数值孔径，并且第二透镜出射光的数值孔径大小由其焦距f2确定，即：

得：

同时，第一透镜与第二透镜以及第三透镜与第二透镜分别组成一个4F系统，对光斑存在一个缩放的功能，此时光纤端面上的光斑大小S_fiber与光源光斑大小S_light的关系如下：

为进一步的把光源发出的光功率输送到光纤中去，提高了耦合效率，应把光斑缩小，因此要求：f2≤f1。

2.根据权利要求1所述的应用于环介导等温扩增的光纤耦合装置，其特征在于：所述的光纤为多模光纤。