專利名稱：N型光纖耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬於光學(xué)技術(shù)中的光纖無源耦合器件領(lǐng)域，還涉及應(yīng)用本發(fā)明的一種熒光測(cè)量技術(shù)。
背景技術(shù)：
光纖耦合器是實(shí)現(xiàn)光信號(hào)分路/合路的功能器件。具有兩種形式:
1) Y型光纖耦合器，即樹形耦合器。由一端輸入的光可用它加以等分為二，所以有時(shí)簡(jiǎn)稱為1X2耦合器；其變種為樹形耦合器
(1XN， N〉2)。
2) X型光纖耦合器，即星形耦合器。有時(shí)簡(jiǎn)稱為2X2耦合器；其變種為NXN星形耦合器(N>2)。
單絲光纖(包括多模光纖與單模光纖)及多絲光學(xué)纖維均可制成X型和Y型光纖耦合器。光纖耦合器尤其是Y型光纖耦合器不僅在光纖通信系統(tǒng)中有著重要應(yīng)用，而且在光纖傳感技術(shù)，光學(xué)測(cè)量技術(shù)以及光學(xué)光譜技術(shù)中都有著重要的應(yīng)用。本發(fā)明專利"N型光纖耦合器"主要是針對(duì)其在傳感技術(shù)，光學(xué)測(cè)量技術(shù)以及光學(xué)光譜技術(shù)中的應(yīng)用而提出的。
在傳感技術(shù)、光學(xué)測(cè)量技術(shù)以及光學(xué)光譜技術(shù)中Y型光纖耦合器的一個(gè)典型應(yīng)用例子是一種"頂部激發(fā)、頂部接收"的光纖熒光測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)如圖1所示。激發(fā)光源1發(fā)出的激發(fā)光經(jīng)激發(fā)透鏡2、3及激發(fā)光濾光片4后，入射到Y(jié)型光纖耦合器5的第一個(gè)根光纖束的一端、然后從此光纖束另一端(它是此光纖束和第二根光纖束耦合在一起的"耦合端")出射并通過光纖透鏡6對(duì)樣品7進(jìn)行激發(fā)，所產(chǎn)生的熒光被光纖透鏡5和Y型光纖耦合器的"耦合端"接收而由第二根光纖束的另一端出射，經(jīng)熒光濾光片8和熒光透鏡9后由光電接受器10進(jìn)行探測(cè)。這個(gè)系統(tǒng)存在一個(gè)重要缺陷是沒能監(jiān)測(cè)激發(fā)光源光強(qiáng)穩(wěn)定性，或者說，沒法取出光源的光強(qiáng)信號(hào)作為反饋信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的強(qiáng)度控制。為克服此缺陷，就必須另設(shè)計(jì)一個(gè)光路從光源采光進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這也就是說，應(yīng)用Y型光纖耦合器不能同時(shí)完成激發(fā)光、熒光信號(hào)接收和光源強(qiáng)度監(jiān)測(cè)三路光信號(hào)的傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的Y型光纖耦合器，X型光纖耦合器在傳感技術(shù)，光學(xué)測(cè)量技術(shù)以及光學(xué)光譜技術(shù)中應(yīng)用時(shí)不能同時(shí)對(duì)激發(fā)光、熒光信號(hào)接收和光源強(qiáng)度監(jiān)測(cè)三路光信號(hào)的傳輸這一困難，本專利發(fā)明的一種N型光纖耦合器(如圖2所示)就可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)光源激發(fā)、熒光信號(hào)接收和光源強(qiáng)度監(jiān)測(cè)三路光信號(hào)的傳輸。和現(xiàn)有的Y型光纖耦合器，X型光纖耦合器相似，本發(fā)明的光纖耦合器因其外形酷似"N"字，故取名"N型光纖耦合器"。
本發(fā)明專利解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在應(yīng)用傳統(tǒng)的Y型光纖耦合器和X型光纖耦合器制造工藝的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)N型光纖耦合器的制造。它可以用單絲單?；蚨嗄９饫w制作，也可以用多絲光學(xué)纖維制作。N型光纖耦合器的特點(diǎn)是有兩個(gè)耦合端。當(dāng)此光纖耦合
器用多絲光學(xué)纖維制作時(shí)，它由l、 2、 3三束光纖絲組成，l和2兩 束光纖的一頭均勻排列或按預(yù)定形狀組合排列固化定型成耦合端A， 光纖束2的另一頭和光纖束3的一頭均勻排列或按預(yù)定形狀組合排列 固化定型成耦合端B;當(dāng)此光纖耦合器用單絲單?；蚨嗄９饫w制作時(shí)， 則由1、 2、 3三根光纖絲制成，其光纖絲1和光纖絲2的一頭耦合成 耦合端A及光纖絲2的一頭和光纖絲3的一頭耦合成耦合端B，其制 造工藝和傳統(tǒng)的Y型光纖耦合器相同。無論是用單絲單模或多模光纖 制作還是用多絲光學(xué)纖維制作，它們都具有如下光學(xué)特性當(dāng)一光束 從耦合端A入射后就被光纖束(絲)1和2分成兩束光，分別由光纖 束(絲)1的另一端和光纖束(絲)2和3的耦合端B出射；同樣， 當(dāng)一光束從耦合端B入射就被光纖束(絲)3和2分成兩束光，分別 由光纖束(絲)3的另一端和光纖束(絲)2和1的耦合端A出射。
本發(fā)明專利的有益效果可以從本發(fā)明專利提出應(yīng)用N型光纖耦 合器的一種新型的光纖熒光測(cè)量系統(tǒng)來說明，如圖3所示。這個(gè)測(cè)量 系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)激發(fā)光源1發(fā)出的光經(jīng)一組激發(fā)透鏡2、 3和激發(fā) 光濾光片4后，入射到N型光纖耦合器5的一個(gè)耦合端A (即圖2中 的耦合端A)的光束就被分為兩路， 一路通過N型光纖耦合器的B端 (即圖2中的耦合端B)出射后、被物鏡7聚焦去激發(fā)樣品8，另一 路激發(fā)光則通過圖2所示的光纖束(絲)1出射到專為監(jiān)測(cè)光源強(qiáng)度 的硅光二極管6上。樣品8產(chǎn)生的熒光被物鏡7接收耦合入耦合端B， 通過由圖二所示的光纖束(絲)3后，再通過熒光濾光片9和熒光透鏡10出射到光電接收器件11的陰極面上、從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光信號(hào)進(jìn)行 測(cè)量的目的。這一熒光測(cè)量系統(tǒng)由于應(yīng)用了本發(fā)明專利就實(shí)現(xiàn)了對(duì)激 發(fā)光、熒光信號(hào)接收和光源強(qiáng)度監(jiān)測(cè)三路光信號(hào)的同步傳輸，因此，
這個(gè)熒光測(cè)量系統(tǒng)比之應(yīng)用Y型光纖耦合器的熒光測(cè)量系統(tǒng)具有的
最大特點(diǎn)是它具有監(jiān)測(cè)激發(fā)光強(qiáng)度的功能。當(dāng)系統(tǒng)以此監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為 反饋信號(hào)對(duì)激發(fā)光源的電源進(jìn)行穩(wěn)定性控制后，將使得整個(gè)激發(fā)光系 統(tǒng)處于穩(wěn)定的光輸出狀態(tài)，從而使得所測(cè)得的熒光數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性獲得 很大的提高。


圖1所示是一種應(yīng)用Y型光纖耦合器實(shí)現(xiàn)"頂部激發(fā)、頂部接收" 的光纖熒光測(cè)量系統(tǒng)的示意圖。圖1中，1--激發(fā)光源，2、 3—激發(fā) 透鏡，4一激發(fā)光濾光片，5—Y型光纖耦合器，6—物鏡，7 —樣品， 8—熒光濾光片，9一熒光透鏡，IO—光電接受器件。
圖2是本發(fā)明專利N型光纖耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是 光纖束(絲)2的兩端分別和光纖束(絲)1和光纖束(絲)3的一 端耦合在一起，形成兩個(gè)耦合端A和B。它可以用單絲單?；蚨嗄９?纖制作，也可以用多絲光學(xué)纖維制作。
圖3為應(yīng)用本發(fā)明專利N型光纖耦合器的熒光測(cè)量系統(tǒng)。圖中，1 一激發(fā)光源，2、 3 —聚光鏡，4一激發(fā)光濾光片，5—N型光纖耦合器， 6 —監(jiān)測(cè)激發(fā)光強(qiáng)的光電二極管，7—物鏡，8 —樣品池，9一熒光濾光 片，IO—接收聚光鏡，ll一光電接收元件。此光纖熒光測(cè)量系統(tǒng)的特征是應(yīng)用了 N型光纖耦合器實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)激發(fā)光、熒光信號(hào)和光源強(qiáng)度 監(jiān)測(cè)三路光信號(hào)的傳輸。
具體實(shí)施例方式
1 )、對(duì)于單絲型的單?；蚨嗄型光纖耦合器其制作方法和Y型 光纖耦合器和X型光纖耦合器的制作方法相同。常用燒結(jié)式和拼接式 兩種。燒結(jié)式的制作法，是將兩根光纖并在一起燒融拉伸，使核芯聚 合一起，以達(dá)光耦合作用。拼接式結(jié)構(gòu)是將光纖埋入玻璃快中的弧形 槽中，在光纖側(cè)面進(jìn)行研磨拋光，然后將經(jīng)拋磨的兩根光纖拼接在一 起，靠透過纖芯和包層界面的消失場(chǎng)長(zhǎng)生耦合。這兩種制造單絲型的 單?；蚨嗄型光纖耦合器及X型光纖耦合器的制作方法均可用于本 發(fā)明N型光纖耦合器的制作。
2)對(duì)于多絲光學(xué)纖維型的N型光纖耦合器其制作方法是取絲徑相 同、數(shù)量按所需的束徑比的三束光纖絲1、 2和3，將2的兩端分別 與1、 3的一端均勻排列或按所需的分布圖案排列后，固化為圖1所 示的A、 B兩個(gè)端頭，同時(shí)也固化l、 2兩束的另兩個(gè)端頭，拋光四個(gè) 端部的端面后即可按常規(guī)進(jìn)行加工裝配而做成多絲型的N型光纖耦 合器。如果選用1、 2、 3三束光學(xué)纖維絲的數(shù)量不同，還可做成三束 1、 2、 3具有不同束徑比的N型光纖耦合器。如果在N型光纖耦合器 A、 B兩端固化前，先把l、 2、 3、三束光學(xué)纖維絲的端頭截面固化為 某種特定形狀，如圓形，矩形等，則可制作出不同設(shè)計(jì)圖案的耦合端 面的N型光纖耦合器。
權(quán)利要求
1、一種N型光纖耦合器，對(duì)以單絲單模或多模光纖制作的N型光纖耦合器而言，由三根光纖絲1、2、和3組成；對(duì)多絲光學(xué)纖維制作成的N型光纖耦合器而言，則由三束光學(xué)纖維絲1、2、和3組成)。上述N型光纖耦合器的特點(diǎn)是第二根(束)光纖的兩端分別和第一根光纖束(絲)和第二根光纖束(絲)的一端耦合在一起，形成兩個(gè)耦合端。N型光纖耦合器具有如下特性當(dāng)一光束從由第一根光纖束(絲)和第二根光纖束(絲)的耦合端的端面入射后就被分成兩束光，分別由第一根光纖束(絲)的另一端出射和由第二根光纖束(絲)的另一端和第三根光纖束(絲)的耦合端的端面出射；同樣，當(dāng)一光束從由第二根光纖束(絲)和第三根光纖束(絲)的耦合端的端面入射也被分成兩束光，分別由第三根光纖束(絲)的另一端出射和第二根光纖束(絲)的另一端與第一根光纖束(絲)的耦合端的端面出射。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述，當(dāng)N型光纖耦合器采用多絲光纖制造時(shí)，三束光學(xué)纖維絲數(shù)量不同時(shí)可以制造出三根束徑比不同的N型光纖耦合器；也可制作出不同設(shè)計(jì)圖案的耦合端面的N型光纖耦合器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于熒光測(cè)量系統(tǒng)和光纖傳感系統(tǒng)的“N型光纖耦合器”。N型光纖耦合器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它可以用單?；蚨嗄谓z光纖制作，也可以用多絲光學(xué)纖維制作。其特點(diǎn)是兩個(gè)耦合端當(dāng)此光纖耦合器用單絲光纖制作時(shí)，由1、2、3三根單絲光纖組成，單絲光纖1和2的一頭耦合成耦合端A，單絲光纖2的另一頭和3的一頭耦合成耦合端B；可以利用通常的Y型光纖耦合器和X型光纖耦合器制造工藝來完成上述耦合；當(dāng)此光纖耦合器用多絲光學(xué)纖維制作時(shí)，則可由1、2、3三束光學(xué)纖維絲按需要的束徑比制成。N型光纖耦合器特別適用于“頂部激發(fā)、頂部接收”的熒光測(cè)量系統(tǒng)；應(yīng)用N型光纖耦合器的熒光測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)對(duì)激發(fā)光、熒光信號(hào)和光源強(qiáng)度監(jiān)測(cè)三路光信號(hào)的同步傳輸。
文檔編號(hào)G02B6/28GK101644795SQ200910041179
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者朱延彬, 馬俊富 申請(qǐng)人:廣州市豐華生物工程有限公司