一種用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，使一臺激光器的激光光束能夠傳輸?shù)蕉嗯_激光終端內(nèi)，各激光終端均包括光纖以及與光纖對準的光纖耦合器，所述結(jié)構(gòu)可用于使多臺終端利用一臺激光器的光束進行光譜采集分析，所述結(jié)構(gòu)包括使激光器入射的光束轉(zhuǎn)折向特定方向的鏡片，以及將所述鏡片移動使經(jīng)所述鏡片轉(zhuǎn)折的光束分別耦合入不同的光纖的移動機構(gòu)。本發(fā)明通過移動鏡片的方式，將平行光直接進行分路耦合，從而降低了插入損耗，提高了耦合效率；且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)便于擴展，可靈活選擇通道(即光纖)數(shù)目，可承載大功率的激光進行傳輸，從而實現(xiàn)一臺激光器可同時帶多臺終端，尤其適用于對激光功率敏感的場合或模擬信號采集的場合。
【專利說明】
一種用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種光開關(guān)，尤其涉及一種用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]光開關(guān)是一種具有一個或多個可選擇的傳輸端口，可對光傳輸線路或集成光路中的光信號進行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的器件。廣泛應(yīng)用于光通信系統(tǒng)、光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光纖測量系統(tǒng)及光纖傳感系統(tǒng)等領(lǐng)域，起到開關(guān)切換作用。
[0003]根據(jù)光信號在光開關(guān)中的傳輸介質(zhì)可以將現(xiàn)今研究的光開關(guān)分為兩類:自由空間光開關(guān)和介質(zhì)波導(dǎo)光開關(guān)。自由空間光開關(guān)在自由傳輸空間將輸入光纖出射的光纖信號耦合到輸出光纖，最早得到實現(xiàn)的自由空間光開關(guān)是機械式光開關(guān);介質(zhì)波導(dǎo)光開關(guān)有電光、熱光、聲光、磁光、液晶等。自由空間光開關(guān)具有偏振無關(guān)、波長范圍寬和編碼格式透明的優(yōu)點。
[0004]機械式光開關(guān)又可分為動光纖式光開關(guān)和反射鏡型光開關(guān)。動光纖式光開關(guān)主要通過電機移動光纖將光纖信號從一個光纖耦合到另一個光纖，實現(xiàn)光路交換的功能;反射鏡型光開關(guān)一般是通過電機控制的反射鏡將一個光纖輸入的光信號耦合到相應(yīng)的輸出光纖中。
[0005]現(xiàn)有的光開關(guān)技術(shù)存在插入損耗較高，重復(fù)穩(wěn)定性差等缺點，在傳輸數(shù)字信號時這些缺點對系統(tǒng)的影響較小，但在關(guān)注模擬信號強度的系統(tǒng)中會帶來很大的系統(tǒng)誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種插入損耗低，重復(fù)穩(wěn)定性高的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，以適用于對激光功率穩(wěn)定性要求高、傳輸大功率激光進行激光加工或激光作為激發(fā)光采集模擬信號的場合。
[0007]本發(fā)明的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，使一臺激光器的激光光束能夠傳輸?shù)蕉嗯_激光終端內(nèi)，各所述激光終端均包括光纖以及與所述光纖對準的光纖耦合器，所述結(jié)構(gòu)可用于使多臺終端利用一臺激光器的光束進行光譜采集分析，所述結(jié)構(gòu)包括使激光器入射的光束轉(zhuǎn)折向特定方向的鏡片，以及將所述鏡片移動使經(jīng)所述鏡片轉(zhuǎn)折的光束分別耦合入不同的光纖的移動機構(gòu)。
[0008]進一步的，各所述光纖耦合器呈直線分布，所述移動機構(gòu)為平行于各所述光纖耦合器的單軸機器人，所述鏡片通過支撐組件固定在所述單軸機器人的滑塊上。
[0009]進一步的，所述鏡片為第一直角面平行于各所述光纖耦合器、第二直角面正對所述激光器的90度直角棱鏡。
[0010]進一步的，所述鏡片為與各所述光纖耦合器及所述激光器呈45度夾角的平面反射
Ho
[0011 ]進一步的，所述支撐組件包括垂直設(shè)置在所述滑塊上的支桿，以及與所述支桿垂直連接的懸臂，所述鏡片設(shè)置在所述懸臂上。
[0012]進一步的，各所述光纖耦合器呈環(huán)狀分布，所述移動機構(gòu)為正對各所述光纖耦合器、帶動所述鏡片做圓周運動的旋轉(zhuǎn)位移平臺，所述鏡片通過支撐組件固定在所述旋轉(zhuǎn)位移平臺的臺面上。
[0013]進一步的，所述鏡片為與所述激光器及各所述光纖耦合器呈夾角設(shè)置的平面反射
Ho
[0014]進一步的，所述支撐組件包括垂直設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)位移平臺的臺面上的支桿，以及與所述支桿垂直連接的懸臂，所述鏡片設(shè)置在所述懸臂上。
[0015]進一步的，多終端單一光源采集的光譜包括紅外光譜、紫外光譜、拉曼光譜、熒光光譜等。
[0016]借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:
[0017]1、本發(fā)明將準直光直接耦合入光纖，相比傳統(tǒng)耦合方式少了一道光纖耦合，大大增加了耦合效率；
[0018]2、本發(fā)明適用于大功率激光的親合，傳統(tǒng)光開關(guān)的適用功率一般在100mW以下，本發(fā)明只需確保激光器的輸出光束質(zhì)量穩(wěn)定、光纖的承載能力，對激光功率沒有限制；
[0019]3、本發(fā)明中一臺激光器的激光可用于多個終端，且不會降低激光功率，特別適合用于對激光功率敏感的場合，或用于一臺主機同時帶幾臺終端采集信號進行監(jiān)控的場合，從而大幅度降低成本；
[0020]4、本發(fā)明可用于使多臺終端利用一臺激光器的光束進行光譜采集分析，多終端單一光源采集的光譜包括但不限于紅外光譜、紫外光譜、拉曼光譜、熒光光譜等。
[0021]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的原理不意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026]本發(fā)明的原理參見圖1，平行光束入射到90度全反射棱鏡表面，發(fā)生全反射，使光束轉(zhuǎn)折90度，入射到光纖耦合器的透鏡上，經(jīng)透鏡耦合入光纖。通過移動90度全反射棱鏡來實現(xiàn)將光束分別耦合入不同的光纖，從而實現(xiàn)光纖通道的選擇。
[0027]實施例一
[0028]如圖2所示，本發(fā)明的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，用于使多臺終端從一臺激光器的光束中進行光譜采集分析，各終端均包括對準光纖的光纖耦合器U，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括使激光器12入射的光束轉(zhuǎn)折向特定方向的鏡片13，以及將鏡片13移動使經(jīng)鏡片13轉(zhuǎn)折的光束分別親合入不同的光纖的移動機構(gòu)。
[0029]具體的，該實施例中各光纖耦合器11呈直線分布，移動機構(gòu)為平行于各光纖耦合器11的單軸機器人14，鏡片13通過支撐組件固定在單軸機器人14的滑塊15上。單軸機器人，也被稱為單軸機械手，電動滑臺，線性模組，單軸驅(qū)動器，單軸機器人等，利用滾珠絲桿配合直線導(dǎo)軌帶動滑塊15水平移動，位移精度較高。支撐組件包括垂直設(shè)置在滑塊15上的支桿16，以及與支桿16垂直連接的懸臂17，鏡片13設(shè)置在懸臂17上。鏡片13可為第一直角面平行于各光纖親合器11、第二直角面正對激光器12的90度直角棱鏡；也可以為與各光纖親合器11及與激光器12呈45度夾角的平面反射鏡。
[0030]本發(fā)明通過鏡片13用來反射激光器12入射的光束，可以是使光束全反射的90度直角棱鏡，也可以是45度放置的平面反射鏡，或其他使光束轉(zhuǎn)折向特定方向的鏡片。本實施例優(yōu)先選用全反射類棱鏡，以確保耦合效率。
[0031]單軸機器人14的作用是固定全反射棱鏡，并帶動其做精密的單軸位移，從而實現(xiàn)選擇耦合光纖的功能。單軸機器人的精度較高，可確保本發(fā)明的重復(fù)穩(wěn)定性與使用壽命。根據(jù)需要耦合的光纖數(shù)量可選擇不同長度的單軸機器人。只要激光光束的質(zhì)量足夠穩(wěn)定，可延長到單軸機器人的極限。且可通過放置多個單軸機器人的方式實現(xiàn)陣列耦合，從而極大增加可耦合的光纖通道數(shù)量。
[0032]光纖耦合器11用于將準直光束聚焦耦合入光纖，其與激光光束匹配以及與光纖匹配，本發(fā)明優(yōu)選鏡片直徑大，數(shù)值孔徑大的光纖耦合器，當(dāng)耦合光束出現(xiàn)微小偏移時，對光束的耦合效率影響也極小，確保耦合效率的重復(fù)穩(wěn)定性。
[0033]激光器12的準直輸出光束入射到90度全反射棱鏡上，經(jīng)鏡面的全反射，轉(zhuǎn)折90度入射到光纖親合器11內(nèi)，經(jīng)光纖親合器11親合入光纖。單軸機器人14帶動90度全反射棱鏡做直線移動，從而改變90度全反射棱鏡的位置，進而改變出射光束的位置，從而選擇需要耦合的光纖親合器11，然后使光束親合入相應(yīng)的光纖。
[0034]實施例二
[0035]如圖3所示，本發(fā)明的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，用于使多臺終端從一臺激光器的光束中進行光譜采集分析，各終端均包括對準各光纖的光纖耦合器21，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)包括使激光器22入射的光束轉(zhuǎn)折向特定方向的鏡片23，以及將鏡片23移動使經(jīng)鏡片23轉(zhuǎn)折的光束分別親合入不同的光纖的移動機構(gòu)。
[0036]具體的，本實施例中，各光纖親合器21呈環(huán)狀分布，移動機構(gòu)為正對各光纖親合器21、帶動鏡片23做圓周運動的旋轉(zhuǎn)位移平臺24，鏡片23通過支撐組件固定在旋轉(zhuǎn)位移平臺24的臺面25上。旋轉(zhuǎn)位移平臺又稱旋轉(zhuǎn)平臺，搭配伺服馬達或步進馬達做任意角度旋轉(zhuǎn)，具備高旋轉(zhuǎn)精度和高重復(fù)定位精度。支撐組件包括垂直設(shè)置在旋轉(zhuǎn)位移平臺24的臺面25上的支桿26，以及與支桿26垂直連接的懸臂27，鏡片23設(shè)置在懸臂27上。鏡片23為與激光器22及各光纖耦合器21呈夾角設(shè)置的平面反射鏡。
[0037]本發(fā)明通過平面反射鏡來反射激光器22的入射光束，使其偏折一定角度;旋轉(zhuǎn)位移平臺24用來固定平面反射鏡并帶動其做精密旋轉(zhuǎn)位移，激光器的入射光束入射到反射鏡上發(fā)生反射，旋轉(zhuǎn)位移平臺24帶動平面反射鏡旋轉(zhuǎn)從而改變平面反射鏡的反射角度，從而使光束耦合入不同的光纖耦合器，實現(xiàn)選擇光纖通道的功能;光纖耦合器21用于將準直光束聚焦耦合入光纖，其與激光光束匹配以及與光纖匹配，本發(fā)明優(yōu)選鏡片直徑大，數(shù)值孔徑大的光纖耦合器，當(dāng)耦合光束出現(xiàn)微小偏移時，對光束的耦合效率影響也極小，確保耦合效率的重復(fù)穩(wěn)定性。
[0038]激光器22的準直輸出光束入射到平面反射鏡上，經(jīng)鏡面的反射，入射到光纖耦合器21內(nèi)，經(jīng)光纖耦合器21耦合入光纖。旋轉(zhuǎn)位移平臺24帶動平面反射鏡做圓周的旋轉(zhuǎn)，從而改變平面反射鏡的反射角度，進而改變反射光束的位置，從而選擇需要耦合的光纖耦合器11，然后使光束耦合入相應(yīng)的光纖。
[0039]本發(fā)明通過移動鏡片的方式，將平行光直接進行分路耦合，從而降低了插入損耗，提高了耦合效率;且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)便于擴展，可靈活選擇通道(即光纖)數(shù)目，可承載大功率的激光進行傳輸，從而實現(xiàn)一臺激光器可同時帶多臺終端，尤其適用于對激光功率敏感的場合或模擬信號采集的場合。
[0040]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，使一臺激光器的激光光束能夠傳輸?shù)蕉嗯_激光終端內(nèi)，各所述激光終端均包括光纖以及與所述光纖對準的光纖耦合器，所述結(jié)構(gòu)可用于使多臺終端利用一臺激光器的光束進行光譜采集分析，其特征在于:所述結(jié)構(gòu)包括使激光器入射的光束轉(zhuǎn)折向特定方向的鏡片，以及將所述鏡片移動使經(jīng)所述鏡片轉(zhuǎn)折的光束分別親合入不同的光纖的移動機構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，其特征在于:各所述光纖耦合器呈直線分布，所述移動機構(gòu)為平行于各所述光纖耦合器的單軸機器人，所述鏡片通過支撐組件固定在所述單軸機器人的滑塊上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鏡片為第一直角面平行于各所述光纖耦合器、第二直角面正對所述激光器的90度直角棱鏡。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鏡片為與各所述光纖耦合器及所述激光器呈45度夾角的平面反射鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述支撐組件包括垂直設(shè)置在所述滑塊上的支桿，以及與所述支桿垂直連接的懸臂，所述鏡片設(shè)置在所述懸臂上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，其特征在于:各所述光纖耦合器呈環(huán)狀分布，所述移動機構(gòu)為正對各所述光纖耦合器、帶動所述鏡片做圓周運動的旋轉(zhuǎn)位移平臺，所述鏡片通過支撐組件固定在所述旋轉(zhuǎn)位移平臺的臺面上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鏡片為與所述激光器及各所述光纖耦合器呈夾角設(shè)置的平面反射鏡。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述支撐組件包括垂直設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)位移平臺的臺面上的支桿，以及與所述支桿垂直連接的懸臂，所述鏡片設(shè)置在所述懸臂上。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的用于將激光耦合入多根光纖的結(jié)構(gòu)，其特征在于:多終端單一光源采集的光譜包括紅外光譜、紫外光譜、拉曼光譜、熒光光譜。
【文檔編號】G02B6/35GK106094120SQ201610633738
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月4日 公開號201610633738.0, CN 106094120 A, CN 106094120A, CN 201610633738, CN-A-106094120, CN106094120 A, CN106094120A, CN201610633738, CN201610633738.0
【發(fā)明人】鄭鋼, 于浩, 于濤, 劉耀光, 秦緒陽
【申請人】蘇州優(yōu)譜德精密儀器科技有限公司