专利名称:实时观察光纤耦合的辅助调节装置的制作方法
技术领域:
本实用新型是一种实时观察光纤耦合的辅助调节装置。
从激光器里发射出的光束耦合于光纤有着广泛的应用。常用的单模/保偏光纤芯径极细,一般小于9μm,有小至1μm的,而且市售的单模/保偏光纤一般都有保护套管或铠装,且光纤两端面均经过处理,外面有瓷套管,耦合透镜与光纤头为插入式连接,其外为不锈钢套筒等。
从激光器发出的激光光束直经一般大于1mm,经耦合透镜聚焦后进入光纤。由于单模/保偏光纤芯径细小,使得聚焦后光斑对准纤芯十分困难,同时对调节的精度又要求很高。以实际使用的φ4.5μm单模光纤为例,当耦合透镜焦距为11mm时,光束角度偏差4.10-4弧度就会使光斑完全落在光纤芯外。已有的各种光纤精密调节架均能达到微弧度量级的调节精度,但在调节过程中如何实时观察调节情况,是一件棘手的事,对于插入式的光纤一透镜耦合器而言,这种困难尤为突出,因为无法从侧面观察。
已知的一种耦合装置,先将激光束耦合进入芯径较大的多模光纤,然后拨下多模光纤,换插单模光纤再进行调节。它所需的调节时间较长,而且需要操作人员有相当熟练的技术,否则在换插过程中可能会破坏原先的调整结果。
本实用新型的目的为克服上述已有技术中不能观察调节过程状况,提供一种实时观察光纤耦合的辅助调节装置。将实时观察光束进入光纤耦合的状况,能够准确地将光束耦合于细小的光纤内。
本实用新型的辅助调节装置如
图1所示。本实用新型的辅助调节装置主要含有光学调整台6,在光学调整台6上的两端分别置有第一可调光阑2和第二可调光阑7,在第一可调光阑2与第二可调光阑7之间的光学调整台6上置有供插放衰减片13的衰减片插槽4,在衰减片插槽4与第二可调光阑7之间的光学调整台6上置有偏振分束棱镜5,两个可调光阑2、7的中心连线O2O2穿过衰减片13和偏振分束棱镜5的有效部分,在偏振分束棱镜5的正上方置有观察器件3,对着夹在第二光纤调节架11上的光纤输出端10置有扩展光源12。由上所述的结构,在光学调整台6上各光学元件起于第一可调光阑2,止于第二可调光阑。衰减片插槽4位于第一可调光阑后,偏振分束棱镜位于插槽4与第二可调光阑7之间,观察器件3可选CCD监视器通常位于偏振分束棱镜4正上方20~30cm处即可。两可调光阑平面垂直于两光阑中心点的连线O2O2,偏振分束棱镜前后表面及插槽方向于光阑平面平行。
所说的本实用新型的辅助调节装置是置于激光器1发射光束前进的方向上,在辅助调节装置后1~3cm处置放带有耦合透镜902的光纤耦合器9,正对着光纤输出端10有扩展光源12。
所说的本新型的辅助调节装置经常用在激光器1常用的如半导体激光器,染料激光器,由此激光器1发出的激光偏振状态为线编振,偏振面垂直于光学调整台6面,如偏振面不在此方向,可通过一块半波片旋转偏振面至此方向上。
所说的第一可调光阑2是光阑大小可调,最大时应大于光纤耦合透镜902直径。
所说的观察器件3可以选择CCD监视器,要求对所用激光波长的光有响应,一般用于红外波段的观察。对于可见光波段,也可不用CCD监视器,在原CCD监视器所在位置上用观察屏直接观察。
所说的衰减片插槽4可以插入不同的衰减片13是用于较强光束耦合的情形。衰减激光强度使之不引起CCD监视器饱合或不损伤视力。衰减片13厚度不宜超过2mm,插槽4开有几种不同宽度,用于插不同厚度的衰减片。
偏振分束棱镜5要求对于所用的激光波长,有较高的消光比,至少在20dB以上。在它的前后上下4个表面均镀增透膜,分束面方向与激光器1的光轴O1O1成45°角。
光学调整台6要求较好的稳定性,前后左右位置,高低俯仰皆可调节。为六维的调整方向,调整台壳面上开有螺孔和凹槽,用于固定光学调整台6上的光学元件,调整台6表面经发黑处理。
第二可调光阑7与第一可调光阑2规格完全一致。
第一光纤调节架8和第二可调光纤架11选用市售的高精度光纤调节架。
扩展光源9要求光源面积至少大于耦合输出透镜的面积,有较强功率以利输出较强的光束。
使用过程的调节步骤是第1步I.对于激光束位置、方向较易调整的情况<1>将第二可调光阑2开大,用观察器件3观察。通过调节第一光纤调节架8的平移旋钮,使光纤耦合器9的耦合透镜902中心与第二可调光阑7中心基本重合。
<2>将第一可调光阑2与第二可调光阑7均关小,调节入射激光束,使之穿过第二可调光阑7。则入射激光束基本穿过耦合透镜902中心,再将第二可调光阑7开大,使之不阻挡入射束。
II.对于激光束位置、方向较难调整的情况<1>将第一可调光阑2和第二可调光阑7均关小,通过调整六维光学调整台6的高低俯仰左右等,使入射光束穿过两光阑2、7。
<2>挡住激光束,将第二可调光阑7开大,用观察器件3观察,通过调节第一光纤调节架8的平移旋钮,使耦合透镜902中心与第二可调光阑7中心基本重合。
将第一可调光阑8开大,撤去对激光器1的阻挡。
第2步调节观察器件3的焦距,可以看到圆形视场中有一亮点。这是因为,入射激光束为偏振面垂直于光学调整台6平面的线偏光,因此可基本无阻碍的通过如上述放置的偏振分束棱镜5。入射光束经耦合透镜902聚焦后打在光纤端面外的瓷套管901上,近似于点光源,它的反射光经耦合透镜后近似为平行传播,有较高的亮度。所以偏振分束棱镜5的分束面虽然只反射其中一小部份也有可观的亮度。
然后,打开光纤另一端耦合输出端前的扩展光源12,可以看见视场中另一亮点,这两个亮点很容易区分,只需挡一下入射激光束或扩展光源12。
第3步调节第一光纤调节架8,使两亮点重合,此时整个圆形视场亮度明显降低,在光纤输出端10已有激光束输出,然后再微调调节钮,使输出功率上升至最大值。调整完毕,撤走辅助调节装置即可。
本实用新型的优点本实用新型辅助调节装置结构简单,所有元件均有现成产品可购买,组装容易。
用本实用新型的装置可大大缩短调整时间,一个没有光纤耦合调节经验的新手,采用本实用新型的装置,按介绍的步骤,可在20分钟内获得耦合输出。
实施例我们将由钛宝石激光器发出的光耦合进芯径φ5.3μm保偏光纤。钛宝石激光器为环型激光器,TEM00模,光束半宽度约2mm,发散角1.7毫弧度。光纤为单模保偏光纤,带焦距11mm的耦合透镜。两可调光阑、光学调整台、6光纤耦合调节架均可以选购成品。偏振分束棱镜5已镀780nm增透膜。衰减片13采用1.8mm,对780nm激光透射率约1~的蓝色玻璃滤光片。扩展光源12用60瓦白炽灯即可。
采用本实用新型,在5分钟内获得耦合输出。相反的不用本实用新型的辅助调节装置,实验室技术员用半小时以上的时间方获得耦合激光输出,新进实验室的研究生用2小时以上仍未获耦合激光输出。所以,采用本实用新型的调节装置调节时间缩短了五倍以上。这充分说明了本实用新型的优点是显著的。
权利要求1.一种实时观察光纤耦合的辅助调节装置,激光器(1)发射的激光束照射到置于第一光纤调节架(8)的光纤耦合器(9)上,其特征在于置于激光器(1)与光纤耦合器(9)之间光路上的辅助调节装置主要含有光学调整台(6),在光学调整台(6)上的两端分别置有第一可调光阑(2)和第二可调光阑(7),在第一可调光阑(2)与第二可调光阑(7)之间的光学调整台(6)上置有供插放衰减片(13)的衰减片插槽(4),在衰减片插槽(4)与第二可调光阑(7)之间的光学调整台(6)上置有偏振分束棱镜(5),两个可调光阑(2、7)的中心连线(O2O2)穿过衰减片(13)和偏振分束棱镜(5)的有效部分,在偏振分束棱镜(5)的正上方置有观察器件(3),对着夹在第二光纤调节架(11)上的光纤输出端(10)置有扩展光源(12)。
专利摘要一种实时观察光纤耦合的辅助调节装置,用于调节激光器发射的激光束能够准确地耦合进光纤耦合器中。主要包含光学调整台,在光学调整台上两端分别置有第一可调光阑和第二可调光阑,在两光阑之间的光学调整台上置有衰减片插槽。在衰减片插槽与第二可调光阑之间有偏振分束棱镜。对着偏振分束棱镜正上方有观察器件。对着光纤输出端有扩展光源。具有结构简单,缩短调整时间的优点。
文档编号G02B7/00GK2442282SQ0024935
公开日2001年8月8日 申请日期2000年9月22日 优先权日2000年9月22日
发明者周蜀渝 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所