CN106067657A - 一种n×1反向合束耦合装置及耦合*** - Google Patents

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齐瑶瑶
于海娟
张玲
陈寒
何超建
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms

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Abstract

一种N×1反向合束耦合装置及耦合***，该N×1反向合束耦合装置包括：N支低数值孔径光纤、高数值孔径光纤和曲面反射镜；所述N支低数值孔径光纤和高数值孔径光纤(4)位于所述曲面反射镜的同一侧，所述曲面反射镜将所述N支数值孔径光纤输出的光反射并耦合输入至所述高数值孔径光纤，该N×1反向合束耦合装置简单方便的获得耦合光源，降低成本。

Description

一种N×1反向合束耦合装置及耦合***
技术领域
本发明涉及光纤传输领域，具体涉及一种N×1反向合束耦合装置。
背景技术
在光纤传输领域，广泛采用红绿蓝三基色半导体激光器，各单管输出光束直接与光纤耦合，成为一种无分立透镜的半导体单管同轴直接耦合光纤。在此基础上，一般采用N支低数值孔径的半导体单管同轴直接耦合尾纤进行捆绑合束、拉椎熔接，实现白光光源输出。但是此种光纤合束耦合的拉椎熔接对技术要求高，需要火头的烧蚀，其成本很高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种N×1反向合束耦合装置，可以简单方便的获得白光光源，降低成本。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种N×1反向合束耦合装置，其包括：N支低数值孔径光纤、高数值孔径光纤和曲面反射镜；所述N支低数值孔径光纤和高数值孔径光纤(4)位于所述曲面反射镜的同一侧，所述曲面反射镜将所述N支数值孔径光纤输出的光反射并耦合输入至所述高数值孔径光纤。
根据本发明的另一个方面，提供了一种耦合***，其特征在于，包括N×1反向合束耦合装置以及N个激光器，N1个激光器向N1支低数值孔径光纤输入第一颜色的光，N2个激光器向N2支低数值孔径光纤输入第二颜色的光，N3个激光器向N3支低数值孔径光纤输入第三颜色的光，所述高数值孔径光纤输出耦合后的光。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
(1)采用反向合束的方式，通过曲面反射镜将多支低数值孔径光纤 上传导的单基色半导体单管激光耦合至高数值孔径光纤合成理想光源，避免了光纤合束器的拉椎熔接，简单易行，且不要火头的烧蚀，降低成本。
(2)曲面反射镜相对于其光轴对称，提高耦合效率。
(3)采用夹具对光纤合束，使得光纤束稳固。
附图说明
图1为本发明实施例中N×1反向合束耦合装置的结构示意图。
【主要元件】
1a-1g-低数值孔径光纤；2-夹具；
3曲面反射镜；4-高数值孔径光纤。
具体实施方式
本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种N×1反向合束耦合装置，该N×1反向合束耦合装置包括N支低数值孔径光纤(N为大于等于2的正整数)，夹具2、曲面反射镜3、一支高数值孔径光纤4。
其中低数值孔径光纤基于传输相应的半导体激光器单管输出的单色激光。夹具2，将N支低数值孔径光纤和一支高数值孔径光纤4捆绑合束。曲面反射镜3与夹具2通过紫外胶或耐高温型光学折射率匹配胶连接，对N支低数值孔径光纤输出的单色激光耦合进入该高数值孔径光纤4。
本领域技术人员应当清楚，上述的低数值孔径和高数值孔径是相对而言的，即光纤1a-1g的数值孔径低于光纤4的数值孔径，故称之为低数值孔径光纤；而光纤4的数值孔径高于光纤1a-1g的数值孔径，故称之为高数值孔径光纤。
具体的，如图1所示，本实例中N＝7，反向合束耦合装置包括了7支低数值孔径光纤1a-1g，该些光纤可以为单模无源光纤或多模无源光纤， 亦可以为单包层光纤或多包层光纤，优选为多模无源单包层光纤，数值孔径NA为0.10～0.30，优选NA＝0.15，纤芯直径为20～200μm，包层直径为125μm～240μm，优选纤芯直径为105μm，包层直径为125μm的多模无源单包层光纤。
高数值孔径光纤4可以为单模无源光纤或多模无源光纤，亦可以为单包层光纤或多包层光纤，优选为多模无源双包层光纤，数值孔径NA为0.20～0.60，优选NA＝0.6，光纤尺寸为纤芯直径为20～400μm，内包层直径为125μm～440μm，优选为纤芯直径为40μm、内包层直径为200μm的多模无源双包层光纤。
夹具2的横截面为圆形、方形、多边形等形状，优选为圆形，将7支低数值孔径光纤1a-1g的输出端和1支高数值孔径光纤4的输入端捆绑合束，其中该高数值孔径光纤4的输入端位于中心位置，7支低数值孔径光纤1a-1g的输出端围绕该高数值孔径光纤4的输入端排布，优选采用均匀排布的方式。
曲面反射镜3为凹面曲面反射镜，其形状可以为凹面球面反射镜、凹面双曲面反射镜、凹面抛物面反射镜等，优选为凹面球面反射镜。通过紫外胶或耐高温型光学折射率匹配胶连接于夹具2，连接部外侧采用高折射率聚合物涂层进行密封。
需要说明的是，本实施例中采用夹具2对低数值孔径光纤和高数值孔径光纤进行固定，但本发明并不以此为限。在本发明其他实施例中，还可以采用其他方式，例如：粘结、捆绑等，来实现低数值孔径光纤和高数值孔径光纤的固定。并且，在低数值孔径光纤和高数值孔径光纤的固定能够实现自然固定的前提下，该夹具也可以省略，只要能够实现曲面反射镜3将N支低数值孔径光纤1a-1g输出的光反射并耦合输入至高数值孔径光纤4，即可实现本发明。
本发明实施例还提供了一种耦合***，包括N×1反向合束耦合装置及N分激光器(N为大于等于2的正整数)，本实施中N＝7，其中2个红光半导体激光器单管输出的红光激光直接耦合进入与微型光学透镜相连接的低数值孔径光纤1a、1b的输入端，2个绿光半导体激光器单管输出的绿光激光直接耦合进入与微型光学透镜相连接的光纤低数值孔径1c、1d的输入端，3个蓝光半导体激光器单管输出的蓝光激光直接耦合进入与微型光学透镜相连接的低数值孔径光纤1e、1f、1g的输入端。
7支低数值孔径光纤1a-1g输出端输出的7束单色激光经曲面反射镜3反射，汇聚耦合进入高数值孔径光纤4的输入端，经面反射镜3反射的7束激光的反射光斑均入射至高数值孔径光纤4的输入端内包层内，且发散角小于高数值孔径光纤4的数值孔径，在高数值孔径光纤4的包层内传导，由其输出端输出反向的白色激光。
尽管本实施例中采用两支低数值孔径光纤输入红色激光、两支低数值孔径光纤输入绿色激光、三个低数值孔径光纤输入蓝色激光来耦合形成白色激光，但本发明输入各单色激光的低数值孔径光纤数量并不局限于此，本领域技术人员可以选择传输各单色激光的数值孔径光纤的数量来合成理想波段的光源。
如：N1支低数值孔径光纤输入红色激光、N2支低数值孔径光纤输入绿色激光、N3个低数值孔径光纤输入蓝色激光，其中N1+N2+N3＝N，N1，N2,N3均为大于等于0小于等于N的整数。
本领域技术人员应当理解，本实施例采用三色激光(红色、绿色、蓝色)输入低数值孔径光纤进而合成白色激光，但本发明的对激光的数量及颜色并不局限于此，可以采用多种颜色的激光合成理想波段的光源，亦可以选用单种颜色的激光合成高强度的单色激光。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种N×1反向合束耦合装置，其特征在于，包括：N支低数值孔径光纤(1a-1g)、高数值孔径光纤(4)和曲面反射镜(3)；
其中，所述N支低数值孔径光纤(1a-1g)和高数值孔径光纤(4)位于所述曲面反射镜的同一侧，所述曲面反射镜(3)将所述N支数值孔径光纤(1a-1g)输出的光反射并耦合输入至所述高数值孔径光纤(4)，其中N为大于等于2的自然数。
2.根据权利要求1所述的N×1反向合束耦合装置，其特征在于，所述高数值孔径光纤(4)位于中心位置，N支低数值孔径光纤(1a-1g)围绕该高数值孔径光纤(4)均匀排布。
3.根据权利要求1所述的N×1反向合束耦合装置，其特征在于，曲面反射镜(3)为凹面曲面反射镜，将所述N支数值孔径光纤(1a-1g)输出的光耦合输入至所述高数值孔径光纤(4)的内包层。
4.根据权利要求3所述的N×1反向合束耦合装置，其特征在于，所述的凹面曲面反射镜为凹面球面反射镜、凹面双曲面反射镜或凹面抛物面反射镜。
5.根据权利要求1至4中任一所述的N×1反向合束耦合装置，其特征在于，还包括：夹具(2)，用于合束固定所述N支低数值孔径光纤(1a-1g)及高数值孔径光纤(4)。
6.根据权利要求5所述的N×1反向合束耦合装置，其特征在于，所述曲面反射镜(3)通过紫外胶或耐高温型光学折射率匹配胶连接于所述夹具(2)，连接部外侧采用高折射率聚合物涂层进行密封。
7.根据权利要求1至4中任一所述的N×1反向合束耦合装置，其特征在于：所述低数值孔径光纤(1a-1g)为多模无源单包层光纤，数值孔径为0.10～0.30，纤芯直径为20～200μm，包层直径为125μm～240μm。
8.根据权利要求1至4中任一所述的N×1反向合束耦合装置，其特征在于：所述高数值孔径光纤(4)为多模无源双包层光纤，数值孔径为0.20～0.60，纤芯直径为20～400μm，内包层直径为125μm～440μm。
9.一种耦合***，其特征在于，包括权利要求1～8中任一项所述的N×1反向合束耦合装置以及N个激光器，N1个激光器向N1支低数值孔径光纤(1a，1b)输入第一颜色的光，N2个激光器向N2支低数值孔径光纤(1c，1d)输入第二颜色的光，N3个激光器向N3支低数值孔径光纤(1e，1f，1g)输入第三颜色的光，所述高数值孔径光纤(4)输出耦合后的光，其中，N1+N2+N3＝N，N1，N2，N3均为大于等于0小于等于N的整数。
10.根据权利要求9所述的耦合***，其特征在于：
所述第一颜色、第二颜色、第三颜色分别为红色、绿色、蓝色，所述耦合后的光为白光；和/或，
所述激光器为半导体激光器。
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