CN115201969A - 保偏光纤准直器的制作方法及保偏光纤准直器 - Google Patents
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Abstract
本申请适用光纤通信技术，光纤传感和超快激光器领域，提供了一种保偏光纤准直器的制作方法及保偏光纤准直器，其中保偏光纤准直器的制作方法包括：在透镜的一侧设置反射镜，并在透镜的另一侧设置尾纤，将尾纤分别与光源、功率计连接；将透镜和尾纤分别安装在第一夹具和第二夹具上；通过光源向尾纤提供入射光，并通过功率计接收反射镜反射的光信号；在显微镜的视野下通过第一夹具或/和第二夹具调整透镜和尾纤之间的相对位置，以使功率计接收的光信号的功率发生变化，并当功率计接收的光信号的功率为最大值时，移除反射镜、功率计以及光源。将透镜和尾纤直接分别固定在第一夹具和第二夹具上，精确对准透镜和尾纤，提高保偏光纤准直器消光比。
Description
技术领域
本申请属于光纤通信技术，光纤传感和超快激光器领域，更具体地说，是涉及一种保偏光纤准直器的制作方法及保偏光纤准直器。
背景技术
在光纤通信，光纤传感和超快激光器中，保偏光纤准直器为最基本的光学元件，如图1和图2所示，常用的保偏光纤准直器主要包括透镜10、玻璃管11和光纤12，透镜10和光纤12都固定在玻璃管11内。制作上述保偏光纤准直器时，首先，把透镜10放入玻璃管11中，通过点胶暂固定；其次，在玻璃管11中***光纤12；然后，在靠近透镜10的一侧设置一块反射镜13，通过光源14向光纤12提供入射光，调整反射镜13和透镜10的间距，并配合功率计15确定反射镜13与透镜10的间距，再调整光纤12与透镜10的间距并配合功率计确定透镜10和光纤12的相对位置，最后将玻璃管11和光纤12用胶粘合起来。
上述方式在保偏光纤准直器制作时，由于光纤12和透镜10相邻的一端都具有8°倾斜角的斜面，所以透镜10和光纤12的倾斜角对准的偏差时大时小；透镜10和光纤12外侧套有未抛光的玻璃管11，玻璃管11和光纤12之间都有间隙公差，受这三种材料本身的限制，配合起来的间隙有大有小，同时在对光纤12和透镜10的相对位置调整时，受玻璃管11限制，无法将光纤12的光学中心和透镜10的光学中心调整在一条直线上。因此，导致光纤12的消光比较低，一般为20～22dB左右。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供保偏光纤准直器的制作方法及保偏光纤准直器，旨在解决在保偏光纤准直器的制作中无法将光纤的光学中心和透镜的光学中心调整在一条直线，导致光纤消光比较低的技术问题。
为实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种保偏光纤准直器的制作方法，包括：在透镜的一侧设置反射镜，并在透镜的另一侧设置尾纤，将尾纤分别与光源、功率计连接；将透镜和尾纤分别安装在第一夹具和第二夹具上；通过光源向尾纤提供入射光，并通过功率计接收反射镜反射的光信号；在显微镜的视野下通过第一夹具或/和第二夹具调整透镜和尾纤之间的相对位置，以使功率计接收的光信号的功率发生变化，并当功率计接收的光信号的功率为最大值时，移除反射镜、功率计以及光源。
可选地，当功率计接收的光信号的功率为最大值时，移除反射镜、功率计以及光源，还包括：将透镜和尾纤固定，并在尾纤外侧套设封装件以形成保偏光纤准直器。
可选地，在透镜的一侧设置反射镜包括：在透镜的出光侧套设反射镜，并使反射镜与透镜的中心轴垂直；沿透镜的中心轴调整反射镜与透镜至预设间距。
可选地，在透镜的出光侧套设反射镜，包括：将反射镜固定于第一套管的一端；将透镜的出光侧***第一套管的另一端；其中，透镜与第一套管适配。
可选地，在透镜的出光侧套设反射镜，包括：将反射镜安装于第二套管内，其中，第二套管包括第一管腔和与第一管腔连通的第二管腔，第一管腔的内径大于第二管腔的内径；反射镜固定于第一管腔内，透镜的出光侧***第二管腔，第二管腔与透镜适配。
可选地，在透镜的出光侧套设反射镜，还包括：在反射镜远离第二管腔的一侧设置压块，将压块设置于第一管腔内并与反射镜抵接，并使压块与第一管腔过盈配合。
可选地，透镜和尾纤通过点胶固定。
可选地，保偏光纤准直器的制作方法还包括：在透镜和尾纤通过点胶固定后，在透镜和尾纤的连接处补裹胶。
可选地，将尾纤分别与光源、功率计连接，包括：当尾纤为双纤尾纤时，将双纤尾纤的一根光纤连接光源，将另一根光纤连接功率计；双纤尾纤一端为具有8度倾斜角的斜面，透镜与双纤尾纤相对设置的一端为具有8度倾斜角的斜面，使双纤尾纤的斜面与透镜的斜面相对准。
根据本申请的另一个方面，提供了一种保偏光纤准直器，保偏光纤准直器通过上述的制作方法获得。
本申请提供的保偏光纤准直器的制作方法的有益效果在于：
本申请排除了封装件的影响，将透镜和尾纤直接分别安装在第一夹具和第二夹具上，通过显微镜能够直接观看到通过第一夹具或/和第二夹具调整透镜和尾纤的相对位置，从而能够精确对准透镜和尾纤，有效减少透镜和尾纤相邻端部对准偏差，保证了从透镜表面出射的光聚焦在透镜中心轴上，从而有效提高了保偏光纤准直器消光比。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为常见的保偏光纤准直器的结构示意图；
图2为常见的保偏光纤准直器的调试方法示意图；
图3为本申请的一些实施例提供的保偏光纤准直器的调试方法示意图(双纤尾纤)；
图4为本申请的一些实施例提供的保偏光纤准直器的调试方法示意图(单纤尾纤)；
图5为本申请的一些实施例提供的四纤尾纤的结构示意图；
图6为本申请的一些实施例提供的保偏光纤准直器的粘结示意图；
图7为本申请的一些实施例提供的保偏光纤准直器的出射光与Z轴平行示意图；
图8为本申请的一些实施例提供的第一种反射镜的结构示意图；
图9为本申请的一些实施例提供的第一种反射镜与透镜的装配示意图；
图10为本申请的一些实施例提供的第二种反射镜的结构示意图；
图11为本申请的一些实施例提供的保偏光纤准直器的结构示意图；
图12为本申请的一些实施例提供的光学产品的结构示意图。
上述附图所涉及的标号明细如下：
10、透镜；11、玻璃管；12、光纤；13、反射镜；14、光源；15、功率计；
20、透镜；21、封装件；22、尾纤；23、反射镜；24、光源；25、功率计；26、显微镜；27、第一套管；28、第二套管；29、压块；30、胶；31、耦合器；32、XOY平面；33、玻璃管。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
正如背景技术中所记载的，如图1和图2所示，目前，由于光纤12和透镜10相邻的一端都具有8°倾斜角的斜面，所以透镜10和光纤12的倾斜角对准的偏差时大时小；透镜10和光纤12外侧套有未抛光的玻璃管11，玻璃管11和光纤12之间都有间隙公差，受这三种材料本身的限制，配合起来的间隙有大有小，同时在对光纤12和透镜10的相对位置调整时，受玻璃管11限制，无法将光纤12的光学中心和透镜10的光学中心调整在一条直线上。因此，导致光纤12的消光比较低，一般为20～22dB左右。
参见图3至图7所示，为了解决上述问题，根据本申请的一个方面，本申请的实施例提供了一种保偏光纤准直器的制作方法，包括：在透镜20的一侧设置反射镜23，并在透镜20的另一侧设置尾纤22，将尾纤22分别与光源24、功率计25连接；将透镜20安装在第一夹具(图上未示出)，将尾纤22安装于第二夹具(图上未示出)上；通过光源24向尾纤22提供入射光，并通过功率计25接收反射镜23反射的光信号；在显微镜26的视野下通过第一夹具或/和第二夹具调整透镜20和尾纤22之间的相对位置，以使功率计25接收的光信号的功率发生变化，并当功率计25接收的光信号的功率为最大值时，移除反射镜23、功率计25以及光源24。
需要说明的是，第一夹具和第二夹具中，至少一个夹具为多维度夹具。多维度夹具能够在水平、竖直方向的不同坐标位置变换。
一些实施例中，光源24向尾纤22提供入射光，入射光经透镜20透射至反射镜23上，然后反射光再通过原光路返回尾纤22，从而使功率计25接收到反射光信号。
应用本申请的上述技术方案，排除了封装件21的影响，将透镜20安装在第一夹具，第一夹具可采用固定夹具，以使透镜20固定位置不变；将尾纤22安装在第二夹具上，第二夹具为多维度夹具，可以在调光的过程中，对尾纤22进行多维度的调整，例如，多维度夹具可采用精密度达到0.5um的三维调节架，该三维调节架能够带动尾纤22沿X轴、Y轴、Z轴方向移动，其中，Z轴为透镜20的中心轴，X轴位于Z轴所在平面且与Y、Z轴垂直，Y轴垂直于Z轴所在平面。因此，增加了尾纤22在X轴和Y轴上调节的范畴，以保证透镜20的光学中心和尾纤22的光学中心调制一条直线上。通过调整第二夹具来调整透镜20和尾纤22之间的相对位置，即调整透镜20和尾纤22之间在三维空间的位置关系，使透镜20的光学中心和尾纤22的光学中心调制一条直线上，并使透镜20和尾纤22的相邻两个端面达到最佳距离，在调整时通过显微镜26能够直接观看到透镜20和尾纤22之间的相对位置的变化，功率计25配合第二夹具来确定尾纤22消光比达到最佳。在上述调整过程中，能够精确对准透镜20和尾纤22，从而有效减少透镜20和尾纤22相邻端部对准偏差，保证了从透镜20表面出射的光聚焦在透镜20中心轴上，从而有效提高了保偏光纤准直器消光比。此外，还可以通过第二夹具固定尾纤22位置，通过第一夹具调节透镜20位置来调整透镜20和尾纤22之间的相对位置，或者通过第一夹具调节透镜20位置，第二夹具调节尾纤22位置来实现调整透镜20和尾纤22之间的相对位置。
一些实施例中，透镜20为球面透镜或平面透镜。
一些实施例中，封装件21为玻璃管、金属管或陶瓷管。
一些实施例中，显微镜26为长臂显微镜。
参见图3至图5所示，尾纤22为双纤尾纤、单纤尾纤、三纤尾纤或四纤尾纤等，本申请对此不作限定。如图4所示，光源24和功率计25通过耦合器31与单纤尾纤连接；如图5所示，在四纤尾纤中，Pigtail1连接光源24，Pigtail3连接功率计25，或Pigtail2连接光源24，Pigtail4连接功率计25；三纤尾纤一般在四纤尾纤上截断一根光纤即可。
参见图6所示，当功率计25接收的光信号的功率为最大值时，移除反射镜23、功率计25以及光源24，还包括：将透镜和尾纤22固定，并在尾纤22外侧套设封装件21，以形成保偏光纤准直器。
一些实施例中，应用上述技术方案，将透镜20和尾纤22直接固定，并且封装件21套设于尾纤22上形成保偏光纤准直器，从而使得透镜20和尾纤22相对位置稳定，不受封装件21的影响。
参见图6至图7所示，在透镜20的一侧设置反射镜23包括：在透镜20的出光侧套设反射镜23，并使反射镜23与透镜20的中心轴垂直；沿透镜20的中心轴调整反射镜23与透镜20至预设间距。
一些实施例中，在透镜20上套一个反射镜23，反射镜23与透镜20垂直设置，使反射镜23仅沿Z轴方向移动，在X轴、Y轴上不可调，使反射镜23和透镜20在X轴，Y轴上的偏差减小，保证了尾纤22进光时，从透镜20表面出射的光和Z轴平行，且从透镜20表面出射的光聚焦在透镜20中心轴上，这样就保证了制作时保偏光纤准直器的消光比为最佳状态。
参见图8和图9所示，在透镜20的出光侧套设反射镜23，包括：将反射镜23固定于第一套管27的一端；将透镜20的出光侧***第一套管27的另一端；其中，透镜20与第一套管27适配。
一些实施例中，第一套管27的内径等于透镜20的外径，第一套管27采用玻璃管，玻璃管的两端具有开口，其中一端的开口处通过胶粘固定有反射镜23。其中，反射镜23距离第一套管27的另一端开口为D，D为2～2.5mm。
参见图10所示，在透镜20的出光侧套设反射镜23，包括：将反射镜23安装于第二套管28内，其中，第二套管28包括第一管腔和与第一管腔连通的第二管腔，第一管腔的内径大于第二管腔的内径；反射镜23固定于第一管腔内，透镜20的出光侧***第二管腔，第二管腔与透镜20适配。
一些实施例中，第二套管28的第二管腔的内径等于透镜20的外径，第二套管28为金属套管，第二套管28的两端具有开口，一端开口与第一管腔连通，反射镜23通过该开口放置于第一管腔内，另一端开口与第二管腔连通，透镜20通过该开口***第二管腔。其中，反射镜23可通过胶粘固定，本申请对此不作限定。其中，反射镜23距离第二套管28的另一端开口为D，D为2～2.5mm。
参见图10所示，在透镜20的出光侧套设反射镜23，还包括：在反射镜23远离第二管腔的一侧设置压块29，将压块29设置于第一管腔内并与反射镜23抵接，并使压块29与第一管腔过盈配合。
一些可选实施例中，通过压块29与第一管腔过盈配合使反射镜23固定于第二套管28内。
参见图6和图7所示，透镜20和尾纤22通过点胶固定。
一些实施例中，通过点胶使透镜20和尾纤22直接固定，减少了封装件21和透镜20之间，封装件21和尾纤22之间相对角度位移的叠加效应，增强胶粘接后透镜20和尾纤22相对位置的稳定性。
其中，本申请的胶30可采用环氧胶和UV胶。
参见图6和图7所示，保偏光纤准直器的制作方法还包括：在透镜20和尾纤22通过点胶固定后，在透镜20和尾纤22的连接处补裹胶。
一些实施例中，在透镜20和尾纤22的连接处进行补胶从而使连接处被包裹于内，以加强透镜20和尾纤22粘接牢固性。
参见图3和图4所示，将尾纤分别与光源、功率计连接，包括：当尾纤22为双纤尾纤时，将双纤尾纤的一根光纤连接光源24，将另一根光纤连接功率计25；双纤尾纤一端为具有8度倾斜角的斜面，透镜20与双纤尾纤相对设置的一端为具有8度倾斜角的斜面，使双纤尾纤的斜面与透镜的斜面相对准。
双纤尾纤常应用于1*2，2*2等多端口保偏微光学产品中，是制作保偏微光学双纤准直器的重要元件。应用上述技术方案，将透镜20放置在第一夹具上，双纤尾纤放在第二夹具上，通过第二夹具沿X轴、Y轴、Z轴移动来调整透镜20和双纤尾纤之间的相对位置，通过增加尾纤22在X、Y轴上调节的范畴，使得透镜20表面出射的两个光聚焦在透镜20中心轴上；同时，将反射镜23套设于透镜20上，减小了反射镜23和透镜20在X轴、Y轴上的偏差，保证了透镜20表面出射的两个光形成的平面XOY平面32和Z轴平行，这样就保证了制作时1*2,2*2保偏微光学产品双纤端ER(消光比)为最佳状态，且1*2,2*2保偏微光学产品在很大工作温度范畴内双纤端ER高于24dB。
一些实施例中，透镜20和尾纤22具有相同倾斜角的斜面，应用本申请的技术方案，将透镜20安装在第一夹具上，将尾纤22安装第二夹具上，借助显微镜26，目视调整两者的8°斜面，使透镜20和尾纤22斜面贴合为最佳，可以承受更大范围内的温度变化带来的斜面相对角度偏移。
参见图11所示，根据本申请的另一个方面，提供了一种保偏光纤准直器，保偏光纤准直器通过上述的制作方法获得。
一些实施例中，保偏光纤准直器包括透镜20、封装件21和尾纤22，其中，透镜20与尾纤22相对应的斜面通过胶粘固定连接，封装件21套设于尾纤22的外部并通过胶粘固定。
参见图12所示，本申请提供的光学产品，该产品包括两个上述施例的保偏光纤准直器和玻璃管33，两个保偏光纤准直器相对设置于玻璃管33中。
参见图3、图8和图9所示，本申请提供的一种保偏光纤准直器的制作方法如下：
将反射镜23固定在第一套管27的一端，第一套管27为玻璃管，如图8所示；
将固定有反射镜23的第一套管27套在透镜20上，调节反射镜23和透镜20之间的距离后，暂固定，如图9所示；
将固定有反射镜23的透镜20安装在第一夹具上，将双纤尾纤放在第二夹具上，第二夹具为三维调节架，将透镜20的位置固定，沿透镜20的X轴、Y轴、Z轴调整双纤尾纤，同时借助显微镜26，目视调整两者的8°斜面，以便对准；调节时可以使得双纤尾纤的光学中心和透镜20的光学中心调在一条直线，并保证是保偏微光学产品需要的双纤出光夹角；
将双纤尾纤的一根光纤接光源24，另一根光纤进功率计25，调节固定有反射镜23的透镜20和双纤尾纤之间的相对位置，将损耗调到最小后，点胶固定透镜20和双纤尾纤；
将封装件21套在双纤尾纤上，点胶固定；
在透镜20和双纤尾纤补裹胶，加强粘接牢固性；
从透镜20上取下第一套管27，并移除光源24和功率计25，这时高ER和高稳定性的保偏双纤准直器就做好了，该保偏双纤准直器包括透镜20、封装件21和双纤尾纤。从而保证了：保偏微光学产品成品测试，双纤端口的ER可以达到24～25dB左右。
需要说明的是，本申请的实施例中透镜20和双纤尾纤在Z轴上调节距离不超过0.1mm，透镜20和双纤尾纤在X轴,Y轴方向偏移距离小于0.04mm。
综上，实施本实施例提供的保偏光纤准直器的制作方法及保偏光纤准直器，至少具有以下有益技术效果：在透镜20上套设反射镜23，使得反射镜23和透镜20在X轴，Y轴上的偏差减小，保证了尾纤22进光时，从透镜20表面出射的光和Z轴平行；通过第一夹具固定透镜20的位置，通过第二夹具在X轴、Y轴、Z轴上调整尾纤22与透镜20之间的相对位，，增加了尾纤22在X轴、Y轴上调节的范畴，保证了从透镜20表面出射的光聚焦在透镜20中心轴上；同时，借助显微镜26，目视调整两者的8°斜面，保证了透镜20和尾纤22倾斜角的对准，从而保证了保偏光纤准直器的消光比为最佳状态。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种保偏光纤准直器的制作方法，其特征在于，包括：
在透镜的一侧设置反射镜，并在所述透镜的另一侧设置尾纤，将所述尾纤分别与光源、功率计连接；
将所述透镜和所述尾纤分别安装在第一夹具和第二夹具上；
通过所述光源向所述尾纤提供入射光，并通过所述功率计接收所述反射镜反射的光信号；
在显微镜的视野下通过所述第一夹具或/和所述第二夹具调整所述透镜和所述尾纤之间的相对位置，以使所述功率计接收的所述光信号的功率发生变化，并当所述功率计接收的所述光信号的功率为最大值时，移除所述反射镜、所述功率计以及所述光源。
2.根据权利要求1所述的保偏光纤准直器的制作方法，其特征在于，所述当所述功率计接收的所述光信号的功率为最大值时，移除所述反射镜、所述功率计以及所述光源，还包括：将所述透镜和所述尾纤固定，并在所述尾纤外侧套设封装件以形成保偏光纤准直器。
3.根据权利要求1所述的保偏光纤准直器的制作方法，其特征在于，所述在透镜的一侧设置反射镜包括：
在所述透镜的出光侧套设所述反射镜，并使所述反射镜与所述透镜的中心轴垂直；
沿所述透镜的中心轴调整所述反射镜与所述透镜至预设间距。
4.根据权利要求3所述的保偏光纤准直器的制作方法，其特征在于，所述在所述透镜的出光侧套设所述反射镜，包括：
将所述反射镜固定于第一套管的一端；
将所述透镜的出光侧***所述第一套管的另一端；
其中，所述透镜与所述第一套管适配。
5.根据权利要求3所述的保偏光纤准直器的制作方法，其特征在于，所述在所述透镜的出光侧套设所述反射镜，包括：
将所述反射镜安装于第二套管内，其中，所述第二套管包括第一管腔和与所述第一管腔连通的第二管腔，所述第一管腔的内径大于所述第二管腔的内径；
所述反射镜固定于所述第一管腔内，所述透镜的出光侧***所述第二管腔，所述第二管腔与所述透镜适配。
6.根据权利要求5所述的保偏光纤准直器的制作方法，其特征在于，所述在所述透镜的出光侧套设所述反射镜，还包括：在所述反射镜远离所述第二管腔的一侧设置压块，将所述压块设置于所述第一管腔内并与所述反射镜抵接，并使所述压块与所述第一管腔过盈配合。
7.根据权利要求2所述的保偏光纤准直器的制作方法，其特征在于，所述透镜和所述尾纤通过点胶固定。
8.根据权利要求7所述的保偏光纤准直器的制作方法，其特征在于，还包括：在所述透镜和所述尾纤通过点胶固定后，在所述透镜和所述尾纤的连接处补裹胶。
9.根据权利要求1所述的保偏光纤准直器的制作方法，其特征在于，所述将所述尾纤分别与光源、功率计连接，包括：
当所述尾纤为双纤尾纤时，将所述双纤尾纤的一根光纤连接所述光源，将另一根光纤连接所述功率计；所述双纤尾纤一端为具有8度倾斜角的斜面，所述透镜与所述双纤尾纤相对设置的一端为具有8度倾斜角的斜面，使所述双纤尾纤的斜面与所述透镜的斜面相对准。
10.一种保偏光纤准直器，其特征在于，所述保偏光纤准直器通过如权利要求1至9任一项所述的制作方法获得。
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