CN201548723U - 单光纤双向传输装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及构建一种单光纤双向传输装置，包括激光器、光纤头的插芯适配器、滤光片、光接收器，所述激光器与所述插芯适配器相对设置，所述滤光片镀膜面与所述激光器的发射光路成45度设置，所述光接收器设置在所述激光器与所述插芯适配器之间接收所述滤光片折射的光线，所述光接收器的入射光路与所述插芯适配器成90度设置，所述插芯适配器的端面倾角为10度到12度。本实用新型在单光纤双向传输装置中不再需要设置隔离器件，不仅简化了结构设计、而且大大节约了成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及单光纤双向传输装置，尤其涉及一种无隔离器的单光纤双向传输装置。
背景技术
在光纤传输过程中，通常有一定的回波损耗，回波损耗是反映光纤传输***质量的重要指标。单光纤双向传输装置在光纤传输中广泛应用，在单光纤双向传输装置中的通常做法是在***中加入光隔离器，其主要原理为：采用“起偏器一45°角法拉第(Farady)旋转器一检偏器”方式。检偏器沿着Farady旋转方向与起偏器成45度角，这样使得正向传输的光可以近乎无衰耗地通过。由于法拉第旋转器旋转角转动方向只与外加恒磁场方向有关，因而回返光经过检偏器45度角旋转器后偏振态与起偏器的偏振方向正交，使回返光不能通过，起到光隔离的作用。
目前，在单光纤双向传输组件中，其内部空间狭小，半导体激光器(LD)的焦距很小，与光插芯适配器间隔在3～4mm左右，在该范围还内需放置隔离器与滤光片。因此隔离器的采用对结构设计及工艺提出了很高的要求，对生产效率和光路耦合也有较大的影响，同时极大的增加了成本。
实用新型内容
本实用新型构建一种单光纤双向传输装置，克服现有技术中使用隔离器件导致的结构复杂、工艺要求高、光传输质量差以及成本高的技术问题。
本实用新型的技术方案是：构建一种单光纤双向传输装置，包括激光器、光纤头的插芯适配器、滤光片、光接收器，所述激光器与所述插芯适配器相对设置，所述激光器发射的光信号经所述滤光片后，部分折射光信号进入所述光接收器，部分透射的光信号进入所述光纤头的插芯适配器，所述光纤头的插芯适配器的端面倾角为10度到12度。
本实用新型的进一步技术方案是：所述插芯适配器的端面倾角为11度。
本实用新型的进一步技术方案是：所述激光器的发射光路与所述插芯适配器的端面的法线顺时针方向成呈16度角。
本实用新型的进一步技术方案是：所述插芯适配器为陶瓷插芯适配器。
本实用新型的进一步技术方案是：所述激光器的透镜表面设置增透膜。
本实用新型的进一步技术方案是：所述 插芯适配器端面设置增透膜。
本实用新型的进一步技术方案是：所述增透膜为五层，从镀膜基材开始的底层膜到顶层膜依次为：二氧化硅、五氧化二钽、二氧化硅、五氧化二钽、二氧化硅。
本实用新型的进一步技术方案是：所述增透膜从镀膜基材开始的各层厚度分别为：二氧化硅为180～193nm、五氧化二钽为130～140nm、二氧化硅为180～193nm、五氧化二钽为130～140nm、二氧化硅为180～193nm。
本实用新型的进一步技术方案是：所述滤光片为0.1mm的滤光片。
本实用新型的技术效果是：所述插芯适配器的端面倾角为10度到12度，能将光纤传输中的回波损耗保持在35dB以上，通过这种设计，在单光纤双向传输装置不再需要设置隔离器件，不仅简化了结构设计、而且大大节约了成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型插芯适配器的倾角结构示意图。
图3为本实用新型激光器与光纤的倾角结构示意图。
图4为本实用新型增透膜的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型技术方案进行进一步说明：
如图1、图2所示，本实用新型的具体实施方式是：构建一种单光纤双向传输装置，包括激光器1、光纤头的插芯适配器2、滤光片3、光接收器5，所述激光器1与所述插芯适配器2相对设置，所述激光器1发射的光信号经所述滤光片3后，部分折射光信号进入所述光接收器5，部分透射的光信号进入所述光纤头的插芯适配器2，所述光纤头的插芯适配器2的端面倾角a为10度到12度。
根据菲涅尔反射原理，光信号在传输过程中遇到折射率跳变的界面时会发生菲涅尔反射。在工程上，平面研磨光纤纤芯与空气的界面会产生约4％的菲涅尔反射(速率不同会有细微变化)，回波损耗的典型值约为14dB，该回损指标远低于STM-4等长距传输中27dB的最低回损指标值。单模光纤与激光器耦合时，把陶瓷插芯适配器的端面磨成斜面，使反射光的入射角大于光纤入射临界角，从而回反光进入包层最终泄漏出去。因而选择适当的端面倾角，回损可得到较好的控制。通常的陶瓷插芯适配选用8°的斜面倾角，这是根据符合G652协议的单模光纤其临界角度为6.94°来设定的。理论上只要把界面的斜面角度磨成比6.94°大，就可以使反射回来的光的入射角度偏离6.94°就会在传输中超过全反射的角度而发生耗散，从而不会干扰入射光源及***。虽然8°的斜面倾角已大于6.94°的入射临界角度，但是由于光纤自身的约为65dB左右的瑞利散射和斜面端面的粗糙、凸凹不平、抛光划痕等原因引起的光散射，倾角一致性的偏差，其效果并不十分理想，在长距传输的时候还是要采取引入隔离器来控制回损。因此斜面倾角选取为a为10度到12度基于以下两点考虑：1.保证回返光完全的进入包层泄漏出去，该角度须大于6.94°，同时其抑制回返光的能力随着角度增大而增强。2。保证必要的耦合功率，为保证传输其最终耦合进入光纤的光功率需＞2mW，而倾角越大，耦合效率越低，根据非球透镜激光器的功率大小(7mW)和在插芯存在倾角度时的耦合效率(11度约为30％左右)，因此选取11度作为倾角值是最佳值。
本实用新型中，所述插芯适配器2的端面倾角a为10度到12度，所述插芯适配器的端面倾角最佳值为11度，所述插芯适配器为陶瓷插芯适配器。选用11°作为陶瓷插芯适配器的端面倾角时，相对于8°的斜面倾角，其由于端面反射的回损光可提高20个dB，即使考虑到光纤自身的瑞利散射约为65dB左右和斜面端面的粗糙、凸凹不平、抛光划痕等原因引起的光散射，倾角一致性的偏差。其回损可保持在35dB以上。可满足无隔离器下高速率长距传输的回损要求。
本实用新型的优选实施方式是：所述激光器的发射光路与所述插芯适配器的水平顺时针方向成16度角。本实用新型中，通过改变激光器相对于光纤的耦合方式，来提高激光器的入光纤的功率。本实施例中，激光器相对于光纤以一倾角方式耦合来提高激光器的入光纤的功率。根据光线折射理论：从激光器发出的光源进入到有倾角的光纤的过程如图3所示：设激光器的发射光路与插芯适配器的水平顺时针方向的角度为a1，插芯适配器端面倾角为a，激光器的发射光路与光纤的相对角度为a2，若空气折射率与光纤芯径折射率分别为1.05和1.455，则：
Sina1×1.05＝Sina×1.46a＝11°则a1＝16°
即激光器与光纤的相对角度为a2＝5°
因此采取激光器与光纤呈5°角时可有效耦合，提高激光器进入光纤的功率。在工艺上的实现方式为：设计一底面与上表面夹角为5°面的管芯套，内置一凸起，利用激光器底座的卡口定位即可严格控制倾斜角度，在操作及工艺复杂程度无大的增加，其最终效果为相对于常规耦合方式，其入纤光功率可增加15％～20％左右。
如图4所示，本实用新型的优选实施方式是：所述激光器的透镜表面设置增透膜4，所述插芯适配器端面设置增透膜4。所述增透膜4为五层，从镀膜基材开始的底层膜到顶层膜依次为：二氧化硅41、五氧化二钽42、二氧化硅43、五氧化二钽44、二氧化硅45。所述增透膜4从镀膜基材开始的各层厚度分别为：二氧化硅41为180～193nm、五氧化二钽42为130～140nm、二氧化硅43为180～193nm、五氧化二钽44为130～140nm、二氧化硅45为180～193nm。
如图1所示，本实用新型的优选实施方式是：所述滤光片3为0.1mm的滤光片，选用0.1mm基片厚度的滤光片3可以有效降低相位角带来的影响，同时选用更佳的膜系和增加镀膜膜层，达到高耦合效率和高隔离度的要求，镀膜时采用双面镀膜方式可很好的消除基材变形的问题。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种单光纤双向传输装置，包括激光器、光纤头的插芯适配器、滤光片、光接收器，所述激光器与所述插芯适配器相对设置，所述激光器发射的光信号经所述滤光片后，部分折射光信号进入所述光接收器，部分透射的光信号进入所述光纤头的插芯适配器，其特征在于，所述光纤头的插芯适配器的端面倾角为10度到12度。
2.根据权利要求1所述的单光纤双向传输装置，其特征在于，所述插芯适配器的端面倾角为11度。
3.根据权利要求1或2所述的单光纤双向传输装置，其特征在于，所述插芯适配器为陶瓷插芯适配器。
4.根据权利要求1所述的单光纤双向传输装置，其特征在于，所述激光器的发射光路与所述插芯适配器的端面的法线顺时针方向呈 16度角。
5.根据权利要求1所述的单光纤双向传输装置，其特征在于，所述激光器的透镜表面设置增透膜。
6.根据权利要求1所述的单光纤双向传输装置，其特征在于，所述 插芯适配器端面设置增透膜。
7.根据权利要求5或6所述的单光纤双向传输装置，其特征在于，所述增透膜为五层，从镀膜基材开始的底层膜到顶层膜依次为：二氧化硅、五氧化二钽、二氧化硅、五氧化二钽、二氧化硅。
8.根据权利要求7所述的单光纤双向传输装置，其特征在于，所述增透膜从镀膜基材开始的各层厚度分别为：二氧化硅为180～193nm、五氧化二钽为130～140nm、二氧化硅为180～193nm、五氧化二钽为130～140nm、二氧化硅为180～193nm。
9.根据权利要求1所述的单光纤双向传输装置，其特征在于，所述滤光片为基片厚度为0.1mm的滤光片。
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