專(zhuān)利名稱(chēng)：雙曲率透鏡光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雙曲率透鏡光纖，特別是指一種用于與980納米半導(dǎo)體激光器耦合的雙曲率透鏡光纖。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器(LD)由于其物理結(jié)構(gòu)的特殊性，發(fā)出的激光光束是一種橢圓的高斯光束。高斯光束球面波陣面的曲率中心并不在圓心，而是隨傳播距離Z的變化而不斷變化，光強(qiáng)屬于高斯分布，同時(shí)，高斯光束在縱向方向發(fā)散程度不一樣，平行于X軸方向，發(fā)散速度比較緩慢，而在平行于Y軸方向，光束發(fā)散的速度非?？?。光纖耦合技術(shù)是影響光纖系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，光纖微透鏡則是光纖耦合的關(guān)鍵部 件。半導(dǎo)體激光器與單模光纖的耦合實(shí)質(zhì)上是模場(chǎng)的匹配問(wèn)題。半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光耦合進(jìn)入光纖中的光越多，光纖通信傳輸?shù)木嚯x就越遠(yuǎn)，中繼距離就越遠(yuǎn)。因此提高激光器與光纖的耦合效率是增加中繼距離的一個(gè)非常重要的手段。由于激光器在垂直與截平面方向有較大的發(fā)散光束角，所以，簡(jiǎn)單的套筒式耦合無(wú)法獲得較高的耦合效率，為了減小兩者間的耦合損耗，激光器的模場(chǎng)半徑應(yīng)與光纖的模場(chǎng)半徑相互匹配，這可以通過(guò)在兩者之間使用透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。迄今為止，已有用多種不同形狀的透鏡進(jìn)行模式匹配的方法，如柱狀，半球，四角錐形半橢圓，共焦透鏡法及柱狀與自聚焦透鏡組合法等。對(duì)于楔形柱狀透鏡光纖，相當(dāng)于在平端光纖面上加了一個(gè)微透鏡柱，起到一個(gè)傳輸因子的作用。在XZ截面結(jié)構(gòu)與錐形光纖結(jié)構(gòu)一致，通過(guò)調(diào)整曲率半徑與激光器模場(chǎng)半徑相匹配，不僅可以減少相位不匹配帶來(lái)的耦合損失，而且減少了模場(chǎng)半徑不匹配帶來(lái)的耦合損失，提高耦合效率，YZ截面則維持光纖材料原有模場(chǎng)半徑。如圖I所示，目前楔形柱狀透鏡光纖6主要用于980nmPUMP (泵浦)激光器5對(duì)光纖的耦合，針對(duì)細(xì)長(zhǎng)形光斑激光器具有可達(dá)70%以上的耦合效率。激光器發(fā)出的光一部分在楔形光纖表面發(fā)生反射，反射回來(lái)的光沿原路直接打到激光器上，容易造成激光器的損傷，影響激光器的使用壽命。而且70%耦合效率往往無(wú)法滿(mǎn)足高功率PUMP激光器耦合要求，這就對(duì)透鏡光纖YZ截面相對(duì)激光器模場(chǎng)的匹配提出了新的要求；同時(shí)隨著功率的提升從透鏡表面反射回來(lái)的激光對(duì)激光器使用壽命的影響也加大，透鏡表面的發(fā)射也成為了急需解決的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種能提高耦合效率并降低對(duì)激光器使用壽命影響的雙曲率透鏡光纖。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種雙曲率透鏡光纖，其與半導(dǎo)體激光器進(jìn)行耦合，所述雙曲率透鏡光纖的一端形成有四棱錐結(jié)構(gòu)，該四棱錐結(jié)構(gòu)具有四個(gè)端面，每?jī)蓚€(gè)相鄰的端面之間形成有棱條，該四棱錐結(jié)構(gòu)的頂端形成有雙曲率透鏡。所述棱條及四個(gè)端面向光纖相對(duì)于所述雙曲率透鏡的另一端方向斜向外延伸，其中相鄰的兩個(gè)端面相對(duì)于該兩個(gè)端面之間的棱條對(duì)稱(chēng)，且該兩個(gè)端面的面積均大于另外兩個(gè)端面的面積。所述雙曲率透鏡的球心至所述雙曲率透鏡的頂點(diǎn)的連線與光纖軸線呈一夾角。所述雙曲率透鏡光纖具有包層，所述雙曲率透鏡光纖遠(yuǎn)離所述雙曲率透鏡的一端的包層外涂有涂覆層，該涂覆層靠近所述雙曲率透鏡的一端與該雙曲率透鏡之間間隔有距離。利用本實(shí)用新型的雙曲 率透鏡光纖可使耦合效率達(dá)到高于85%，且將反射出的光以與光纖軸線成一定角度的方向射出，很好的保護(hù)了 PUMP激光器，延長(zhǎng)了激光器的使用壽命，又避免采用鍍膜方案而帶來(lái)的良率不高及工藝不穩(wěn)定，成本高的問(wèn)題。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)楔形光纖與PUMP激光器的耦合示意圖；圖2為本實(shí)用新型雙曲率透鏡光纖立體示意圖；圖3為本實(shí)用新型雙曲率透鏡光纖側(cè)面示意圖；圖4為圖3轉(zhuǎn)過(guò)90度的示意圖；圖5為本實(shí)用新型雙曲率透鏡光纖與PUMP激光器的耦合示意圖。
具體實(shí)施方式
為便于對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及達(dá)到的效果有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖并舉較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下。如圖2至圖4所示，本實(shí)用新型的雙曲率透鏡光纖I的一端根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格要求不同形成有指定參數(shù)的四棱錐結(jié)構(gòu)，該四棱錐結(jié)構(gòu)具有四個(gè)端面3，每?jī)蓚€(gè)端面3之間形成有棱條30，該棱條30及該四個(gè)端面3向光纖另一端方向斜向外延伸，由于該四個(gè)端面3與光纖軸線的夾角不同，故各端面3與光纖外周?chē)嘟恍纬汕什煌幕【€，如圖3與圖4中所示的弧線31、32，其中相鄰的兩個(gè)端面相對(duì)于該兩個(gè)端面之間的棱條對(duì)稱(chēng)，且該兩個(gè)端面的面積均大于另外兩個(gè)端面的面積。本實(shí)用新型中四棱錐結(jié)構(gòu)的頂端通過(guò)熱制或磨制形成有指定參數(shù)的雙曲率透鏡2，雙曲率透鏡2的球心至雙曲率透鏡2的頂點(diǎn)連線與光纖軸線呈一定角度4放置，該雙曲率透鏡光纖I具有包層，包層外涂有涂覆層，按照產(chǎn)品規(guī)格要求在光纖的雙曲率透鏡一端，剝除指定長(zhǎng)度的涂覆層，裸露出包層，即該涂覆層靠近雙曲率透鏡的一端與該雙曲率透鏡之間有規(guī)定長(zhǎng)度的間隔。本實(shí)用新型根據(jù)不同半導(dǎo)體激光器管芯的發(fā)散角度可調(diào)整雙曲率透鏡的制作參數(shù)，從而達(dá)到光纖激光線模場(chǎng)完全匹配，解決了楔形透鏡僅在XZ截面方向能夠調(diào)節(jié)，而YZ截面方向無(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié)的弊病。如圖5所示，利用本實(shí)用新型的雙曲率透鏡光纖可使耦合效率達(dá)到高于85%,且將反射出的光以與光纖軸線成一定角度的方向射出，很好的保護(hù)了PUMP激光器，延長(zhǎng)了激光器的使用壽命，又避免采用鍍膜方案而帶來(lái)的良率不高及工藝不穩(wěn)定，成本高的問(wèn)題。以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種雙曲率透鏡光纖，其與半導(dǎo)體激光器進(jìn)行耦合，其特征在于，所述雙曲率透鏡光纖的一端形成有四棱錐結(jié)構(gòu)，該四棱錐結(jié)構(gòu)具有四個(gè)端面，每?jī)蓚€(gè)相鄰的端面之間形成有棱條，該四棱錐結(jié)構(gòu)的頂端形成有雙曲率透鏡。
2.如權(quán)利要求I所述的雙曲率透鏡光纖，其特征在于，所述棱條及四個(gè)端面向光纖相對(duì)于所述雙曲率透鏡的另一端方向斜向外延伸，其中相鄰的兩個(gè)端面相對(duì)于該兩個(gè)端面之間的棱條對(duì)稱(chēng)，且該兩個(gè)端面的面積均大于另外兩個(gè)端面的面積。
3.如權(quán)利要求I所述的雙曲率透鏡光纖，其特征在于，所述雙曲率透鏡的球心至所述雙曲率透鏡的頂點(diǎn)的連線與光纖軸線呈一夾角。
4.如權(quán)利要求I所述的雙曲率透鏡光纖，其特征在于，所述雙曲率透鏡光纖具有包層，所述雙曲率透鏡光纖遠(yuǎn)離所述雙曲率透鏡的一端的包層外涂有涂覆層，該涂覆層靠近所述雙曲率透鏡的一端與該雙曲率透鏡之間間隔有距離。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙曲率透鏡光纖，其與半導(dǎo)體激光器進(jìn)行耦合，所述雙曲率透鏡光纖的一端形成有四棱錐結(jié)構(gòu)，該四棱錐結(jié)構(gòu)具有四個(gè)端面，每?jī)蓚€(gè)相鄰的端面之間形成有棱條，該四棱錐結(jié)構(gòu)的頂端形成有雙曲率透鏡。利用本實(shí)用新型的雙曲率透鏡光纖可使耦合效率達(dá)到高于85%，且將反射出的光以與光纖軸線成一定角度的方向射出，很好的保護(hù)了PUMP激光器，延長(zhǎng)了激光器的使用壽命。
文檔編號(hào)G02B6/25GK202693842SQ20122010783
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者關(guān)培 申請(qǐng)人:武漢楚星光纖應(yīng)用技術(shù)有限公司