一种高指向性平行光适配器及其组装调试方法技术

本发明专利技术公开了一种能够实现外套管一体式密封结构，形变量小，可靠性好的高指向性平行光适配器及其组装调试方法。该高指向性平行光适配器，包括外套管、气吸工装；所述外套管内设置有陶瓷环、陶瓷插芯、隔离器芯和透镜；该组装调试方法包括步骤：S1，先将陶瓷插芯固定于陶瓷环中，再将陶瓷环和隔离器芯固定于外套管中；S2，将外套管固定于V槽夹具上，气吸工装固定在一个三维调整架上；S3，通过调节三维调整架的X、Y、Z轴来调试透镜的位置，在透镜和外套管的接触面上胶；S4，上胶热固化或紫外固化透镜后，停止吸气，移开气吸工装。采用该高指向性平行光适配器及其组装调试方法光斑大小和光斑特性可以精确控制，同轴性好。

【技术实现步骤摘要】
一种高指向性平行光适配器及其组装调试方法
本专利技术涉及光纤通讯
，尤其是一种高指向性平行光适配器及其组装调试方法。
技术介绍
公知的：光通信是信息网络的核心技术。光模块实现光电转换功能，产业链包括芯片(电/光)、器件(无源/有源)、模块成品，其中：芯片技术壁垒高价值占比30％-70％，高端产品由国外垄断；光器件品类繁多，有源价值量相对集中，全球专业化协同竞争；模块成品迭代速度明显加快，中国力量崛起。100G在2017年已成为主流，400G在2019年已经规模应用，将成为价值增长核心产品。在激光器与传输光纤间接入光隔离器，能有效地抑制线路中从光纤远端端面、光纤连接器界面等处产生的反射光返回激光器、从而保证激光器工作状态的稳定，降低系统因反射光引起的噪声。这对高速率光纤通信相干光光纤通信系统更显重要。它的作用是防止光路中由于各种原因产生的后向传输光对光源以及光路系统产生的不良影响。光隔离器在光纤通信、光信息处理系统、光纤传感以及精密光学测量系统中具有重要作用。随着光纤网络的应用越来越普及，尤其是当前5G网络的快速实施，以及点对点的数据传输,特别是5G中传和前传节点的大量布设，市场上对于波长间隔窄的单纤双向组件的需求也越来越大。目前的高端有源产品，比如4*25G,4*50G,4*100G,50G双向收发模块，同波长或者相邻波长收发模块都需要平行光的耦合。而现有的普通光头发出的光束是发散光束，不适用于需要平行光耦合的高端有源产品。目前现有的一种平行光头，如图1所示，包括第一外套管11，陶瓷环2、陶瓷插芯3、第二外套管12、隔离器芯4和透镜5。组装方式是先将陶瓷插芯3固定于陶瓷环2中，再将陶瓷环2固定于第一外套管11中；将隔离器芯4和透镜5固定于第二外套管12中。当光学性能调试到设计最佳时，将第二外套管12和第一外套管11通过激光焊接在一起。这种结构的平行光头，外套管不是一体式的，是两个外套管焊接在一起的，焊接过程容易变形，同轴效果不好，密封效果不好，可靠性不好。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够实现外套管一体式密封结构，形变量小，可靠性好的高指向性平行光适配器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高指向性平行光适配器，包括外套管；所述外套管内设置有陶瓷环、陶瓷插芯、隔离器芯和透镜；所述陶瓷插芯的一端位于陶瓷环内；所述隔离器芯位于陶瓷插芯的另一端；所述透镜位于隔离器芯的一端；所述外套管的一端设置有用于调整透镜位置的气吸工装。进一步的，所述气吸工装包括中空玻璃管以及中空金属管；所述中空玻璃管的一端设置有与透镜表面匹配的透镜接触端面；所述中空玻璃管的一端与外套管的一端内腔匹配；透镜接触端面与透镜接触；所述中空玻璃管的另一端与中空金属管的一端连通，且密封连接；所述中空玻璃管的中心线与中空金属管的中心线相互垂直；所述中空金属管上中空玻璃管一端端面的正对面设置有通光孔，所述中空金属管上设置有密封通光孔的窗口片8。优选的，所述外套管采用一体式密封结构。本专利技术还公开了一种所述的高指向性平行光适配器的组装调试方法，采用V槽夹具和三维调整架；且包括以下步骤：S1，先将陶瓷插芯固定于陶瓷环中，再将陶瓷环和隔离器芯固定于外套管中；S2，将外套管固定于V槽夹具上，气吸工装固定在一个三维调整架上；气吸工装通过吸气吸住透镜，将透镜放置于外套管内；S3，通过调节三维调整架的X、Y、Z轴来调试透镜的位置，当光学性能调试到设计最佳时，在透镜和外套管的接触面上胶；S4，上胶热固化或紫外固化透镜后，停止吸气，移开气吸工装；将高指向性平行光适配器从夹具上取下，调试组装完成。进一步的，在步骤S3中，将预固定的高指向性平行光适配器放在V槽夹具的V槽面中，压紧高指向性平行光适配器；旋转一圈高指向性平行光适配器，用光斑仪在L工作距离上测量出光斑的轨迹，则在光斑仪上可以确定出该轨迹圆的圆心和轨迹圆的半径r；根据tanθ＝r/L，则算出θ＝arctan(r/L)，既可以判断θ是否满足设计指标要求；因此，在光斑仪中可以设置一个特定区域，以上述测量的轨迹圆的圆心为圆心，r0为半径，由于tanθ＝r/L，r＝Ltanθ，当θ＝θ0时(θ0为设计要求的大小)，r0＝Ltanθ0；因此在L距离时，光斑仪上设置以r0为半径的轨迹圆的特定区域；在调节透镜时，通过调节三维调整架的X轴和Y轴，将光斑中心的位置调到特定区域内，此时离轴角θ就满足要求了；其中，θ为离轴角，L为透镜到光斑机的距离，r为在L距离时，在V槽上旋转一圈高指向性平行光适配器，光斑10中心的轨迹圆的半径；其中L为设计指标确定。本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的一种高指向性平行光适配器，由于采用气吸工装实现透镜的定位，从而使得形变量小，同轴性好，可靠性高。其次，所述的高指向性平行光适配器以外套管的机械轴心作为基准，有很高的指向性，平行光的离轴角很小。所述的高指向性平行光适配器的光斑大小和光斑特性可以精确控制。所述的高指向性平行光适配器内置隔离器芯，实现隔离器的功能，用该高指向性平行光适配器做成的光器件不需要额外加隔离器，体积变小。附图说明图1是现有技术中平行光头的结构示意图；图2是本专利技术中高指向性平行光适配器实施例的立体结构示意图；图3是本专利技术中高指向性平行光适配器实施例的剖面结构示意图；图4是本专利技术中高斯光束图；图5是本专利技术中高指向性平行光适配器夹在V槽中的结构示意图；图6是本专利技术中高指向性平行光适配器离轴角调试原理示意图；图中标示：1-外套管，2-陶瓷环，3-陶瓷插芯，4-隔离器芯，5-透镜，6-中空玻璃管，61-透镜接触端面，7-中空金属管，8-窗口片，9-V槽夹具，91-V槽面，10-光斑。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1至图6所示，本专利技术所述的一种高指向性平行光适配器，包括外套管1；所述外套管1内设置有陶瓷环2、陶瓷插芯3、隔离器芯4和透镜5；所述陶瓷插芯3的一端位于陶瓷环2内；所述隔离器芯4位于陶瓷插芯3的另一端；所述透镜5位于隔离器芯4的一端；所述外套管1的一端设置有用于调整透镜5位置的气吸工装。所述气吸工装包括中空玻璃管6以及中空金属管7；所述中空玻璃管6的一端设置有与透镜5表面匹配的透镜接触端面61；所述中空玻璃管6的一端与外套管1的一端内腔匹配；即中空玻璃管6的一端与外套管1可以接触也可以不接触；中空玻璃管6的一端可以插入到外套管1的一端内；但是两者不连接；且透镜接触端面61与透镜5接触；所述中空玻璃管6的另一端与中空金属管7的一端连通，并且密封连接；所述中空玻璃管6的中心线与中空金属管7的中心线相互垂直；所述中空金属管7上中空玻璃管6一端端面的正对面设置有通光孔a，所述中空金属管7上设置有密封通光孔a的窗口片8。具体的，该陶瓷环2用于固持上述陶瓷插芯3，外套管1用于固持上述陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高指向性平行光适配器，其特征在于：包括外套管(1)；所述外套管(1)内设置有陶瓷环(2)、陶瓷插芯(3)、隔离器芯(4)和透镜(5)；所述陶瓷插芯(3)的一端位于陶瓷环(2)内；所述隔离器芯(4)位于陶瓷插芯(3)的另一端；所述透镜(5)位于隔离器芯(4)的一端；/n所述外套管(1)的一端设置有用于调整透镜(5)位置的气吸工装。/n

【技术特征摘要】
1.一种高指向性平行光适配器，其特征在于：包括外套管(1)；所述外套管(1)内设置有陶瓷环(2)、陶瓷插芯(3)、隔离器芯(4)和透镜(5)；所述陶瓷插芯(3)的一端位于陶瓷环(2)内；所述隔离器芯(4)位于陶瓷插芯(3)的另一端；所述透镜(5)位于隔离器芯(4)的一端；
所述外套管(1)的一端设置有用于调整透镜(5)位置的气吸工装。


2.根据权利要求1所述的一种高指向性平行光适配器，其特征在于：所述气吸工装包括中空玻璃管(6)以及中空金属管(7)；
所述中空玻璃管(6)的一端设置有与透镜(5)表面匹配的透镜接触端面(61)；所述中空玻璃管(6)的一端与外套管(1)的一端内腔匹配；透镜接触端面(61)与透镜(5)接触；所述中空玻璃管(6)的另一端与中空金属管(7)的一端连通，且密封连接；所述中空玻璃管(6)的中心线与中空金属管(7)的中心线相互垂直；
所述中空金属管(7)上中空玻璃管(6)一端端面的正对面设置有通光孔(a)，所述中空金属管(7)上设置有密封通光孔(a)的窗口片8。


3.根据权利要求2所述的一种高指向性平行光适配器，其特征在于：所述外套管(1)采用一体式密封结构。


4.如权利要求2所述的高指向性平行光适配器的组装调试方法，其特征在于，采用V槽夹具(9)和三维调整架；且包括以下步骤：
S1，先将陶瓷插芯(3)固定于陶瓷环中，再将陶瓷环(2)和隔离器芯(4)固定于外套管(1)中；
S2，将外...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁承宗，秦小葵，刘华斌，
申请(专利权)人：桂林光隆光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45