大功率扩束连接器及其使用和制备方法技术

揭示了一种大功率扩束连接器（１００）及其制作与使用方法。该大功率扩束连接器基本上包括第一带透镜光纤（１１６），它与第二带透镜光纤（１１８）光耦但在物理上与之分开。第一带透镜光纤（１１６）能扩展在其内传播的光束并输出准直的光束，第二带透镜光纤（１１８）能接收并聚集准直的光束，使光束从第一带透镜光纤（１１６）传播到第二带透镜光纤（１１８）。以类似的方法，该大功率扩束连接器能将光束从第二带透镜光纤（１１８）发射到第一带透镜光纤（１１６）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及光学连接器，尤其涉及能在大功率场合耦合光纤的大功率扩束连接器。
技术介绍
光学连接器制造商一直试图设计一种能在大功率场合耦合光纤的光学连接器。传统的对接连接器被认为不适合大功率场合，因为清洁处理留下的粒子沾污或留在接点附近的封装粘胶会造成灾难性故障。因此，要求用一种大功率光学连接器来解决上述传统对接连接器的问题。本专利技术的大功率扩束连接器和方法可满足这一要求和其它要求。
技术实现思路
本专利技术包括一种能在大功率场合耦接光纤的大功率扩束连接器。该大功率扩束连接器一般包括第一带透镜光纤，它与第二带透镜光纤光耦但在物理上与之分开。第一带透镜光纤能扩展在其内传播的光束并输出准直的光束，第二透镜光纤能接收并聚集准直的光束，从而使光束从第一带透镜光纤传播到第二带透镜光纤。以类似的方法，大功率扩束连接器能把光束从第二带透镜光纤发射到第一带透镜光纤。本专利技术还包括制作和使用大功率扩束连接器的方法。附图简介参阅如下结合附图所作的详述，可更全面地理解本专利技术。其中附图说明图1是一框图，示出本专利技术大功率扩束连接器的分解图；图2是两个示例套管(ferrule)支承图1所示大功率扩束连接器的带透镜光纤的底部透视图； 图3是示出两根带透镜光纤各种几何尺寸的框图；图4是能配入图1所示大功率扩束连接器的带透镜光纤的显微图；图5是一曲线图，说明热纤芯展宽对带透镜光纤的影响，所述带透镜光纤具有硅石平凸透镜与硼硅酸盐平凸透镜；图6A和6B是曲线图，说明单模光纤(如Corning的SMF-28TM)在λ＝1550nm处不同透镜几何尺寸与对束腰不同距离的关系；图7是一曲线图，示出不同带透镜光纤计算的背射或回程损失；图8A-8C均是曲线图，示出与图1所示大功率扩束连接器有关的各种容限(如横移、角移、纵向位移)；图9是一流程图，说明图1所示大功率扩束连接器较佳制作方法的步骤；图10是一张照片，表示本专利技术包括两对带透镜光纤的示例大功率扩束连接器的截面侧视图；和图11是一流程图，说明图1所示大功率扩束连接器较佳使用方法的步骤。附图的详细描述参照图1～11，图中揭示大功率扩束连接器100一较佳实施例及其制作与使用的较佳方法900与1100。虽然大功率扩束连接器100被描述成只光学连接一对光纤，但应理解，大功率扩束连接器100能连接一对或多对光纤(见图10)，因而不得以此受局限的方式来理解大功率扩束连接器100和较佳方法900与1100。大功率扩束连接器100一般包括第一带透镜光纤104，它与第二带透镜光纤106光耦但在物理上与之分开。第一带透镜光纤104能扩展(分集)在其内传播的光束302并输出准直的光束302(图3示出在带透镜光纤104与106之间准直的光束302)。第二带透镜光纤106能接收和聚集(会聚)准直的光束302，使光束302从第一带透镜光纤104传播到第二带透镜光纤106。以类似的方式，大功率扩束连接器100能将光束302从第二带透镜光纤106发射到第一带透镜光纤104。参照图1，图示框图示出能光学连接一对或多对光纤101(如单模光纤Corning的SMF-28TM)的大功率扩束连接器100的分解图。大功率扩束连接器100能配用于范围广泛的光学放大器，包括例如工作于100mW或以上的Raman放大器。如上所述，传统的对接连接器被认为不适合大功率场合，因为清洁处理留下的粒子沾污或留在接点附近的封装粘胶会造成灾难性故障。但大功率扩束连接器100却十分适合大功率场合(如≥100mW)，因为光束在透镜116和118的凸面从有效面积约90μm2(λ＝1550nm，Corning的SMF-28TM)扩展到20,000μm2以上。换言之，大功率扩束连接器100对脏物与粘胶等污物不那么敏感，因为较大的光束面积意味着低得多的功率密度。因而，带透镜光纤104与106之间无物理接触改善了功率处理力并使脏物与粘胶等污物的影响减至最少。如图1所示，大功率扩束连接器100包括支承第一带透镜光纤和第二带透镜光纤104与106的封壳102。特别是封壳102支承并对准第一带透镜光纤和第二带透镜光纤104与106，使它们相互面对并分开一预定距离以尽量减小插入损失。封壳102包括第一套管108和第二套管110及配准具(mating alignmentfixture)112，第一套管108支承和保护第一带透镜光纤104，第二套管110支承和保护第二带透镜光纤106，配准具112与一个或多个对准销114(图示两个)一起对准第一套管108和第二套管110并保持它们就位，从而使第一带透镜光纤104与第二带透镜光纤106分开一预定距离。对准销114还帮助对准两根带透镜光纤104与106。第一套管108和第二套管110可用多种不同材料做成多种不同形式。一种形式示于图1，其中第一带透镜光纤104和第二带透镜光纤106的凸透镜116与118分别从第一套管108和第二套管110延伸。另一种形式示于图2，第一带透镜光纤104和第二带透镜光纤106的凸透镜116与118各自不从第一套管108和第二套管110延伸。耳是第一套管108和第二套管110各自由围绕第一带透镜光纤104和第二带透镜光纤106用环氧粘合在一起的顶块(未示出)与底块202a与202b构成。在第二例中，第一套管108和第二套管110可相互对接，但仍在第一带透镜光纤104和第二带透镜光纤106之间保持预定的距离。操作中，大功率扩束连接器100包括第一带透镜光纤104，它能扩展在其内传播的光束302并输出准直的光束302(图3示出光束302)。第二带透镜光纤106能接收和聚集准直的光束302，使光束302从第一带透镜光纤104传播到第二带透镜光纤106。以类似的方式，大功率扩束连接器100还能将光束302从第二带透镜光纤106发射到第一带透镜光纤104。下面参照图3～8详述第一带透镜光纤104和第二带透镜光纤106。参照图3，该框图示出两根带透镜光纤104与106的各种几何尺寸，这些几何尺寸决定了第一带透镜光纤104要与第二带透镜光纤106分开的距离。应该理解，在满足下式时，透镜116与118是完美的准直镜T＝Rc*((n/n-1)+Φ式中T是透镜116与118的厚度，Rc是透镜116与118的曲率半径，n为透镜116与118的折射率，Φ为相移。如在1550nm并且使用硅石(n＝1.444)，当T/Rc＝3.25时，透镜116与118为完美的准直镜。实际上衍射焦移量要增加球面透镜116与118的厚度，因为带透镜光纤104和106并非点源，而且球面透镜部116与118极小，故衍射作用很大。因此，实际的T/Rc比大于3.25。一示例大功率扩束连接器100的几何尺寸为束腰离透镜116和118表面50～100微米，因而透镜116与118的间距为100～200微米。这种大功率扩束连接器100应具有曲率半径(Rc)为227微米，厚度(T)为765微米，束腰模场直径(MFD)为85微米的透镜116和118。在大功率扩束连接器100中，这样设计的球面透镜部116和118对横向与轴向失准有高容限(见图8A～8C)。参照图4，图示的显微图是可用于本专利技术的示例带透镜光纤104和106。图示玻璃透镜400(如平凸准直透镜、透镜部件)用在有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率扩束连接器，其特征在于包括：第一带透镜光纤；和与所述第一带透镜光纤光耦但在物理上与之分开一预定距离的第二带透镜光纤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：L尤克莱因辛克，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]