多端口光纤耦合装置制造方法及图纸

一种耦合装置，有第一聚焦单元，置于第一光轴之上。该第一聚焦单元可与多根光纤耦合以接收其上的输出光，还有选定的第一聚焦率，以引导各光束与该第一光轴相交于第一交点。第二聚焦单元沿第一光轴与第一聚焦单元相隔第一分开距离，并放在能接收第一聚焦单元的光束的位置。第二聚焦单元有第二聚焦率，而第一分开距离的选取，要能使从第一聚焦单元接收的各光束平行化。一种用两个该种耦合装置为经多根光纤传播的光束提供通路的系统。该两个装置要相关地取向放置，使两个第二聚焦单元相对，从而使第一装置的至少一束平行化光束的光束路径，与第二装置的至少一束平行化光束的光束路径重合且反平行。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般针对光纤装置，更具体说，是针对从多根光纤产生平行化输出光束的装置。用光纤在两点之间引导光束有许多应用。光纤经过开发，已具有低损耗、低色散、保偏等性质，还能起放大器的作用。因此，光纤系统有广阔的应用，例如用在光通信中。光纤光束传输的诸多重要优点之一，就是能把光束封闭起来在终端点之间引导，但这也是一种限制。在光纤系统的应用中，或在光纤系统的开发中，起重要作用的许多光部件，并没有以基于光纤的形式实现，在光纤中光束是被波导引导的。与此相反，这些光部件是以块形式实现的，在块形式中，光必须在其中自由传播。该种部件的一个例子是光隔离器。因而，在光纤系统中包括块光隔离器，必然使光纤系统中有一段，其中光束路径是在空间自由传播的，而不是在光纤内被引导的。该种部件的各种例子，包括，但不限于，隔离器、环行器、偏振器、开关、和快门。因而，在光纤系统中包括块部件，必然使光纤系统有一段光束路径，其中光束在空间是自由传播的，而不是在光纤内被引导的。自由空间传播通常要求来自每根光纤的光束必须准直，并在自由空间传播段，必须沿所用块部件的轴引导。一般的做法是，在输入光纤处必须放一准直透镜，把输入光准直，还要在输出光纤处放一聚焦透镜，把自由传播的光聚焦，送进输出光纤。自由空间传播段置于该两个透镜之间。引入自由空间传播段，要求准直透镜和聚焦透镜每一个都对准各自的光纤，并且还要求聚焦透镜准确对准准直透镜的准直光束路径。即使不考虑光纤的数目，相应的准直与聚焦透镜的对准，依旧是十分艰巨的。因此，当多根光纤要求多个准直和聚焦透镜对准时，对准过程变得更复杂和耗时。此外，各准直和聚焦透镜与每根光纤都必须有横向支撑。每一光纤/透镜组件要求的横向支承设施，增加了总的横截面，从而导致巨大的系统。因此，需要一种在光纤系统中引入自由空间传播段的改进的办法，使该自由空间传播段更易于对准和更紧凑。本专利技术一般涉及从多根光纤产生平行光束的装置，还涉及在光纤网络内用两个该种装置产生自由空间传播区的一种系统。本专利技术的一个实施例，是一种允许在一自由空间光部件与一组光纤间双向耦合的装置。该装置包括可与光纤耦合以接收光的组件。该组件包括置于第一光轴上的第一聚焦单元，从光纤接收输出的光束，其中该第一聚焦单元有选定的第一聚焦率，以引导光束与第一光轴相交于第一交点位置。沿第一光轴与第一聚焦单元相隔第一分开距离处是第二聚焦单元，放在能从第一聚焦单元接收各光束的位置，该第二聚焦单元有第二聚焦率，选定的第一分开距离能使从第一聚焦单元接收的各光束平行化。该组件可以带有尾光纤。本专利技术的另一个实施例，是向经过多根光纤传播的光束提供通路的一种系统。该系统包括第一和第二组光纤及两个耦合模块，与相应光纤组耦合。每一耦合模块包括位于模块光轴上的第一聚焦单元，以接收相应光纤组输出端输出的光束。第一聚焦单元有选定的聚焦率，以引导该光束与模块光轴相交。该耦合模块还有第二聚焦单元，沿模块光轴与第一聚焦单元相隔一单元间分开距离，并放在能从第一聚焦单元接收光束的位置。第二聚焦单元有第二聚焦率，并选定单元间分开距离，能使从第一聚焦单元接收的各光束平行化。第一和第二耦合模块要相关地取向放置，使两个第二聚焦单元相对，从而使第一装置的至少一束平行化光束的光束路径，与第二装置的至少一束平行化光束的光束路径重合且反平行。本专利技术的另一个实施例，是一种从第一组光纤的输出产生一组平行光束的方法。该方法包括相对于第一聚焦单元安排光纤的输出面，和用第一聚焦单元引导各光纤的输出光束与第一光轴相交。该方法还包括用第二聚焦单元使该输出的各光束平行化，从而使与第一光轴相交的各光束沿基本上平行的方向传播。上面对本专利技术的概括，不是企图说明本专利技术每一个举出的实施例或各种实施办法。后面的图及详细说明更具体地阐明这些实施例。结合附图考察后面本专利技术各个实施例的详细说明后， 可以对本专利技术有更完整的了解，附图有附图说明图1A和1B按照本专利技术画出多光束耦合模块的不同实施例；图2A按照本专利技术的一个实施例，画出一对多光束耦合模块，可以与多根光纤一起使用，产生自由空间传播区；图2B画出图2A举出的例子的一个实用实施例；图3A-3C画出耦合模块的各种不同配置，以适应不同光几何结构的块光部件；和图4画出单个耦合模块的一种配置。虽然本专利技术可改变为各种变型和另外的形式，但本专利技术的性能已经用举例方式在附图示明，并且还要详细说明。但是应该指出，其用意不是把本专利技术限制于说明的特定实施例。相反，如在后面书所规定的，本专利技术的精神和范围内的一切变型，等价装置，和另外的形式，都被本专利技术涵盖。本专利技术能用于光纤系统，并相信特别适合于把自由空间传播段引入光纤系统。这里给出的办法比常规系统更易于对准和更紧凑。本系统通常包括耦合模块的应用，该耦合模块从许多输入光纤接收输入，并产生一组自由传播的、平行的光束。这一步称为平行化操作。该耦合模块易于对准，且不论输入光纤数目，只包括两个透镜。可以用该耦合模块把光纤的光耦合至自由空间装置，例如检测器阵列。该耦合模块还能以反向方式使用，接收许多平行的、自由传播的光束，并能把这些光束聚焦，送进许多输出光纤。这一步称为消平行化操作。因为各耦合模块既能用于平行化操作，也能用于消平行化操作，所以在两个耦合模块之间能构造有一自由空间传播区的自由空间耦合单元。第一耦合模块使从一组光纤的光平行化，产生平行光束，通过自由空间传播区传播。第二耦合模块把光消平行化，送进第二组光纤。类似地，对以相反方向通过该光纤系统传送的光，第二耦合模块使从第二组光纤接收的光平行化，在自由空间传播段沿平行的光束路径自由传播。第一耦合模块把光消平行化，送进第一组光纤。耦合模块100示意画在图1A，图上画出来自两根输入光纤102与104的光束的光路。图上只用两根输入光纤不意味着对输入光纤数目的限制。在图中用两根光纤，是为了下面解释的清晰和简明。耦合模块100包括两个透镜，第一透镜106和第二透镜108，置于光轴110上。分别来自光纤102和104的光路112和114，通过第一透镜106，并被引导在标记C的位置上与光轴110相交。假如光纤102和104的输出被调整至与光轴110平行，那么位置C离开第一透镜106的距离等于第一透镜的焦距f1。与轴110相交后，光束路径112和114传播至第二透镜108，后者的位置离开第一透镜106的距离是“d”。假如第二透镜的焦距是f2，则距离d近似等于f1＋f2。通过第二透镜108的传输之后，光束路径112和114平行于光轴110传播。虽然图上画出的光束路径112和114，在两个透镜106和108之间是准直的，但这并不是必要条件。在两个透镜106和108之间光束路径112和114的准直性，与光束从光纤102和104输出时的发散度、第一透镜106与光纤102和104的距离、以及第一透镜的焦距有关。通过第二透镜108的传输之后，光束路径112和114会聚，分别产生束腰116和118，而焦点上的束腰是该光束最窄的宽度。束腰116和118位于平面BB内，以虚线标记。平面BB与第二透镜108的分开距离，与进入第一透镜106的光束的发散度、以及光纤102和104的两个输出面之间分开距离有关。该分开距离d设定近似等于f1＋f2，以便第二透镜108保持平行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从第一组光纤的输出产生一组平行光束的方法，包括：用第一聚焦单元，引导各光纤输出的各光束与第一光轴相交；和用第二聚焦单元，使各输出光束平行化，使与第一光轴相交后的各光束，基本上沿平行的方向传播。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：B巴里张，陆良驹，
申请(专利权)人：ADC电信公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]