一种多棱锥焦平面光纤耦合器，包括一个平凸透镜、一个4棱锥棱镜和底座，旨在提供一种容易固定，而且可以对光路进行若干分路的光纤耦合器。平凸透镜的平面与4棱锥的底面相贴，平行光线从平凸透镜入射，平凸透镜将对平行光起到汇聚的作用，调整平凸透镜的曲率半径，使入射光线在平凸透镜和4棱锥棱镜里面走过的距离为平凸透镜的焦距，针对不同波长的光选取合适的光学玻璃制作4棱锥棱镜，使入射光在最先到达的多棱锥的侧面上发生全反射，经全反射以后的光线在发生全反射侧面的正对的多棱锥侧面上进行汇聚，汇聚点处粘接有光纤束，这样就实现了光纤的多光路耦合。这种光纤耦合器容易固定、抗震，适合在恶劣的环境中稳定工作。
【技术实现步骤摘要】
木专利技术属于光通讯网络元件领域，具体涉及利用平凸透镜和多棱锥棱镜(棱为偶数)实现一种容易固定，而且可以对光进行若干分路的光纤耦合器。
技术介绍
光纤耦合器是一种用于光通信网络中的传输器件，通常采用光纤熔融拉锥技术及器件封装技术来实现光功率和光波长的稳定分配，现在已知的光纤耦合器件有中国专利200920194459. 4公开了一种高稳定光纤稱合器,提供了一种结构简单而又具有优良的抗震性能和高稳定环境特性的光纤耦合器。它包括金属管和位于金属管内的石英槽，耦合光纤置于石英槽内，金属管两端依次采用金属封盘、第一密封胶、第二密封胶和防护胶密封。金属管内壁和石英槽之间的间隙，充填有制成粉末状的防潮减震隔热材料。这种光纤耦合器抗震抗冷热冲击耐潮，适于车、船、飞行器、沙漠、高山等环境下长期稳定可靠工作。 又如中国专利201020682429. O公开了一种全光路对称型可定位全光纤振动传感器，属于光纤振动传感
，其主要技术特征为光源发出的光被分路器分为两路进入光纤耦合器的两侧，两个光探测模块位于光纤耦合器的两侧，传感光纤的两端连接光纤耦合器两侧的一个端口，延迟光纤的两端也连接光纤耦合器两侧的一个端口。解决了现有技术中在做振动检测时无法判断振动事件发生的位置的技术问题。可更好的消除由于器件温度漂移等因素对系统造成的影响，使系统具有更佳的灵敏度和稳定性。已知的光纤耦合器制作成品在比较苛刻的环境条件下，稳定性及可靠性得不到保证，而且对光的分路数量以及效果不能满足实际应用的需求，并且对制作工艺要求比较高，制作价格比较昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种利用平凸透镜和多棱锥棱镜(棱为偶数)制作易于固定，并且对光进行若干分路的多棱锥焦平面光纤耦合器。本专利技术提供的多棱锥焦平面光纤耦合器包括一个平凸透镜、一个4棱锥棱镜和底座，平凸透镜平面和多棱锥棱镜的底面相贴，4棱锥棱镜的锥角朝向底座并固定在底座上；平行光线从平凸透镜入射，平凸透镜对平行光进行汇聚，通过光学设计软件ZMAX，在软件上调整平凸透镜的曲率半径，使入射光线在平凸透镜和4棱锥棱镜中走过的距离为平凸透镜的焦距，然后根据光学设计软件上的透镜和棱镜的参数加工透镜和棱镜，实现入射光在最先投射到的多棱锥的侧面上发生全反射，经全反射以后的绝大多数光线在发生全反射侧面正对的多棱锥侧面上进行汇聚，汇聚点是通过光学设计软件找出来的，在四棱锥的四个侧面的汇聚点处粘接有光纤束，实现与光纤的多路耦合。这种光纤稱合器可以对光进行若干分路，容易固定、抗震，适合在恶劣的环境中稳定工作。前述的多棱锥焦平面光纤耦合器是利用平凸透镜和多棱锥棱镜的加工以及组合来实现对光束进行聚焦和若干分路的光纤耦合器。前述的多棱锥焦平面光纤耦合器运用到光的全反射定理的方法，实现了对光的若干分路。前述的多棱锥焦平面光纤耦合器中的平凸透镜的平面和多棱镜的底面可以使一个整体，也可以分离，平凸透镜的光轴和多棱锥棱镜的中心轴线重合。前述的多棱锥焦平面光纤耦合器可以通过光学设计软件ZEMAX调整加工平凸透镜的曲率半径，使光线在平凸透镜和多棱锥棱镜中走过的距离为平凸透镜的焦距，以实现平凸透镜将射入的平行光束汇聚到多棱镜侧面粘有光纤束的位置。前述的多棱锥焦平面光纤耦合器的在一些特殊场合中，可以将平凸透镜与多棱锥棱镜分离，微调平凸透镜中心位置，使平凸透镜的中心与多棱锥棱镜底部中心重合。前述的多棱锥焦平面光纤耦合器可以通过使用光学设计软件调整平凸透镜的焦距，使多棱锥焦平面光纤耦合器广泛应用于可见光和红外波段，扩大了光纤耦合器的应用范围。本专利技术的优点和有益效果本专利技术的多棱锥焦平面光纤耦合器，是针对目前一些特殊领域里需要实现光线的多分路并与多条光纤同时进行耦合的现状，旨在提供一种容易固定，而且可以对光路进行若干分路的光纤耦合器。多棱锥焦平面光纤耦合器结构及制作工艺简单，充分利用一些光学器件对光的作用，用较少的光学元件实现了一条光线的多光路分光，并且同时与多束光纤进行耦合，完善了现有光纤耦合器的不足，这种光纤耦合器容易固定、抗震，扩大了光纤耦合器的应用范围，可以在一些特殊领域、特殊环境中长时间工作。附图说明图I是四棱锥焦平面光纤耦合器的设计光路图(侧面)；图2是四棱锥焦平面光纤耦合器的设计光路图(侧面，平凸透镜与四棱锥棱镜分离)；图3是四棱锥棱镜的左视图(A)，右视图(B)，俯视图(C)；图4是六棱锥棱镜的左视图(A)，右视图(B)，俯视图(C)。图中，I为平凸透镜，2为多棱锥棱镜，3为光纤，4为多棱锥焦平面光纤耦合器的底座，5为光固化胶。具体实施方案以下结合原理图形，对依据本专利技术提出的三种具体的实施方式，详细的介绍多棱镜焦平面光纤耦合器的特征及其功效。实施例I如图I所示，多棱锥焦平面光纤耦合器包括一个平凸透镜、一个四棱锥棱镜和底座，如果加工的工艺比较好，加工的平凸透镜的焦距比较精确，则可以将平凸透镜和多棱锥棱镜加工在一起，平行光线从平凸透镜入射，平凸透镜对平行光进行汇聚，调整平凸透镜的曲率半径(F=l)，使入射光线在平凸透镜和多棱锥棱镜里面走过的距离为平凸透镜的焦距，使入射光在最先到达的多棱锥的侧面上发生全反射，经全反射以后的绝大多数光线在发生全反射侧面的正对的四棱锥侧面上进行汇聚，在汇聚能量最高处粘接有光纤束，具体光学软件模拟，模拟出光线进去系统后能量分布情况，进而确定能量最高点的位置，如果多棱锥棱镜有2η个侧面，则此多棱锥焦平面光纤耦合器可以实现对一条光线2η条分光路，且与2η条光纤的多光路耦合。实施例2如图2所示，多棱锥焦平面光纤耦合器包括一个平凸透镜、一个四棱锥棱镜和底座，如果实际中要求平凸透镜的焦距要满足不同波长光的入射，但其焦点位于多棱锥的侧面上，则需要将平凸透镜和多棱锥棱镜进行分离，通过光学设计软件加工调整平凸透镜的曲率半径(1〈F〈1. 3)，并且微移动平凸透镜进行相对于四棱锥棱镜的X方向和y方向，使平凸透镜的中心线和多棱锥棱镜的中心线相重合，而满足实际生活中众多应用场合使用的需要。实施例3如图3和图4所示，多棱锥焦平面光纤耦合器包括一个平凸透镜、一个多棱锥棱镜(棱为偶数)和底座，根据实际需要可以对多棱锥棱镜进行加工，满足要求分光路数的要求，本实施例中列举了两类比较常用的多棱锥棱镜，分别为四棱锥(如图3)和六棱锥(如图4)，这两种棱锥的棱镜可以对一束光线进行四路或六路分光，实现将四路或六路光同时与四束或六束光纤进行耦合，如果在后续的信号处理过程中，能对光信号进行适当的放大，则还可以将多棱锥棱镜加工为八棱锥棱镜、十棱锥棱镜或十二棱锥棱镜，以实现对一束光线的更多路分光，与更多束光纤的耦合，以满足更多特殊场合的需求。在具体说明几种实施方式之后，对该项技术熟悉的人士可清楚的了解，在不脱离上述申请专利范围下可进行各种变化与修改，且本专利技术亦不受限于说明书中所举实施例的实施方式。权利要求1.一种多棱锥焦平面光纤耦合器，其特征在于该耦合器包括一个平凸透镜、一个4棱锥棱镜和底座，平凸透镜平面和4棱锥棱镜的底面相贴，4棱锥棱镜的锥角朝向底座并固定在底座上；平行光线从平凸透镜入射，平凸透镜对平行光进行汇聚，通过光学设计软件ZMAX,在软件上调整平凸透镜的曲率半径、厚度材料和孔径参数，使入射光线在平凸透镜和4棱本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多棱锥焦平面光纤耦合器，其特征在于该耦合器包括一个平凸透镜、一个4棱锥棱镜和底座，平凸透镜平面和4棱锥棱镜的底面相贴，4棱锥棱镜的锥角朝向底座并固定在底座上；平行光线从平凸透镜入射，平凸透镜对平行光进行汇聚，通过光学设计软件ZMAX，在软件上调整平凸透镜的曲率半径、厚度材料和孔径参数，使入射光线在平凸透镜和4棱锥棱镜中走过的距离为平凸透镜的焦距，然后根据光学设计软件上的透镜和棱镜的参数加工透镜和棱镜，实现入射光在最先投射到的多棱锥的侧面上发生全反射，经全反射以后的绝大多数光线在发生全反射侧面正对的多棱锥侧面上进行汇聚，根据光学软件上显示的能量分布情况，确定汇聚点的位置，在四棱锥的四个侧面的汇聚点处粘接有光纤束，实现与光纤的多路耦合。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏臻，郭富，张岷，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：
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