标准单光纤准直器工艺流程图
第五章 光纤的制造工艺和光器件
2020年10月18日星期日
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光纤通信器件
第五章 光纤的制造工艺和光器件
成品光纤的测试：
性能测试：带宽、损耗、拉力强度等。
光纤的外径为125±1μm，涂覆后的直径为 250±10μm。
单模光纤的波段划分(单位：nm)
O(原始)波段:1260-1360 E(扩展)波段:1360-1460
AZ
b arcsin f sin
AZ n0
A
其中 f 为光纤纤芯半径，NA为数值孔径；Z为自聚焦透
镜的长度，A 称为透镜的聚焦常数。
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光纤通信器件
第五章 光纤的制造工艺和光器件
上式中，若透镜长度Z取为节距的1/4时， AZ ，上式
2
成为
b
NA n0 A
b arcsin f n0 A f n0 A
这表明，光束的束宽(半径)正比于光纤的数值孔径，而
发散角正比于光纤纤芯半径。
单模光纤(芯径10μm,数值孔径0.1)：光束直径为0.67mm，光 束发散角为1.5mrad,是很好的平行光束。
多模光纤(芯径50μm,数值孔径0.2)：光束直径为1.33mm，光 束发散角为7.5mrad,光束平行度稍差些。
不同点：芯径大(2mm或更大)，长度短(仅1~2个 周期)，数值孔径大(0.2~0.6，可由长短决定大小 )；制作工艺也不同，采用离子交换工艺。
光纤准直器的结构与参数
•光纤准直器是光无源器件中的一个重要的组件，在光通信系统中有着非常普遍的应用。
它是由单模尾纤和准直透镜组成，具有低插入损耗，高回波损耗，工作距离长，宽带宽，高
稳定性，高可靠性，小光束发散角，体积小和重量轻等特点。可将光纤端面出射的发散光束变换为平行光束，或者将平行光束会聚并高效率耦合入光纤，是制作多种光学器件的基础器件，因此被广泛应用于光束准直，光束耦合，光隔离器，光衰减器，光开关，环行器，
ＭＭ，密集波分复用器ＥＳ之中。
目录
•光纤准直器的装配
光纤准直器的结构与参数
•光纤准直器的结构参数如图5 所示，因光纤头端面的8 度斜角，造成输出光束与准直器轴线存在夹角θ，称为点精度。图6 所示为两准直器的理想耦合情况，二者的输出光场完全重合，其间距为准直器的工作距离Zw。准直器输出高斯光束的束腰距离其端面Zw/2，束腰直径为2ωt，而高斯光束的发散角与其束腰直径成反比关系。到此我们介绍了光纤准直器的三个主要参数：工作距离、点精度和光斑尺寸。
光纤准直器的原理
•光纤准直器的基本原理是，将光纤端面置于准直透镜的焦点处，使光束得到准直，然后在焦点附近轻微调节光纤端面位置，得到所需工作距离，因此准直器的工作距离与光纤头和透镜的间距L相关。光纤准直器的设计方法是，根据实际需求确定准直器的工作距离，依据高斯光束传输理论，确定光纤头和透镜间距L并计算光斑尺寸，然后依据光线理论计算准直器的点精度。
光纤准直器的优点
•低插损、高回损、尺寸小
工作距离长、宽带宽
高稳定性、高可靠性
光纤准直器的装配
•(1)采用斜端面插针耦合,可大大提高光纤准直器的回波损耗,当斜面倾角为8°01%增透膜时,光纤准直器的时,光纤准直器的自聚焦透镜后端面镀反射率为0.回波损耗可达
用于远距离测速的光纤准直器研究
用于远距离测速的光纤准直器研究
范源;吴慎将;李党娟
【摘要】为了在空气炮内弹道测速中提高光纤准直器的工作距离,对光纤准直器结构进行改进,以实现远距离探测.列举了几种常见的准直透镜.从高斯光束原理以及可实现光学探测工作距离的角度出发,在C-LENS透镜原理基础上,提出了直径为16 mm的空气炮弹丸测速装置,并设计了长距离光纤准直器.在ZEMAX软件中对准直器进行仿真,利用优化函数求出透镜最大工作距离,并通过光束质量分析仪检测准直器性能指标.仿真结果进一步验证了准直器的可行性.通过在导轨上进行长距离返回光耦合效率试验,证明了该设计基本满足10～1500 mm的探测要求,为光纤准直器的长距离测量提供了技术参考.
【期刊名称】《自动化仪表》
【年(卷),期】2018(039)009
【总页数】4页(P1-4)
【关键词】光纤准直器;光束质量分析仪;传感器;透镜;高斯分布;ZEMAX软件仿真【作者】范源;吴慎将;李党娟
【作者单位】西安工业大学光电工程学院,陕西西安 710021;西安工业大学光电工程学院,陕西西安 710021;西安工业大学光电工程学院,陕西西安 710021
【正文语种】中文
【中图分类】TH741;TP27
0 引言
光纤器件被广泛应用于光通信、光纤传感。在光纤通信及光纤器件生产领域中，光纤准直器作为光纤与光纤耦合的重要器件而备受关注[1-3]。光纤准直器是光无源器件的一个重要组件，在光通信系统中得到普遍应用。它是由单模尾纤和透镜组成的，具有插入损耗较低、回波损耗高、光束发散角小、轻巧易组装等特点[4]。光纤准直器将光纤端部的发散光束平行出射，或者将平行光束汇聚入光纤，以提高光纤系统的耦合效率。微球透镜具有焦距短、像差小的特点[5]。当准直器的准直距离要求小于30 mm 时，C-LENS准直器和常用 G-LENS准直器性能接近。而当准直距离要求大于50 mm时，C-LENS准直器的优势就变得更加突出[6]。如文献[7]将GRIN LENS准直透镜主要用于光纤元器件例如隔离器、环形器中，工作距离最长达30 mm；文献[8]～文献[9]采用改进型的C-LENS，通过调节透镜焦距的大小来改变工作距离，可实现1 m以内的探测[7-9]。综合上述，有两种探测更长距离的方法：一是在C-LENS的基础上加大口径,以改变工作长度;二是多透镜的耦合，实现长距离探测。本课题使用的是第一种方法。单透镜结构简单、轻便灵巧，易满足2 m范围内对光信号的接收。
光纤F-P标准具的设计与制作
光纤F-P标准具的设计与制作
法布里-珀罗(F-P)标准具广泛应用于光纤通信与光纤传感领域。实心标准具受自身材料限制,无法满足高稳定性的要求。
空气隙标准具采用热膨胀系数极低的垫片,提高了器件的温度稳定性能。本文阐述了低温漂光纤F-P标准具的设计和制作,出射光自由光谱范围为100GHz,损耗为3dB,0-70℃温度漂移小于3GHz。
相比传统方法制作的标准具,该光纤F-P标准具稳定性更高,解决了实心标准具折射率和热膨胀变化大的问题。本文共分为五个部分,主要内容如下:第一部分为F-P标准具的绪论部分,主要论述了F-P标准具的研究历史、研究背景和发展现状,并指出了当前国内外面临的一些问题以及本文的关键技术。
第二部分详述了F-P标准具的工作原理,讨论了光波叠加原理,解释了多光束干涉原理和F-P干涉仪理论。第三部分重点讨论了准直器的损耗分析,设计实验测量各个因素对准直器耦合效率的影响,提出了在利用五维精调技术对准光纤准直器时应该避免的问题。
第四部分讨论了光纤F-P标准具的技术指标及其分类,详细讨论了F-P标准具的精细度F、自由光谱范围FSR和波长的温漂Wavelength shift等主要技术指标。第五部分是全文的重点,确立了光纤F-P标准具设计方案,选取主要参数,描述了设计F-P标准具晶体、调试光路并使用紫外光胶粘贴装配标准具的过程。
此外,还包括实验样品测试与实验数据分析,主要测试自由光谱范围FSR、对比度、损耗以及温度漂移等技术指标。当前标准具已经被广泛应用于高精度的测试分析,仪器设备和传感器系统中,相信未来F-P标准具还有更广阔的应用前景。
准直器 耦合
准直器耦合
引言
在光学系统中，准直器和耦合是两个关键概念。准直器是指将光束调整为平行光束的光学元件，而耦合则是指将光束有效地传输到光学系统中的其他组件。准直器和耦合在许多光学应用中都起着重要的作用，如通信系统、光纤传感器和光学测量设备等。本文将介绍准直器和耦合的基本概念、原理和常见的实现方法。
准直器
准直器是用于将光束调整为平行光束的光学元件。平行光束是指光束中所有光线的光程差几乎为零的光束。准直器的主要作用是在光学系统中保持光束的空间特性，以便后续的传输和处理。准直器通常由透镜、棱镜或反射镜等器件组成。
常见的准直器设计包括将光束调整为平行光束和调整光束直径的两种技术。将光束调整为平行光束的技术包括透镜准直器和光纤准直器。透镜准直器通过透镜的曲率和焦距来实现光束的准直，而光纤准直器则利用光纤的传输性质来实现准直。调整光束直径的技术包括光阑准直器和开口准直器。光阑准直
器通过调整光束通过的孔径大小来实现准直，而开口准直器则利用衍射原理来控制光束的直径。
耦合
耦合是指将光束有效地传输到光学系统中的其他组件。在
许多光学应用中，光束需要耦合到光纤、激光二极管或其他光学器件中。一个好的耦合方案可以提高光束的传输效率和损耗降低。
常见的耦合技术包括直接耦合、透镜耦合和光纤耦合。直
接耦合是指将光束直接传输到光学器件中，如将光束直接耦合到激光二极管。透镜耦合是利用透镜将光束聚焦到光学器件上，以实现高效的耦合。光纤耦合是将光束通过光纤传输到光学器件中，光纤的直径和数值孔径的选择对于耦合效率至关重要。
实现方法
透镜准直器的实现方法
光无源器件介绍分析
使光束得到准直，然后在焦点附近轻微调节光纤端面位置，得 到所需工作距离，因此准直器的工作距离与光纤头和透镜的间
距L 相关。
光纤准直器的作用是将光纤输出的束腰半径较小而发散角较大 的近似高斯光束转化为腰斑较大而发散角较小的光束，以增加
对轴向间距的容查从而提高光纤与光纤之间的耦合效率，这样
连接器（Connector） 种类
1、活动连接器： a、连接器插头（Plug Connector）
使光纤（缆）在转换器或变换器中完成插拔功能的器件
b、转换器（Adaptor） 把光纤（缆）插头连接在一起，从而实现光纤接通的器件 c、跳线（Jumper Connector ） 一根光纤（缆）的两端都装上插头 d、变换器（Converter） 使某种型号的插头换成另一种型号插头的器件 e、裸光纤转换器（Bare Fiber Adaptor ） 使裸光纤与光源、探测器、各类光仪表连接的器件
光耦合器（Coupler）
熔融拉锥型全光纤耦合器的优势
1、极低的附加损耗：标准X型可达到0.05dB以下；
2、方向性好：一般超过60dB; 3、良好的环境稳定性：例如在-40度－85度范围内可 保持稳定的工作特性； 4、控制方法简单、灵活；
5、成本低廉：原料为一般光纤，自动化程度高，成品
率高。
光耦合器（Coupler）
光纤准直器的装配
长春理工大学学报
(1) 采用斜端面插针耦合 , 可大大提高光纤准直器的回波损耗 , 当斜面倾角为8°
时 , 光纤准直器的自聚焦透镜后端面镀反射率为 0. 01 %增透膜时 , 光纤准直器的回波损耗可达 60dB 。采用斜端面插针耦合 , 主要是为了满足器件高回波损耗的求 , 角度越大 , 准直器的回波损耗越大。但插针的端面角度越大 , 准直器的插入损耗就会越大(要求是: 插入损耗越小越好 , 回波损耗越大越好) , 这和准直器要求的低插入损耗矛盾 , 对于准直器插入损耗而言 , 透镜和毛细管是垂直端面最为理想。因此本文采用8°是针对环行器在这种互相制约关系下的一个折中。视应用场合不同其端面斜角可做成6°、8°、9°、11°或任何角度。
(2) 透镜与光纤毛细管端面的间隙也主要是和器件高回波损耗有关 , 为了达到器件高回波损耗的要求 , 其间隙一般大于 200μm , 当间隙大于200μm , 器件的回波损耗值近似达到理论上最大值。但透镜和毛细管端面的间隙越大 , 同时会造成准直器的插入损耗增大 , 这又是一对矛盾 , 根据准直器图纸的精度要求 , 其间隙是
0. 385mm , 这同时能满足高回波损耗的距离要求 , 也能使其插入损耗达到要求。准直器的插入损耗和回波损耗相比较而言 , 回波损耗更容易保证 , 因此在准直器装配
时 , 以其插入损耗为检测依据 , 就是这个道理。
准直器
尾纤型光纤准直器/光纤自聚焦透镜
2mm,4mm,8mm直径 1.6mm直径（放大） 12mm直径
_:
• 光学器件封装光纤输出
• 光源-光纤耦合
• 光纤-光电二极管耦合
• 其他领域
_产品特点:
____• 各种工作波长可选
____• 各种光束直径选择
____• 多种透镜可选.
____• 单模光纤,多模光纤,保偏光纤可选
____• 低插入损耗,低回波反射
____• 高功率处理能力
_:
本公司提供全系列的光纤准直器和光纤自聚焦透镜,产品具有低的背向反射,用来准直出纤光束达到想要的光束直径,广泛应用于激光二极管,光电二极管探测器,声光调制器等光学器件相配合的系统中. 光纤准直器和光纤自聚焦透镜可以成对使用,用来把光耦合进/出其他光学器件.因此,他们是其他器件光纤耦合封装的理想器件光纤准直器的准直光束直径(Collimated Beam Diameter,简称BD)和全发散角(Full Divergence Angle,简称DA),与透镜的焦距长度(f),光纤的纤芯直径(a),以及光纤的数值孔径(NA)有关.公式如下:
BD(mm) = 2 x f(mm) x NA; DA(mrad)=a(um) / f(mm)
光纤准直器的工作原理:
NA: 光纤的数值孔径; a: 光纤的芯径; BD: 光束直径; DA: 发散角度; f: 透镜的焦距
Connet Fiber Optics
Connet Fiber Optics
技术指标:
_:
对于光纤自聚焦透镜, 准确的利用公式计算光斑直径(Spot Diameter,简称SD ),放大因子(Magnification Factor 简称M ),和工作距离(Working Distance 简称WD )比较困难, 而且这些参数和使用的透镜有关. 作为近似的计算,我们可以利用几何光学透镜公式:
多模光纤准直器规格书
多模光纤准直器规格书
产品名称：多模光纤准直器
规格书
1. 产品简介
多模光纤准直器是一种用于调整光束直径和平行度的光学器件，适用于多模光纤通信和传输系统。本产品具有高传输效率、低插损和稳定性等优点。
2. 技术规格
2.1 光纤类型：多模光纤
2.2 波长范围：400nm~1600nm
2.3 最大输入功率：10mW
2.4 插入损耗：≤0.5dB
2.5 准直度：≤1 mrad
2.6 耦合效率：≥90%
2.7 工作温度：-10℃~+70℃
2.8 存储温度：-40℃~+85℃
3. 外观和尺寸
3.1 外观：圆柱形
3.2 尺寸：直径 X 长度（单位：毫米）
4. 主要特点
4.1 高传输效率：采用优质光学材料，保证光的传输效率。
4.2 低插损：精密加工工艺和优化设计，确保插入损耗最小化。
4.3 稳定性：可靠的组装工艺和材料选择，提供稳定性和长寿命。
5. 应用领域
5.1 光通信系统
5.2 光纤传输系统
5.3 光学测量和检测
5.4 科研实验室
6. 供货周期
根据客户需求和订单数量进行协商，一般在确认订单后10-20个工作日内发货。
7. 售后服务
提供一年质保服务，如发现产品质量问题，请及时联系我们的售后服务部门。
备注：本规格书仅供参考，如需详细信息，请与我司销售代表联系。
光信息专业实验报告：光隔离器 (5)
光信息专业实验报告：光隔离器
一、实验用具及装置图
1、稳定光源、光功率计、单模标准跳线（用于测量器件的输入功率）
2、光隔离器（OISS1310ASO1111），实验装置示意图如下所示：
二、实验原理与器件
熟悉Faraday 磁光效应、光隔离器的光学结构、工作原理
和主要技术参数。
光隔离器室一种只允许光沿光路正向传输的互易性光无
源器件，主要用于抑制光通信网络众的反射波。光隔离器广泛
应用与光信号的发射、放大、传输等过程中。因为许多光器件（如激光二极管及光放大器等）对来自连接器、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感、若不消除这些反射光将导致器件性能的急剧恶化。这时就需要用光隔离器来阻止反射光返回系统。
下面简要介绍光准直器。
光纤准直器是由光纤和长度为0.25节距的具有合适
镀层的自聚焦透镜组成。自聚焦透镜的焦距为： 1
0[sin()]f n A Az -= 其中z 为自聚焦透镜的长度。由此可见，因为A 是波长的函数，所以f 也是波长的函数。另外透镜的长度的误差也会影响到光耦合的效果，这是造成准直器损耗的主要原因。 光纤 插针
自聚焦透镜
图1 光隔离器实验装置图
图2 光隔离器实物图 图3 光准直器实验装置图
光纤和自聚焦透镜之间的耦合原理和普通透镜间的耦合原理相似，所以用自聚焦透镜的长度为：
42P z A ==
式中，P 为自聚焦透镜的节距。因为P 是在近轴近似的条件下由子午光线遵循正弦传播而确定的。同时GRIN 的折射率分布在离轴心0.8mm 半径处有一拐点。所以，由（21.1）式算出的z 值不够精确，带来了耦合时的损耗。
MFSQ-1000 2500W单模准连续光纤激光器用户手册说明书
深圳市创鑫激光股份有限公司
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引 语
欢迎您使用深圳市创鑫激光股份有限公司研发生产的MFSQ-1000/2500W单模准连续光纤激光器产品，为便于更好使用及维护您的激光器设备，我们组织人员编撰了本文档。由于编者本身水平有限，文档难免存在纰漏，用户在使用过程中如有任何的意见和建议,也请不吝赐教,以帮助我们不断修订完善。再次感谢您使用创鑫激光的产品！
在使用本产品前，请您仔细阅读创鑫激光提供的《MFSQ-1000/2500W单模准连续光纤激光器用户手册》，以熟悉操作和维护本设备。我们强烈推荐操作人员在操作设备前，阅读本手册的第2章《安全信息》。
本手册将作为随机附件，为我们现有客户或潜在客户提供重要操作、安全及其他方面的信息。
光无源器件介绍分析课件
插针
插针B
插针A
光纤
连 接 器 ( Connector)
LC/PC连接器组装结构
组装前
组装后
连 接 器 ( Connector)
主要性能技术指标
1、插入损耗(Insertion Loss) 2、回波损耗(Return Loss) 3、重复损耗：多次插拔的损耗 4、互换损耗：连接器部件互换时损耗
在器件工作带宽范围内，各输出端口输出光功率的最大变化值 6、偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss)
当传输光信号偏振态发生360度变化，器件各端口输出光功率最大 变化量 7、隔离度(Isolation)
光纤耦合器件某一光路对其他光路中光信号的隔离能力
光 衰 减 器 ( Attenuator) 4. 光衰减器(Attenuator)
光 鹅 合 器 ( Coupler) 3. 光鹅合器(Coupler)
光 耦 合 器 ( Coupler)
耦合器件的定义以及种类
光耦合器是重要的无源器件，可是传输中的光信号在特殊结构的耦合 区发生耦合，然后进行再分配。 种 类 从 功 能 上 分 光 功 率 ( Splitter) 和 光 波 长 分 配 耦 合 器 (WDM Coupler)；从端口形式可分为X形、 Y形、星形以及树形耦合器；从 工作带宽分窄带耦合器、单工作窗口宽带耦合器、双工作窗口的宽带 耦合器；从传导光模式分多模耦合器、单模耦合器。 熔融拉锥型全光纤耦合器应为其良好的综合优势成为现在制作耦合器 的主要方法。 JDSU主要制造此类Coupler，为本章节专讲内容。
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自聚焦透镜 0.23P 预装透镜 烤箱 高温烘烤
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玻璃圆管 预装尾纤 UV305胶 调节 烤箱 高温烘烤
353ND胶
测试
NG
不合格品
单光纤尾纤
OK
百度文库
套管 UV305胶
烤箱 高温烘烤
353ND胶
金属镀金管
最终测试
353ND胶
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