光纤准直仪
专利汇可以提供光纤准直仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种适于显著扩大的 波长 带宽中的光的光纤 准直 仪(1)。光纤芯片(4)包括单模光纤(2)，所述单模光纤(2)被保持在毛细管(3)。梯度指数棒形透镜(5)和光纤芯片保持在玻璃 套管 (6)中。光学连接到光纤芯片的棒形透镜将从光纤中发射的光转换为准直束。棒形透镜和光纤的校正通过具有1450－1600nm范围中的波长的光来执行，这样光纤准直仪的波长依赖损耗在波长范围1250－1650nm中是0.15dB或者更小。，下面是光纤准直仪专利的具体信息内容。
1.一种光纤准直仪(1)，包括：
光纤芯片(4)，所述光纤芯片包括单模光纤(2)和用于保持所述光 纤的毛细管(3)；以及
透镜(5)，所述透镜用于校准从所述光纤发射的光以产生准直束，所 述光纤准直仪的特征在于在1250-1650nm波长范围中的波长依赖损耗是 0.2dB或者更小。
2.根据权利要求1所述的光纤准直仪，其特征在于，在波长范围1250 -1650nm中的波长依赖损耗是0.15dB或者更小。
3.一种光纤准直仪(1)，包括：
光纤芯片(4)，所述光纤芯片包括单模光纤(2)和用于保持所述光 纤的毛细管(3)；以及
透镜(5)，所述透镜用于校准从所述光纤发射的光以产生准直束，所 述光纤准直仪的特征在于1250-1650nm波长范围中的插入损耗是0.2dB或 者更小。
4.根据权利要求1-3任一所述的光纤准直仪，还包括：
施加到透镜的端表面(5a)以及施加到光纤芯片的端表面(4a)上的 抗反射涂层(7)，其中抗反射涂层相对波长范围1250-1650nm中的光具 有反射比0.4％或者更小。
5.根据权利要求1-3任一所述的光纤准直仪，其特征在于，所述透 镜是梯度指数棒形透镜。
6.根据权利要求1所述的光纤准直仪，其特征在于，所述光纤和透镜 用波长范围1350-1600nm中的波长进行校正。
7.根据权利要求2所述的光纤准直仪，其特征在于，所述光纤和透镜 用波长范围1450-1600nm中的波长进行校正。
8.一种制造适于传输波长范围1250-1650nm中的光的光纤准直仪的 制造方法，所述方法包括：
制备单模光纤，其端表面施加防反射涂层，以及制备准直透镜，其倾 斜的端表面上施加防反射涂层，所述准直仪透镜具有用于特定波长的光的 透镜长度，每个防反射涂层相对波长范围1250-1650nm中的光具有0.4％ 或者更小的反射比；以及
固定光纤和准直透镜，其间具有最优化的距离，所述方法的特征在于：
选择具有比特定波长更短的波长的校正光；以及
校正光纤和准直透镜，以通过使用校正光而优化光纤端表面和准直透 镜的倾斜端表面之间的距离，这样波长相关损耗在1250-1650的波长范围 中是0.2dB或者更小。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述校正包括调整所述 距离，从而插入损耗在1250-1650的波长范围中是0.2dB或者更小。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述特定的波长是 1550nm，校正光的波长在范围1450-1600nm中。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述准直透镜是梯度 指数棒形透镜。
技术领域
背景技术
(1)当将两个光纤准直仪相对的耦合损耗在比特定波长更短的波长 (1530nm)上是最小的，其中具有特定波长(2550nm)的单模光纤(SMF) 被连接到透镜。从上述出版物的说明书中，可以理解具有特定波长的单模 光纤是具有施加到其上的防反射(AR)镀层的光纤，AR镀层适于具有这 样波长的镀层。
(2)焦点位置适于具有比特定波长(1550nm)更短的波长(1530nm) 的光。
(3)透镜和光纤之间的距离被设置使得其小于用于具有特定的波长 (1550nm)的距离。
上述出版物的光纤准直仪只适于波长1490-1580nm范围中的光(部 分S带宽和部分C带宽)。上述出版物的技术减小了波长范围1490-1650nm 中的耦合损耗。但是，ITU-T所限定的带宽是O-L带宽(1250-1650nm)。 在这样的超宽频带中，上述出版物的光纤准直仪不能获得较低的耦合损耗 和较低的波长相关损耗。
这是由于上述初版物中的准直仪的透镜—光纤的校正(例如焦距)用 于波长带宽1490-1580nm的光而不适用于波长带宽1250-1650nm的带 宽。此外，防反射镀层不是设计用于超宽频带中的光。
发明内容
本发明的一方面是提供一种光纤准直仪，设有：光纤芯片，所述光纤 芯片包括单模光纤和用于保持光纤的毛细管。透镜校准从光纤所发射的光 以产生准直束。波长范围1250-1650nm中的波长相关损耗是0.2dB或者更 小。
本发明的另外一方面是提供一种制造适于传输波长范围1250- 1650nm中的光的光纤准直仪的方法。所述方法包括制备单模光纤，其端 表面施加防反射涂层，以及准直透镜，其倾斜的端表面上施加防反射涂层。 准直仪透镜具有用于特定波长的光的透镜长度，每个防反射涂层相对波长 范围1250-1650nm中的光具有0.4％的反射比。所述方法还包括校正光纤 和准直透镜，以通过使用具有小于特定波长的波长的校正光而优化光纤端 表面和准直透镜的倾斜端表面之间的距离，这样波长相关损耗在1250- 1650的波长范围中是0.2dB或者更小。所述方法还包括将光纤和准直透镜 用其间具有优化的距离而固定。
本发明的其它方面和特征将从本发明的下述说明并结合附图而了解 到。
附图说明
图1是根据本发明的优选实施例的光纤准直仪的示意图；
图2是校正波长和波长相关损耗之间的关系的视图；
图3显示了校正装置的示意图；
图4显示了用于测量插入损耗的波长依赖性的测量装置的示意图；
图5是波长依赖性的计算结果视图；以及
图6显示了波长依赖性的实际测量结果视图。
具体实施方式
如图1所示，光纤准直仪1通过光纤芯片4、梯度指数棒形透镜5和玻璃 套管6所形成，所述光纤芯片4包括在毛细管3中所保持的单模光纤2。用作 准直透镜的棒形透镜5校准从光纤2所发射的光以产生准直束。
棒形透镜5具有诸如1.8mm的直径，对具有特定波长1550nm的光具有 中心折射率no 1.590，折射率常数 为0.3229，棒长Z 0.23P。P是传输通 过透镜的光束的摆动周期并被称为通过等式 所计算得到的节距。 透镜长度Z是棒形透镜5的端表面5a和5b之间的长度。当棒形透镜5具有如 图1所示的倾斜端表面，透镜长度Z是光束和倾斜端表面5a的交叉到另外的 端表面5b的距离。
棒形透镜5包括第一端表面5a、第二端表面5b，所述第一端表面5a朝 向光纤2，所述第二端表面5b位于第一端表面5a的相对侧面上。第一端表 面5a被研磨，这样其在诸如相对垂直于棒形透镜5的光轴的平面以8度角度 倾斜。防反射涂层7被施加到棒形透镜5的第一端表面5a上。例如防反射涂 层7在波长范围1250-1650nm中具有反射率0.4％或者更小。
光纤2具有光发射表面，毛细管3具有端表面，所述端表面限定光纤芯 片4的端表面4a。端表面4a被研磨，这样其在相对垂直于棒形透镜5的光轴 的平面以8度角度倾斜。防反射涂层7被施加到光纤芯片4的端表面4a上。 例如，防反射涂层7在波长范围1250-1650nm中具有反射率0.4％或者更 小。
下面将说明用于制造图1中的光纤准直仪1的方法。
(第一步骤)光纤2被插入光纤芯片4中，所述光纤芯片4由玻璃制造 并具有内径1.8mm的光纤插入孔(毛细管3)。光纤2用粘合剂固定到毛细 管3以制造光纤芯片4。光纤芯片4的端表面4a被研磨到预定的角度(8度)。 防反射图册7被施加到倾斜的端表面4a。
(第二步骤)棒形透镜5被研磨，从而第一端表面5a以预定的角度(8 度)倾斜，第二端表面5b是垂直的。防反射涂层7被施加到端表面5a和5b。 棒形透镜5被插入到玻璃套管6中并用粘合剂固定到玻璃套管6。
(第三步骤)如图3中所示，固定了棒形透镜5的玻璃套管6以及光纤 芯片4被分别固定到精密台阶(未示出)上的夹具9、10上。光纤芯片4和 棒形透镜5在光束方向上的相对位置被调整，同时使用从波长范围1250- 1650nm中所选择的波长的光，例如，具有波长1450nm的光。这确定了棒 形透镜5和光纤2的端表面之间的最佳距离。第三步骤是在光轴的方向上执 行校正的步骤。所选择的波长被称为校正波长。
光轴方向上的校正使用校正装置执行，这显示在图3中。所述校正装 置包括安置在操作长度WD为5mm的位置上的镜子11。即，镜子11被安置 在以2.5mm(WD/2)从棒形透镜5的第二端表面5b分离的位置上。
当从波长范围1250-1650nm中所选择的波长是1450nm时，光源12发 射具有校正波长1450nm的校正光。所述光通过光循环器13进入光纤2并传 输通过棒形透镜5以通过镜子11反射。这将所述光返回到棒形透镜5、光纤 2，以及光循环器13。光循环器13将光发射到光功率计14，所述光功率计 14测量所接收到的光的强度。光纤芯片4和棒形透镜5在光轴(Z轴)方向 上的相对位置被调节，从而光强度变为最大值。
(第四步骤)在棒形透镜5和光纤2的端表面之间距离被优化之后，光 纤4用粘合剂被固定到玻璃套管6。这完成了光纤准直仪1。
下面讨论光耦合损耗(插入损耗)的波长依赖性。
传输通过彼此相向安置的两个光纤准直仪1的光的耦合损耗(插入损 耗)对不同的波长进行计算(模拟)。在所述计算中，由于抗反射涂层7、 光纤2和棒形透镜5的材料所导致的损耗没有考虑。主题光纤准直仪1中的 棒形透镜5和光纤2的端表面之间的距离使用从1250nm-1650nm的波长范 围中所选择的校正波长的光来优化。
图5的图形显示了一些计算结果。曲线a，b，c，d，e，f，g，h，i，j， k和l分别显示了用于校正波长1250、1280、1310、1350、1400、1420、1450、 1480、1500、1550、1580和1600nm的插入损耗的波长依赖性。
插入损耗的波长依赖性的水平基于波长依赖损耗(WDL)而评估。 波长依赖损耗(WDL)是预定波长范围中的最大和最小插入损耗值(dB) 之间的差异。
表1显示了对校正波长1250、1280、1310、1350、1400、1450、1480、 1500、1550、1580、1600、1620和1650nm的1250-1650nm波长范围中的 波长依赖损耗(WDL)的计算值(dB)。
表1显示了校正波长1620-1650nm用的波长依赖损耗(WDL)的计算 值(dB)，这没有显示在图5中。
表1
准直仪的波长依赖损耗(WDL)和校正波长之间的关系 校正波长 计算的WDL(dB) 实际的WDL(dB) 1250 0.36 - 1280 0.31 - 1310 0.26 - 1350 0.20 - 1400 0.15 - 1420 0.15 0.18 1450 0.12 0.14 1480 0.10 0.12 1500 0.12 - 1550 0.16 0.15 1580 0.18 - 1600 0.20 0.10 1620 0.22 - 1650 0.25 -
从计算值明显可见，波长范围1250-1650nm的光的波长依赖损耗对 校正波长1480nm是最满意的，对于所述波长，波长依赖损耗是0.10dB。当 校正波长是1400-1550nm波长范围中时波长依赖损耗是0.16dB。波长依赖 损耗对小于或者大于波长范围1400-1550nm的波长变得不令人满意。
传输通过两个彼此相向安置的两个光纤准直仪1的光的实际耦合损耗 (插入损耗)对不同的波长进行了测量。如图4中所示，当测量插入损耗 的波长依赖性时，操作长度WD对于两个相对的光纤准直仪1是5mm，每个 的棒形透镜5和光纤2之间的距离用各校正波长的光进行优化。
下面将说明如图4所示的测量装置。光源20、两个光开关21、22和光 谱分析仪23和光功率计24被彼此光学连接。光路34和35在两个光开关21、 22之间延伸。通过操作长度WD(5mm)而彼此分离的两个光纤准直仪2 被安置在光路34中。光路34和35通过光纤被形成。光源20是可调激光源， 所述激光源使得所发射的光的波长在诸如1250-1653nm的范围之内变 化。
当两个光开关21、22被切换到第一位置，光源20的所发射的光不传输 通过光纤准直仪1，并传输通过光路34并到达光谱分析仪23。在此情况下， 光谱分析仪23测量光源20的光谱。光谱的测量范围是1250-1650nm。当 两个光开关21、22被切换到第二位置，光源20的所发射的光传输通过光路 35并到达光功率计24，所述光路35包括光纤准直仪1。光功率计24测量所 接收到的光的强度。强度被测量的被发射的光是波长范围1250-1650nm 中的光。两个光纤准直仪1的插入损耗的波长依赖性基于通过光谱分析仪 23所测量的光源20的光谱以及通过光功率计24所测量的发射光的强度的 基础上测量。
图6显示了两个光纤准直仪1的插入损耗，所述光纤准直仪1用不同的 校正波长进行校正。曲线(1)、(2)、(3)、(4)和(5)分别显示了1420、 1450、1480、1550和1600nm校正波长的插入损耗。表1显示了对于校正波 长1420、1450、1480、1550和1600nm的波长依赖损耗(WDL)的实际测 量值(dB)。
从表1的实际测量值明显可见，1450-1650nm波长范围中的波长依赖 损耗对于波长依赖损耗是0.10dB(参照图2)的校正波长1600nm是最满意 的。
从图2的结果，对波长范围1450-1600nm中的波长相校正的光纤准直 仪1，很明显波长范围1250-1650nm中的波长依赖损耗(WDL)是0.15dB 或者更小。
图2显示了1250-1650nm的波长范围中的波长依赖损耗(WDL)和校 正波长之间的关系。在图2中，沿着从图5的模拟结果所获得的表1的计算 值所画出的曲线40显示了根据校正波长的波长依赖损耗(WDL)的变化。 在图2中，点41-45分别指示了对于校正波长1420、1450、1480、1500和 1600nm的光的波长依赖损耗(WDL)的实际测量值。
从计算值和图2中的图形以及表1中的计算值和实际测量值，很明显计 算值和波长依赖损耗(WDL)的实际测量值基本在校正波长在1420- 1600nm波长范围中时基本匹配。也很明显当校正波长从波长范围1420- 1600nm中选择时波长范围1250-1650中的波长依赖损耗(WDL)是0.25dB 或者更小。
下面将描述优选实施例的特征。
从图2所示的视图和表1中的计算值以及实际测量值，很明显，当光纤 准直仪1使用波长范围1350-1600nm中的波长校正时，波长范围1250- 1650nm中的波长依赖损耗(WDL)是0.20dB或者更小(在范围0.2dB- 0.1dB中)。这样，0.2dB或者更小的较小的波长依赖损耗(WDL)在较宽 的波长范围1250-1650nm中获得。相应地，光纤准直仪1可以被用于宽频 带中的光。
从图2和表1所示的实际的测量值，很明显，当光纤准直仪1使用波长 范围1450-1600nm中的波长校正时，波长范围1250-1650nm中的波长依 赖损耗(WDL)是0.15dB或者更小(在范围0.15dB-0.10dB中)。相应地， 光纤准直仪1可以被用于宽频带中的光。
从图6中所示的实际测量结果来看，很明显，当光纤准直仪1使用波长 范围1450-1600nm中的波长校正时，波长范围1250-1650nm中的波长插 入损耗(IL)是0.2dB或者更小。这样，0.2dB或者更小的较小插入损耗(IL) 在宽波长范围1250-1650nm中获得。相应地，光纤准直仪1可以被用于宽 频带中的光。
施加到棒形透镜5的第一和第二端表面5a、5b以及施加到光纤芯片4 的端表面4a的抗反射涂层7在波长范围1250-1650nm中具有0.4％或者更 小的反射比。这是通过相对1250 1650nm的较宽波长范围中的返回光具有 减小的反射比的光纤准直仪1来实现的。包括棒形透镜5的光纤准直仪1适 于显著扩大的波长带宽的光。
如上所述，本发明提供了一种光纤准直仪，所述光纤准直仪适于显著 扩大的波长带宽中的光。这样的较宽的带宽的光纤准直仪可以将来使用在 波长分割多路复用技术中，诸如粗波长分割多路复用(CWDM)，并特别 对具有多波长的光有用。
本领域普通技术人员必然理解在不背离本发明的精神或者范围的情 况下以许多其它的特定形式来实施本发明。特别地，必须理解本发明可以 下述的形式来实施。
球面透镜或者非球面透镜可以代替梯度指数棒形透镜5而被使用。
棒形透镜5的规格(直径、相对具有特定波长的光的中心折射率no、 折射率常数 以及棒长Z)可以被改变。
光纤准直仪1的操作长度WD不限于5mm并可以在诸如0-70mm范围 中。
棒形透镜5的第一端表面5a以及光纤芯片4的端表面4a之间的倾斜角 度可以是除了8度之外的任何角度。
金属套管可以代替玻璃套管6而被使用。
尽管对本发明的一些实施例进行了说明，本领域普通技术人员可以理 解在不背离本发明的原理的情况下可以对本发明进行修改和变化，其范围 由所附权利要求书所限定。
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