[发明专利]光纤耦合器

说明书

本发明公开了一种适于耦合二光纤的光纤耦合器，包含一基座以及一透镜。基座具有一容置腔以及二通光孔。二通光孔分别连接于容置腔的相对二侧。透镜位于容置腔内并介于二通光孔之间。二光纤适于分别设置于透镜的相对二侧并分别对准于二通光孔，且二光纤的核心与透镜的光轴重合。每条光纤的数值孔径为NA，每条光纤的出光端与透镜的中心点之间于光轴上的距离为D，透镜的光学有效直径为H，光线自光纤经过透镜时最大锥角的一半为θ，透镜的焦距为f，其满足θ＝sin^‑1(NA)以及D＝2f＝H/(2*tanθ)。

技术领域

本发明关于一种光学耦合器，特别是一种用于耦合两条光纤的光纤耦合器。

背景技术

光纤耦合器是用于光信号传送的光被动元件，其功用是将两条光纤的端面精密对接起来，以使从位于发射端的光纤发出的光信号尽可能完整地耦合到位于接收端的另一条光纤中。对于高功率光纤的耦合，如果光纤端面对接不良，就会降低光耦合效率。此时，光纤端面在传输光信号时非常容易因为表面不平整或留有粉尘颗粒而使光信号的能量转变成热量，进而烧毁光纤端面附近的光纤核心。因此，提高光耦合效率对于光纤耦合器的设计有举足轻重的影响。

在现有的光纤耦合程序中，多采用熔接方式来接合两条光纤的端面。然而，采用熔接方式需要昂贵的熔接设备与复杂的熔接制程，并且光纤熔接的位置非常脆弱，必须通过额外元件保护以避免毁损。此外，若要更换光纤或仅进行光纤检测就必须切断两条光纤，并于之后再次熔接，不仅缺乏弹性，同时也增加作业风险。

另一种对接方式则是将发射端的光纤发出的光线转为平行光后再汇聚到接收端的光纤，虽然这种对接方式不需要熔接光纤，但是对于光纤接头在轴向方向与径向方向上的制造公差与组装公差非常敏感，因此若要达到高光耦合效率，光纤与接头的相对位置的精确度要求非常严苛，使得调整难度非常高。同时，采用这种对接方式的光纤耦合器体积过大，应用范围受到很大限制。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明揭露一种光纤耦合器，有助于解决现有光纤耦合器在光纤对接方式上有高成本、复杂制程、对公差高敏感度以及体积过大等问题。

本发明所揭露的光纤耦合器适于耦合二光纤。光纤耦合器包含一基座以及一透镜。基座具有一容置腔以及二通光孔。二通光孔分别连接于容置腔的相对二侧。透镜位于容置腔内并介于二通光孔之间。二光纤适于分别设置于透镜的相对二侧并分别对准于二通光孔，且二光纤的核心与透镜的光轴重合。每条光纤的数值孔径为NA，每条光纤的出光端与透镜的中心点之间于光轴上的距离为D，透镜的光学有效直径为H，光线自光纤经过透镜时最大锥角的一半为θ，透镜的焦距为f，其满足下列条件：

θ＝sin^-1(NA)；以及

D＝2f＝H/(2*tanθ)。

本发明另揭露的光纤耦合器适于耦合二光纤。光纤耦合器包含一外壳以及一透镜。外壳具有一容置腔以及二通光孔。二通光孔分别连接于容置腔的相对二侧。透镜位于容置腔内并介于二通光孔之间。二光纤适于分别设置于透镜的相对二侧并分别对准于二通光孔，且二光纤的核心与透镜的光轴重合。每条光纤的数值孔径为NA，每条光纤的出光端与透镜的中心点之间于光轴上的距离为D，透镜的光学有效直径为H，光线自光纤经过透镜时最大锥角的一半为θ，透镜的焦距为f，其满足下列条件：

θ＝sin^-1(NA)；以及

D＝2f＝H/(2*tanθ)。