[其他]實現減小反射的光能傳輸方法和裝置

無效

• 申請號: 86101093
• 申請日: 1986-02-06
• 公開（公告）號: CN86101093A
• 公開（公告）日: 1986-11-19
• 發明（設計）人: 約翰·S·庫克
• 申請（專利權）人: 多蘭·弗托尼斯公司
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李強

本發明一般地涉及光能的傳輸，特別是涉及減小對傳輸有害的能量反射的傳輸光能的方法和裝置。

在光能傳輸過程中，有許多情況都需要減小，如果不是消除的話，傳輸能量沿著傳輸軸的背反射，例如，從能量耦合界面的反射。能量反射至激光器的能量輸出軸的情況會出現在激光器輸出光纖和另一根光纖的耦合界面處，這種反射能明顯地干擾計劃的激光輸出能量和性能。

光纖端之間耦合界面處的能量反射可通過下述方法消除：（1）使載光的纖芯作物理接觸;（2）在光纖之間引入光學匹配液或凝膠;（3）在非接觸光纖端面“鍍上”光學鍍膜。在實用光纖耦合器的制造和/或使用中這些技術的每一種都有嚴重的缺點。

這種光纖連接器性能的可預測性和一致性比整個系統的設計更為重要。雖然在系統設計中允許存在恒定大小的有限連接器損耗，但是傳輸能量沿著能量傳輸軸向回的（例如沿上述激光輸出光纖向回的）反射率變化所引起連接器畸變，對系統設計人員是不能允許的。

按照申請人的觀點，所討論的這一領域目前的工藝水平不能滿足現時工業上的要求。

本發明的主要目的是提供使用接觸光纖但顯示出減小的能量反射特性的光連接器。

本發明的一個更具體的目的是要提供具有基本上恒定的低損耗和低反射率特性的光連接器。

為了達到上述目的和其他目的，本發明提供了一種光能傳輸方法和裝置，其中外殼的中心軸同所要求的能量輸出軸相對準。一個通道貫穿這個外殼，它與外殼中心軸之間有預定的第一夾角。該通道中放置了一根光纖，其端面經過研磨拋光，與該光纖的縱軸之間有一預先選定的第二夾角。選擇第一和第二夾角的目的是，既消除從第一根光纖端面沿著其長度方向向回的反射，又提供從該光纖端面沿著能量輸出軸的足夠的能量耦合。

通過下面對本發明的方法和裝置的詳細描述，以及附圖（在這些附圖中同樣的標號始終表示同樣的部件），將會對本發明的上述及其他目的有更進一步的理解。

圖1是按照本發明的一個光纖組件的中心剖視圖，該光纖沒有取剖面。

圖2是圖1組件的右視圖。

圖3是圖1的光纖組件連同其線外殼的放大圖解說明。

圖4是圖1組件進一步放大后的部分說明圖。

圖5是按照本發明的第一連接器實施方案的中心剖面圖。

圖6是相互配合的圖5實施方案的光纖的說明圖。

圖7是按照本發明的第二連接器實施方案的中心剖視圖。

圖8是相互配合的圖7實施方案光纖的說明圖。

參看圖1和2，光纖組件10包括外殼或插頭12，在沿著外殼中心軸18的外殼通道16中有帶有載光中心纖芯26的光纖14。外殼12包括由以截錐形表面20為界的端部，在這個外殼端部中的通道16部分與軸18之間有一個銳傾角。光纖14包括相對于該光纖的縱向中心軸24有一定的傾斜的端面22。外殼12帶有與光纖端面22相鄰接的表面部分12a和12b，同樣地相對于光纖的縱軸有一定的傾斜。

再看圖3，芯直徑為D的光纖14，從其通常的圓橫截面30磨成端面22。光纖14相對于外殼軸18有第一銳角Ⅰ。端面22和與光纖軸24垂直的表面30之間的夾角為第二銳角Ⅱ。現在根據圖4來討論本發明的做法，該圖比其他圖更確切地表示了本發明的具體內容，其他圖只是打算給出一般的說明。

圖4的做法既減小了背反射，又使能量耦合同與圖1的光纖組件10的軸18相對準的輸出能量傳輸軸相一致。簡要地說，在圖4的做法中，為了得到這一結果，申請人在了解光纖14和光纖端面22外面的媒質各自的折射率的情況下，對角Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ（能量從端面22折射進入周圍外界媒質的折射角）進行控制。雖然在連接中從端面22的反射會引起能量損耗，但對于申請人來說，連接中反射能量的消散要遠為重要得多。因此，根據申請人的觀點，在工業上，具有已知一致的能量損耗和低反射率特性的連接器遠比那些雖顯示出較高的耦合效率但卻具有其他實際缺點的連接器要好。

從一個觀點看，圖4的做法涉及到求出角Ⅰ，從而使光纖軸24和輸出軸18成銳角相交。對角Ⅱ進行適當選擇，使得光纖端面22所在平面和光纖軸之間不垂直。特別地，在使用單模光纖時，角Ⅱ應當大致等于或大于0.6λ。除以D與nF的乘積，這里λ₀是該光纖中傳輸的光在自由空間的波長，nF是光纖的折射率，D是用與導光纖維中的自由空間波長同樣單位計量的纖維光波導芯徑。這個角度的選擇決定了角Ⅲ，角Ⅲ是由角Ⅱ和現有的物理折射率參數得到的。

作為一個特定的例子，角Ⅱ可以是三又十分之六（3.6）度左右。由已知的光折射定律，適用下述方程（1）：