[实用新型]易于与激光-光纤组耦合、束散角可调激光发射光学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光发射光学系统，尤其涉及一种既易于与激光-光纤组耦合，又可调节束散角的光学系统。 

背景技术

　　激光通信包括光纤通信和无线激光通信。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息． 

　　激光通信终端中的光源（Light source ）主要分为半导体激光器LD （Laser Diode） 和发光二极管LED(Light Emitting Diode ),其中LD多采用砷化镓二极管(GaAs Laser Diode)，接收器主要采用PIN(Positive Intrinsic Negative Diode)或APD(Avalanche photodiode)或波导型PIN光探测器（WG-PIN-PD）。

    在光通信中。光耦合是一个重要的指标。光耦合，就是把把光从一个物件有效转移到另一个物件中的过程。如光从激光器到光纤的耦合、光纤到接收器的耦合、一根光纤到另一根光纤的耦合。为了提高光转移的有效性，在两个物件之间常常还有其它物件，如球透镜、光准直器、柱透镜、增透膜等。 

束散角也是光通信中的重要指标。因为虽然激光的方向性极好，但一束光线中的每条光线之间不可能完全平行，存在的这个角就是束散角。束散角是无法完全消除的。由于束散角的存在，激光在向前传播过程中，向外发散，使光束半径不断扩大。因此，激光束散角是评价激光质量的一个重要参数。束散角不仅反映了远距离传输时的发散特性，并且能较为精确评估出相关激光仪器的品质及激光的传输质量。在许多应用领域，都要求激光的远场发散角小，高斯光束发散角的减小能有效利用激光能量，使光束达到良好的方向性和高亮度，降低系统发射功率和接收灵敏度等方面的要求，增大通信距离。 

激光发射光学系统，既要满足不同芯径、不同光纤数值孔径、大功率、高亮度的光纤耦合激光输出，还要根据不同系统的不同要求设置不同的束散角，传统激光发射光学系统很难同时满足这两个条件。传统激光发射光学系统即便同时满足了要求，也是针对特定波长激光、特定光纤芯径、特定束散角的专用系统，无法转换以适应不同的光纤和束散角，使得激光发射光学系统的设计、制造一直陷于高成本和低效率的怪圈中。 

实用新型内容

针对以上技术问题，本实用新型提供了一种易于与激光-光纤组耦合、束散角可调激光发射光学系统。所述光学系统包括光源、传光束光纤、转像系统和发射望远镜系统，所述转像系统一端包括扩束准直镜，转像系统其另一端的扩束准直镜即为所述发射望远镜系统的目镜，转像系统和发射望远镜系统通过目镜连接，所述发射望远镜系统还包括物镜，从光源引出的传光束光纤与转像系统耦合；工作时，光线由光源发出后，经传光束光纤进入转像系统，光线经转像系统扩束准直、变倍后，经发射望远镜系统后脱离发射端。 

所述光学系统还包括倾斜镜、分光镜、衰减片组件、接收光学系统、接收器、精确指向监测光学系统和探测器；倾斜镜位于转像系统中；分光镜位于倾斜镜、转像镜、衰减片组件、接收光学系统之间；工作时，光线由光源发出后，经倾斜镜反射，一部分光经分光镜反射的光经转像系统扩束准直、变倍后，经发射望远镜系统后脱离发射端，经分光镜透射的另一部分光经衰减片组件、精确指向监测光学系统后落入探测器；接收信号时，入射光从发射望远镜系统进入目镜，经分光镜透射后，经接收光学系统落入接收器。

传光束光纤为单模光纤或者多模光纤；为单模光纤时，其纤芯直径小于10μm，其光纤数值孔径NA的范围在0.11到0.31之间；为多模光纤时，其纤芯直径为50μm到1mm，其光纤数值孔径NA的范围在0.18到0.23之间。所述光学系统束散角大于1μrad。倾斜镜的摆动幅度在±2mrad之间。

实际应用中，光纤数值孔径影响扩束准直镜视场和相对孔径的大小。光束经转像系统所成的纤径像Ф’取决于转像系统的转像倍率关系，转像倍率可以是1:1,也可以是其他比率，所以纤径像Ф’可以大于、等于、小于纤径Ф。束散角大小也影响扩束准直镜视场大小。发射望远镜目镜参数随着扩束准直镜参数而决定，发射望远镜物镜相对孔径等于目镜即扩束准直镜的相对孔径。