[发明专利]一种同轴光准直器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信、传感、激光等应用的光准直器，尤其涉及同轴的光准直器，其发射和接受的准直光束方向与光准直器的机械对称轴同方向，且位置重合。

背景技术

光准直器是光纤通信、传感、激光的重要基础器件。在许多应用中，激光束从光纤或光波导输入，经光准直器扩束后变为发散角很小的准直光束，在自由空间传播、被其它光学元件处理，再耦合到另一个光准直器的光纤或光波导。传统的光准直器结构如图1所示，光纤101固定在毛细管102中形成尾纤103，准直透镜104与尾纤套入到外套管105中。外套管的机械对称轴为100。准直透镜及尾纤与外套管之间一般采用环氧树脂类粘接剂109粘合，为了保证光准直器的稳定性和长期可靠性，粘接剂109的厚度不宜过大，一般需控制在5个微米以下。为了防止回波，尾纤和准直透镜的端面会研磨一个小角度(8度最为常见)。这种光准直器有一个特点，即从准直透镜出射的准直光束108方向与光准直器的机械对称轴100有一个夹角107，准直光束108的位置也不与光准直器的机械对称轴100重合，通常有一个小的位置偏离106。上述一对光准直器在耦合时需要调节角度和位置，以使两个光准直器的光束方向和位置重合，得到最好的耦合效率。

在许多应用中，无法安装复杂的角度和位置调节机械；希望在v形槽或同轴套管中放入两个光准直器，就能进行激光束的高效率耦合。这就要求光准直器的光束出射方向和光准直器的机械对称轴重合，包括角度和位置的重合，这样的光准直器称为同轴光准直器。

在现有技术中，如图2所示，中国专利00135413披露了一种同轴光准直器，与传统光准直器类似，光纤201固定在毛细管202中形成尾纤203，准直透镜204与尾纤套入到外套管205中。外套管的机械对称轴为200。准直透镜及尾纤与外套管之间一般采用环氧树脂类粘接剂209粘合。为了防止回波，光纤和透镜的端面也会研磨一个小角度。该技术方案增加了一对契形光学元件206和207，两者之间的相对旋转及共同旋转可以补偿出射准直光束208的角度偏差。但该方案有两个缺点，一是不能补偿准直光束108与光准直器机械对称轴200的位置偏差，二是契形光学元件206和207的旋转工艺复杂，难以操作，大大增加了装配的难度和时间。

现有技术中，如图3所示，中国专利200480006902.0披露了一种同轴光准直器，与传统光准直器类似，光纤301固定在毛细管302中形成尾纤303，准直透镜304与尾纤套入到外套管305中。准直透镜304采用具有旋转对称的形式，如两端都为球面透镜，因此具有一个光学对称轴306，外套管的机械对称轴为300。由于外套管305的一边305a的厚度与另一边305b的厚度不同，外套管305的机械对准轴300与准直透镜304的光学对称轴306方向平行但位置不重合，有一个偏离量307。由于光纤301位于准直透镜304的光学对称轴306上，准直光束308经准直透镜304后出射方向与外套管305的机械对称轴300方向相同，同时由于外套管305a和305b的非对称性的补偿作用，出射准直光束308的位置与机械对称轴300也重合。尾纤和准直透镜与外套管之间也采用环氧树脂类粘接剂309粘合。该方案虽然可以同时保证角度和位置的同轴性，但偏心的外套管增加了成本，同时为保证出射准直光束308与机械对称轴300平行，尾纤303相对于准直透镜304的位置需要做精细的调整，这就要求外套管305的内壁和尾纤303的外壁留有足够的空隙以方便尾纤的位置调整，这使得粘接剂309的厚度过大，带来光准直器的稳定性和长期可靠性问题。

发明内容

为适应对同轴光准直器的需求，本发明提供了一种准直光束与机械对称轴的方向和位置都重合的同轴光准直器，同时具有低成本、稳定性和长期可靠性好的的特点。本发明还提供了这种准直器的制作方法。

如图4所示，本发明提供的同轴光准直器，包含：

1.含有至少一个输入光波导的尾纤401。

2.含有至少一个透镜的准直透镜403。

3.第一封装元件405具有一个机械对称轴400，所述机械对称轴是第一封装元件外周的几何中心，具有第一端面411，其法线方向与所述机械对称轴垂直。所述尾纤401或准直透镜403套入所述第一封装元件。

4.第二封装元件406，其外周尺寸小于第一封装元件，具有第二端面412；所述尾纤401或准直透镜403套入所述第二封装元件中。

机械对称轴400的方向为Z方向，与之垂直的方向为X和Y方向。

所述尾纤401相对准直透镜403在X和Y方向的相对位置设置使得出射准直光束408与所述机械对称轴400方向一致。