[实用新型]一种简单高效的光纤耦合成像系统

说明书

技术领域

本发明是一种简单高效的光纤耦合成像系统，属于光电子、激光和光纤光学应用领域。

背景技术

信息技术已成为当今全球性的战略技术。以光电子和微电子为基础所支持的通信和网络技术已成为高技术的核心，正在深刻影响着国民经济、国防建设的各个领域。其中，半导体激光器起着举足轻重的作用。半导体激光器以其转换效率高、能直接调制以及与其它半导体器件集成的能力强等特点而成为信息技术的关键器件。其发展速度之快、应用范围之广、波长覆盖范围之宽都是其它任何类型的激光器所不能比拟俺的。

同时，随着光纤的出现和发展，从阶跃折射率光纤到复杂折射率分布的光纤，从单纯传光作用到传感各种物理量的优良传感器，大大促进了光学技术的进步。光纤的出现使得通信、传感等领域发生了重大的变化。

而光纤与半导体激光器的结合更使得激光器得到了更广泛的应用，例如在通信领域，如何使激光器的输出光能更稳定、更长距离的传输，在二极管激光器泵浦固体激光器中如何使半导体激光器的输出光功率能更有效的传输到激光增益介质上，从而得到更高的泵浦效率，这些都涉及到激光器与光纤的配合问题。由于光纤的直径只有几十到几百μm，且传输光的纤芯部分只有几μm，所以光直接耦合到纤芯中是比较困难的，而且要经过繁琐的调试使其达到最佳值。实际应用中，经常用半导体激光器通过空间分立器件之后再耦合输入到光纤中，以实现激光在光纤中的有效传输。因此，半导体激光器到光纤的耦合，一直是光纤通信传输系统以及光电子器件领域的一项关键技术。耦合技术的进步直接影响着整个光纤系统的性能。如何改进耦合技术，提高耦合效率，从而提高光器件的性能价格比，也就成为光电领域研究的热门课题。所以一种简单高效的耦合成像系统显得尤为重要。

成像系统经过改造也可以运用到光纤的微加工成像系统，比如：根据端面成像对光子晶体光纤气孔进行有选择性的填充，从而使得光纤表现出不同性质，这种以填充不同物质的光纤也已经成为国际研究的热点。所以一种简单的光纤端面成像系统对于填充光纤作为器件的研究也将有着重要意义。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服了空间光传输到光纤中，需要精密仪器进行繁琐的试验性的或者盲目性的调节使光尽可能多的耦合到光纤中的问题。提出了利用CCD对光纤端面放大成像，通过成像的端面可以看到激光是不是尽可能多的打到了纤芯，简化耦合操作步骤，提高耦合效率。本发明也可以用为把光纤作为微结构器件的研究的成像系统，例如液芯光纤的制作，可以根据光纤端面的成像对光子晶体光纤气孔进行有选择性的填充。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种简单高效的光纤耦合系统，包括有：激光器1、反射镜I2、反射镜II3、准直器4、显微物镜5、光纤耦合架6、变焦透镜组7、CCD探测器8、光路分布9、光纤端面10；其中显微物镜5是复用的，既作为激光器聚焦物镜又作为反射光放大物镜，变焦透镜组7进行可变倍率成像，由两个焦距不同的透镜平行的且根据光斑放大原理，按光路先经过小焦距透镜后经过大焦距透镜放置；所述激光器1是半导体激光器。所述反射镜I2和反射镜II3是一对高反低透的透镜，其中反射率为95％，透射率为5％；所述准直器4由两个相同且平行的透镜组成；所述光纤耦合架6，由对光的准直小孔和光纤耦合孔微调架组成，且两者在一条直线上，让光通过达到准直和耦合效果；所述CCD探测器8，连接电脑控制装置，通过CCD探头探测，把透过反射回来的光进行采集，显示出激光打到光纤端面的位置及影像；其中：由激光器1输出的激光，经过反射镜I2反射传输到反射镜II3上，经光路分布9把光传输到准直器4进行准直，激光进入显微物镜5，对光斑进行聚焦，再传输到光纤耦合架6上，经过光纤耦合架6上的准直小孔，激光打到光纤耦合架6的光纤耦合孔的中心位置照射到插入耦合孔的光纤端面，激光在所述的光纤端面发生反射；反射回来的光再次经过显微透镜5,显微透镜5对光斑进行放大，按照光路9返回经过准直器4，传输到反射镜II3上,其中透过的5％的光再传输到变焦透镜组7上，并把进行不同倍率的放大的光聚焦到CCD探测器8上，从而对光进行收集处理。这样就可以实现对正在实验中的光纤端面10实时成像。

所述激光器1输出波长为反射镜I2和反射镜II3所能反射的波长，且只用一束光作为光源；CCD探测器8所采集光为光纤端面10反射回来的光，且成像光谱范围在300nm-2μm的范围。

所述变焦透镜组7的两个焦距大小不同的透镜相互之间的位置可以拉近或者放远的变化，形成可调节变化倍率成像。