[实用新型]一种像散补偿的衍射极限耦合透镜

说明书

本实用新型公开了一种像散补偿的衍射极限耦合透镜，包括激光二极管以及用于整合激光二极管所发射激光的耦合透镜，所述的耦合透镜为柱面镜，耦合透镜的尾端加工为曲面，经过耦合透镜整合后的光束能够耦合进入光纤。所述的耦合透镜采用梯度折射率材料加工而成。所述耦合透镜尾端的曲面在水平与垂直方向上的曲率不同。本实用新型将组合透镜与单透镜两种耦合系统的耦合优点集于一身，代替了传统透镜的耦合方法，设计巧妙合理，在不增加透镜数量的情况下，既解决了组合透镜难调整的缺点，改善了像散、球差等像差，又有效提高了透镜的耦合效率，提高了实用性，可靠性和稳定性。

技术领域

本实用新型涉及光电耦合装置，具体涉及一种像散补偿的衍射极限耦合透镜。

背景技术

半导体激光二极管LD是光纤耦合系统中最重要的一种光源，但LD输出光的光束主要有以下缺陷：(1)近场分布不对称，平行于p-n结的结平面方向束宽大于垂直方向束宽；(2) 远场光斑并不是呈现标准圆形，而是椭圆形，垂直方向束宽大于平行方向；(3)具有很大的光束发散角度，平行方向半角θ∥有10°～20°，垂直方向半角θ⊥则达到30°～40°。因此LD 与光纤耦合的难度要比固体及气体激光器大得多。传统耦合方式采用各种透镜变换耦合系统来提高光纤耦合效率，一般的耦合方法有两种：一种是直接耦合，另一种是透镜耦合。

直接耦合的方法是将光纤直接和光源对准，在光纤后设置接收屏，直接探测接收到的光功率，这种耦合方法结构简单，成本低廉，但是这种方法获得的耦合效率，可以预见，一般是很低的。透镜耦合系统的方法，是在光源与光纤之间插入一种透镜系统，从而可以对光源发出的光束进行变换。例如变换数值孔径、校正光束波前，或光源发出光束的光斑尺寸，减小像差等，使得通过透镜后的光束能够和光纤的尺寸相匹配，耦合效率得到有效提升。

比较常用的透镜耦合变换的系统有：(1)单透镜。由一个单独的透镜来完成高斯光束的变换，目前己经广泛应用在半导体激光器到光纤耦合的有球透镜、自聚焦透镜和平凸透镜三种。自聚焦透镜数值孔径相对较大，对降低光束传播损耗非常有用。在安装调配上，相对于球透镜的固定，自聚焦透镜的固定更加简单，而且自聚焦透镜可以通过水平端面完成聚焦等对光束的汇聚作用，这是球透镜所不能达到的。一般的透镜在压缩束宽的时候，会增大发散角，由于自聚焦透镜的折射率沿半径方向按一定规律渐变，可使球差，像散等像差同时得到校正。并且同一般透镜相比，在减小束腰半径所引起的增大发散角，自聚焦透镜所引起的增大发散角程度要比透镜小得多。所以目前耦合透镜中，自聚焦透镜是非常热门的一种透镜，受到广泛关注。(2)组合透镜。由两个或多个透镜组合构成。组合透镜最大的优点在于可以按照系统需求，合理选择不同的透镜组合形式，但是多透镜组合的缺点在于调整要比单透镜困难的多，并且组合透镜对实验平台的精度要求很高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种像散补偿的衍射极限耦合透镜，将组合透镜与单透镜两种耦合系统的耦合优点集于一身，易于调整，耦合效率高。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

包括激光二极管以及用于整合激光二极管所发射激光的耦合透镜，所述的耦合透镜为柱面镜，耦合透镜的尾端加工为曲面，经过耦合透镜整合后的光束能够耦合进入光纤。

所述的耦合透镜采用梯度折射率材料加工而成。

所述耦合透镜尾端的曲面在水平与垂直方向上的曲率不同。

所述的光纤与激光二极管均采用标准件，光纤的直径为1.8mm。

激光二极管的出口设置第一探测器，光纤前后分别设有第二探测器与第三探测器。

所述的耦合透镜与激光二极管之间的距离为1.1m。