专利名称：一种双频激光干涉仪的光纤准直器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种双频激光干涉仪的光纤准直器。
背景技术：
双频激光干涉仪是利用光的干涉原理，以光波长为度量尺度进行位移测量的设 备，它具备分辨率高，抗干扰能力强，可重复性好，大量程，高速度，非接触等优点，因此广泛 应用于微电子制造，精密机床加工，坐标校准和定位等各种需要精确位移测量的高端领域。 简单来说，用双频激光干涉仪测量位移的原理为两束相干光在空间相遇，就可以产生干涉 条纹，如果其中的一束光相位不变，通过检测干涉条纹的变化就可以检测出另一束光的相 位变化，进而由相位变化计算出的反射镜的微小位移。早期的或者应用于低精度领域的双频激光干涉仪的光纤准直器和光电接收 器是在一起的，这就导致光电接收器散热对测量区域的空气产生扰动，引起测量误差。 Hewlett-Packard的Leonard S. Cutler曾提出将无源光纤准直器和有源光电接收器分离， 中间用光纤连接，使可以散热的有源光电接收器远离测量区域，从而消除发热问题而导致 的测量误差(专利号4，784，489)。然而其设计在实际应用中却存在重大问题。由于其前端 的无源光纤准直器直接与干涉仪相连，这就意味着对于不同的干涉仪机械接口，则需要不 同光纤准直器，无疑降低了产品的通用性，从而提高了产品的成本。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是现有技术中光纤准直器的通用性不够，不利于双 频激光干涉仪的应用。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双频激光干涉仪的光纤准直器，与 光纤相连，包括固定座、定位销、透镜、偏振片和FC/PC型光纤适配器；所述固定座包含有一 通孔和一键槽；所述透镜设置于所述通孔一端，所述FC/PC型光纤适配器设置于所述通孔 另一端，所述偏振片设置于所述通孔中所述透镜和所述FC/PC型光纤适配器之间；所述定 位销设置于所述键槽中，固定所述FC/PC型光纤适配器；所述双频激光通过所述透镜后被 所述偏振片混合并产生调制光信号，最后进入与所述FC/PC型光纤适配器相连的光纤中。其中，所述透镜为消色散透镜、GRIN透镜、球面透镜、非球面透镜、单凸透镜、双凸 透镜其中之一。所述偏振片粘接在所述FC/PC型光纤适配器上。所述透镜和所述FC/PC型光纤适 配器粘接在所述固定座上。所述固定座中还包括与所述通孔平行或垂直的多个安装面，满足了不同的接口需 求。所述固定座中还包括锁紧螺丝孔，用于锁紧所述透镜和所述FC/PC型光纤适配器。所 述固定座还包括定位孔。所述FC/PC型光纤适配器包含一偏振片晶轴定位面，位于键槽中的定位销垂直偏 振片晶轴定位面，保证偏振片的晶轴方向。[0010]本实用新型由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和 积极效果1、本实用新型的FC/PC型光纤适配器采用FC/PC接口，从而在结构上保证该光纤 准直器可以与目前光纤跳线接口兼容；2、本实用新型的固定座包括与通孔平行或垂直的多个安装面，满足了不同的接口 需求；3、本实用新型采用消色差透镜，并且对光纤准直器的数值孔径NA进行恰当设计， 使得该光纤准直器可以与芯径300um-1000um的光纤相匹配，从而保证光纤选择的极大灵 活性。总之，本实用新型提供的一种双频激光干涉仪的光纤准直器，通用性强，结构紧 凑，在满足超精密激光干涉测量要求的同时，可以实现低成本批量生产。
图IA是本实用新型实施例的光纤准直器的主视图。图IB是本实用新型实施例的光纤准直器的A-A'剖面示意图。图2A 图2C是本实用新型实施例的固定座的结构投影示意图。图3A是本实用新型实施例的FC/PC型光纤适配器的主视图。图3B是本实用新型实施例的FC/PC型光纤适配器的右视图。图3C是本实用新型实施例的FC/PC型光纤适配器B-B'剖面示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，
以下结合附图对本实用新型 的具体实施方式
作进一步的详细描述。图IA是本实用新型实施例的光纤准直器的主视图。图IB是本实用新型实施例 的光纤准直器的A-A'剖面示意图。结合图IA和图IB可知，本实施例的光纤准直器包括固 定座11，定位销12，透镜13，偏振片14和FC/PC型光纤适配器15。固定座11中有一通孔111，通孔111的一端Illa安装透镜13，通孔111的一端 Illb安装FC/PC型光纤适配器15。偏振片14用胶水粘接在FC/PC型光纤适配器15上，透 镜13和FC/PC型光纤适配器15粘接在固定座11上。固定座11中有一键槽112，键槽112位于通孔111的安装有FC/PC型光纤适配器 15的一端111b，并与Illb相连。定位销12设置于键槽112中，并插入FC/PC型光纤适配 器15的定位销孔151 (如图3a所示)中，固定FC/PC型光纤适配器15 ；双频激光通过透镜 13后被偏振片14混合并产生体现干涉条纹的调制光信号，最后该光信号进入与FC/PC型光 纤适配器15相连的光纤中。本实施例中透镜13可以采用消色散透镜、GRIN透镜、球面透镜、非球面透镜、单凸 透镜、双凸透镜其中之一，优选采用消色散透镜。本实用新型提供的光纤准直器除了将空间光耦合进入光纤之外，还有个非常重要 的作用就是让振动方向相互垂直的两束光在45°方向上偏振，从而形成干涉。原则上偏振 片14可以放置透镜13之前，也可以放置在透镜13之后，甚至可以放在FC/PC型光纤适配
4器15与光电接收器之间。但是如果偏振片14放置在透镜13之前，由于偏振片非常脆弱， 极易引起损坏，而且要求其面积比较大。如果放在FC/PC型光纤适配器15与光电接收器之 间，由于偏振光经过光纤后，其偏振态会发生随机波动，从而导致干涉信号振幅波动，引起 测量误差。因此要求偏振光在进入光纤之前就发生干涉，以确保进入光纤的是强度受到调 制的光信号。本实施例将偏振片14粘接在FC/PC型光纤适配器15上，并通过定位销12保 证偏振片14的晶轴方向，使三者成为偏振接收组件；然后将消色差透镜13装入固定座11， 并注胶粘接；最后将偏振接收组件装入固定座11，调节其轴向位置以满足焦距要求并注胶 粘接。图2A 图2C是本实用新型实施例的固定座11的结构投示意图。如前面所述，固 定座11的通孔111有两个同轴的端口 11 Ia和111b，分别用于安装透镜13和FC/PC型光纤 适配器15。从图中可以看出，固定座11的两个装配基准面113a和113b设置有两组安装孔 位115a和115b，满足了不同接口需求，便于将光纤准直器安装到不同的外部设备上。通孔 111垂直于安装孔115a,通孔111平行于安装孔115b,并且通孔111与安装孔115a、115b互 不相交。图2B所示，固定座11还具有锁紧螺丝孔114a和114b，用于调整过程中锁紧透镜 13和FC/PC型光纤适配器15。固定座11的基准面113a上具有定位孔116a和116b，便于 装调的快速定位。透镜13决定了整个光纤准直器的耦合效率，并需要其技术参数与后续的光纤技 术参数匹配，才能够达到较好的耦合效果，一般来说，需要同时满足，聚焦光斑直径小于光 纤的模场直径，光纤准直器的数值孔径小于光纤数值孔径，才可能把空间光耦合进入光纤， 本实用新型光纤准直器可以与300um-1000um芯径，NA > 0. 2的光纤兼容。图3A为FC/PC型光纤适配器的主视图。图3B为FC/PC型光纤适配器的右视图。 FC/PC型光纤适配器包括定位销孔151，偏振片基准面152，陶瓷套筒153，挡圈154，壳体 155，偏振片晶轴定位面156和注胶点157。FC/PC型光纤接口对接精度高，可靠性好。定位 销12穿过与偏振片晶轴定位面156相连的定位销孔151，从而固定FC/PC型光纤适配器；同 时定位销12垂直于偏振片晶轴定位面156，用于保证偏振片14的晶轴方向。偏振片14粘 接在偏振片基准面152上。在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施 例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本实用新型不限于在说明书中所述的具体 实施例。
权利要求一种双频激光干涉仪的光纤准直器，与光纤相连，包括固定座(11)，其特征在于该双频激光干涉仪的光纤准直器还包括定位销(12)、透镜(13)、偏振片(14)和FC/PC型光纤适配器(15)；所述固定座(11)包含有一通孔(111)和一键槽(112)；所述透镜(13)设置于所述通孔(111)一端，所述FC/PC型光纤适配器(15)设置于所述通孔(111)另一端，所述偏振片(14)设置于所述通孔(111)中所述透镜(13)和所述FC/PC型光纤适配器(15)之间；所述定位销(12)设置于所述键槽(112)中，固定所述FC/PC型光纤适配器(15)；所述双频激光通过所述透镜(13)后被所述偏振片(14)混合并产生调制光信号，最后进入与所述FC/PC型光纤适配器(15)相连的光纤中。
2.根据权利要求1所述双频激光干涉仪的光纤准直器，其特征在于所述透镜(13)为消 色散透镜、GRIN透镜、球面透镜、非球面透镜、单凸透镜、双凸透镜其中之一。
3.根据权利要求1所述双频激光干涉仪的光纤准直器，其特征在于所述偏振片(14)粘 接在所述FC/PC型光纤适配器(15)上。
4.根据权利要求1所述双频激光干涉仪的光纤准直器，其特征在于所述透镜(13)和所 述FC/PC型光纤适配器(15)粘接在所述固定座(11)上。
5.根据权利要求1所述双频激光干涉仪的光纤准直器，其特征在于所述固定座(11)中 还包括与所述通孔(111)平行或垂直的安装面(113a、113b)，满足了不同的接口需求。
6.根据权利要求1所述双频激光干涉仪的光纤准直器，其特征在于所述固定座(11) 中还包括锁紧螺丝孔(114a、114b)，用于锁紧所述透镜(13)和所述FC/PC型光纤适配器 (15)。
7.根据权利要求1所述双频激光干涉仪的光纤准直器，其特征在于所述FC/PC型光纤 适配器(15)包含一偏振片晶轴定位面(156)，位于键槽(112)中的定位销(12)垂直偏振片 晶轴定位面(156)，保证偏振片(14)的晶轴方向。
8.根据权利要求1所述双频激光干涉仪的光纤准直器，其特征在于所述固定座(11)还 包括定位孔(116a、116b)。
专利摘要一种双频激光干涉仪的光纤准直器，与光纤相连，包括固定座(11)，其特征在于该双频激光干涉仪的光纤准直器还包括定位销(12)、透镜(13)、偏振片(14)和FC/PC型光纤适配器(15)。所述双频激光通过所述透镜(13)后被所述偏振片(14)混合并产生调制光信号，最后进入与所述FC/PC型光纤适配器(15)相连的光纤中。本实用新型提供的一种双频激光干涉仪的光纤准直器，通用性强，结构紧凑，在满足超精密激光干涉测量要求的同时，可以实现低成本批量生产。
文档编号G01B11/02GK201654338SQ20092021364
公开日2010年11月24日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者任胜伟, 张晓文, 池峰, 肖鹏飞, 高为宫 申请人:上海微电子装备有限公司