一种利用楔角片实现光同轴的结构及其应用的制作方法

本发明属于光学器件技术领域，尤其涉及一种利用楔角片实现光同轴的结构及其应用。

背景技术：

在一些插拔式或接插式光学器件应用中，需要利用各种光纤连接头和带适配器的功能器件作为插拔结构，方便快捷的组成各种功能器件。在此类应用下，光纤连接头的对接对象不再是同类型的连接头，往往是空气媒介。光通过两个不同折射率的介质(如光纤和空气)会产生菲尼尔反射，这个反射会引起回波损耗的降低，对前端系统产生较大影响。

如图1，现有技术原理图。当采用平端面光纤连接头(fc/upc)来作为可插拔或接插结构时，垂直端面直接大大降低回波损耗。为解决这一问题，现有技术中通常采用斜面连接头(如fc/apc)。这一方式虽然会增加回波损耗，然而出射光会在端面偏折一个角度(成为折射光)，使得系统的光不再同轴。如图2，现有技术解决方案示意图。为了让光同轴，在有些设计中会将连接头预先加工一个角度，使得从斜面出射的光能基本水平，从而使得光能够同轴。图2中的方案是，将光纤插芯a的套管b加工成倾斜式的，与外壳c形成一个与光折射角相同的夹角，这样将出射光校正到与外壳c平行，从而与球透镜d同轴。然而此类设计结构复杂，增加了产品的加工难度。

为了解决现有技术中的以上问题，本发明中提出一种新的结构，利用楔角片实现光同轴，并提供这种结构的具体应用。

技术实现要素：

如图3，本发明的原理图。斜面连接头的光纤出射光会有一个折射角，在其出射光的前方加一倾角方向相反的楔角片，光进入楔角片后会产生反向的折射。在图3a中，楔角片采用与光纤折射率相同的材料，这样使楔角片的夹角与连接头端面倾角相同方向相反，即可将光的方向校正为水平方向，与光纤的入射光同轴。在图3b中，楔角片的折射率与光纤不同，但只根据光学原理通过简单计算，即可得出所需的夹角θ，同样可将光的方向校正为水平方向，与光纤的入射光同轴。本发明中所说的楔角片包括以上两种楔角片，不作特别区分，在实施例的附图中也统一以图3a中的楔角片形状表示。严格来说，经过楔角片的出射光方向与光纤的入射光的方向相同，但会有一个微小的在工程上可以忽略的平行位移，本专利所说的出射光与入射光同轴是一种合理的近似表达。

本发明的具体技术方案是：

一种利用楔角片实现光同轴的结构。包括承接件和作为插入件的连接头，连接头中有光纤，其出光端面为倾斜面，在承接件中对应连接头的出光一侧有楔角片，楔角片与连接头的端面相对，倾角方向相反。

作为优选方案，连接头为光纤插芯，承接件为一层套管，楔角片固定安装在套管中对应光纤插芯的出光侧。我们将该方案称为结构ⅰ。

另一种优选方案，连接头为光纤插芯，承接件为同轴的内层套管和外层套管(也可称为外壳)，光纤插芯插在内层套管中，楔角片置于外层套管长过内层套管部分的空间内。光纤插芯出光端面为倾斜面，楔角片与光纤插芯出光端面为倾角方向相反。我们将该方案称为结构ⅱ。

作为优选方案，在光纤插芯的出光面、楔角片的入光面和出光面，其中的一个或多个面镀有增透膜，以增加透光性。

如上述原理所述，楔角片采用适当的材料和夹角，即可将光纤插芯出射的折射光校正到与入射光同轴。

本发明还提供上述结构包括上述的优选结构，在光学功能件中的两种应用。

一种是应用于准直器中。

利用上述结构ⅰ的技术方案为：在上述结构ⅰ外加外层套管，在楔角片出光侧的外层套管中方设置准直器用透镜，构成准直器。在本方案中结构ⅰ可固定为一体件，整体相对外层套管插拔。

利用上述结构ⅱ的技术方案为：在结构ⅱ中楔角片出光侧的外层套管中方设置透镜，构成准直器。

另一种是应用于可插拔式光电探测器。

利用上述结构ⅰ的技术方案为：在上述结构ⅰ外加外层套管，在楔角片出光侧的外层套管中方设置光电探测件，构成光电探测器。在本方案中结构ⅰ可固定为一体件，整体相对外层套管插拔。

利用上述结构ⅱ的技术方案为：在结构ⅱ中楔角片出光侧的外层套管中设置电探测件，构成光电探测器。

本发明中的所有技术方案中，插芯与套管间，内层套管与外层套管间，即可以是可插拔的活动连接，也可以是固定连接。

附图说明

图1为现有技术的原理示意图；

图2为现有技术的技术方案示意图；

图3(包括图3a和图3b)为本发明的原理示意图；

图4、图5为本发明一种利用楔角片实现光同轴的结构的示意图；

图6、图7为利用本发明的利用楔角片实现光同轴的结构的准直器示意图；

图8、图9为利用本发明的利用楔角片实现光同轴的结构的光电探测器示意图。

图中：ⅰ-结构ⅰ，ⅱ-结构ⅱ，1-光纤插芯、2-楔角片、3-套管、3.1-内层套管、3.2-外层套管、4-光纤，5-球透镜，6-光电探测件。

具体实施方式

图4和图5是本发明的一种利用楔角片实现光同轴的结构。

如图4所示，为本发明的结构ⅰ。楔角片2预置固定在套管3的一侧，含有光纤4的光纤插芯1从套管3的另一侧插入套管3至靠近但不接触楔角片2的位置。光纤插芯1出光端面为倾斜面，楔角片2与光纤插芯1出光端面为倾角方向相反。如前文所述原理，楔角片2采用适当的材料和夹角，即可将光纤插芯出射的折射光校正到与入射光同轴。

如图5所示，为本发明的结构ⅱ。套管为同轴的内层套管3.1和外层套管3.2组成，光纤插芯1插在内层套管3.1中，楔角片2置于外层套管3.2长过内层套管部分的空间内。光纤插芯1出光端面为倾斜面，楔角片2与光纤插芯1出光端面为倾角方向相反。

图6和图7为采用本发明的一种利用楔角片实现光同轴的结构的准直器。

图6所示的技术方案利用结构ⅰ，结构ⅰ外加外层套管3.2，在楔角片2出光侧的外层套管3.2中方球透镜5，构成准直器。在本方案中结构ⅰ可固定为一体件，整体相对外层套管3.2插拔。

图7所示的技术方案利用结构ⅱ，楔角片2出光侧的外层套管3.2中设置球透镜，构成准直器。

图8和图9为采用本发明的一种利用楔角片实现光同轴的结构的光电探测器。

图8所示的技术方案利用结构ⅰ，结构ⅰ外加外层套管3.2，在楔角片2出光侧的外层套管3.2中方光电探测件6，构成光电探测器。在本方案中结构ⅰ可固定为一体件，整体相对外层套管3.2插拔。

图7所示的技术方案利用结构ⅱ，楔角片2出光侧的外层套管3.2中设置光电探测件6，构成光电探测器。

上述各实施例中，插芯与套管间，内层套管与外层套管间，即可以是可插拔的活动连接，也可以是固定连接。在光纤插芯的出光面、楔角片的入光面和出光面，之中的一个或多个面镀有增透膜，以增加透光性。

技术特征：

1.一种利用楔角片实现光同轴的结构，包括承接件和作为插入件连接头，连接头中心有光纤，其特征在于：连接头的出光端面为倾斜面，在承接件中对应连接头的出光一侧有楔角片，楔角片与连接头的端面相对，倾角方向相反。

2.一种如权利要求1所述的利用楔角片实现光同轴的结构，其特征在于：所说的连接头为光纤插芯，所说的承接件为套管，所说的楔角片固定安装在套管中对应光纤插芯的出光侧。

3.一种如权利要求1所述的利用楔角片实现光同轴的结构，其特征在于：所说的连接头为光纤插芯，所说的承接件由同轴的内层套管和外层套管构成，光纤插芯插在内层套管中，楔角片置于外层套管长过内层套管部分的空间内。

4.一种如权利要求1所述的利用楔角片实现光同轴的结构，其特征在于：所说的连接头的出光面、楔角片的入光面和出光面，其中的一个或多个面镀有增透膜。

5.一种准直器，其特征在于：在如权利要求2的利用楔角片实现光同轴的结构外，增加外层套管，在外层套管中楔角片的出光侧安装有透镜。

6.一种准直器，其特征在于：包括如权利要求3的利用楔角片实现光同轴的结构，在外层套管中楔角片的出光侧安装有透镜。

7.一种如权利要求5或6的准直器，其特征在于：所说的光纤插芯的出光面、楔角片的入光面和出光面，其中的一个或多个面镀有增透膜。

8.一种光电探测器其特征在于：在如权利要求2的利用楔角片实现光同轴的结构外，增加外层套管，在外层套管中楔角片的出光侧安装有光电探测件。

9.一种光电探测器，其特征在于：包括如权利要求3的利用楔角片实现光同轴的结构，在外层套管中楔角片的出光侧安装有光电探测件。

10.一种如权利要求8或9的光电探测器，其特征在于：所说的光纤插芯的出光面、楔角片的入光面和出光面，其中的一个或多个面镀有增透膜。

技术总结
本发明提供一种利用楔角片实现光同轴的结构。包括承接件和作为插入件的连接头，连接头中有光纤，其出光端面为倾斜面，在承接件中对应连接头的出光一侧有楔角片，楔角片与连接头的端面相对，倾角方向相反。楔角片采用适当的材料和夹角，即可将光纤插芯出射的折射光校正到与入射光同轴。本发明还提供利用上述结构的准直器和光电探测器，在外层套管内楔角片的出光一侧安装球透镜或光电探测件组成准直器或光电探测器。

技术研发人员：金新刚
受保护的技术使用者：嘉兴旭锐电子科技有限公司
技术研发日：2020.01.20
技术公布日：2020.05.08