一种光纤陀螺用光波导耦合装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于耦合装置，具体涉及一种光纤陀螺用光波导耦合装置。一种光纤陀螺用光波导耦合装置，包括两个输入光源，分别为1550nm光源和632.8nm光源，在光源的光路上分别设置耦合器，从耦合器输出的激光被发送到Y波导，在Y波导中激光被分为两束，两束激光分别通过双V形槽后再分别经过各自独立的尾纤的作用后被发送到同一个光纤环中。本新型的有益效果是：有效地减少了耦合点损耗不对称引入的非互易性误差，减少了由于顺、逆时针光路不匹配引起的光学非线性效应。
【专利说明】一种光纤陀螺用光波导耦合装置
【技术领域】
[0001]本新型属于耦合装置，具体涉及一种光纤陀螺用光波导耦合装置。
【背景技术】
[0002]波导耦合技术是一种关键的技术，其耦合精度直接决定了光能量传递的效率，目前主要的耦合方法包括棱镜耦合法、光栅耦合法、棱镜-光栅耦合法、锥形耦合法和横向耦合法等。棱镜耦合法是用高折射率材料构成的棱镜，利用它引入的入射光波与光波导的导波模之间的耦合，以实现波导的光导波激励的一种方法。此方法的优点主要有:①在最佳条件下可以得到很高的效率(输入时约80%，输出时约100%);②可以从所有导播模中任意选择一种进行激励不仅适用于平板波导，在条形波导的情况下也可以高效率使用；)④棱镜位置可即可离，能够实现在实验过程中调整，以实现最大耦合强度。但是棱镜耦合法也存在缺点:①棱镜与波导间隙以及入射光束的位置需要精心调整，缺乏稳定性；②棱镜耦合器所用的材料应满足:棱镜折射率大于波导纤芯折射率，且对所用光波长透明，无明显吸收与散射。对于双折射材料，必须选用单晶以便在一定的切割方向下对入射光保持恒定的折射率。③棱镜耦合器入射光需要高度对准，而半导体激光器输出光束存在有5°?10°的分散角，因此必须使用校准光束装置。总之棱镜耦合法在实验室中使用方便，但是由于其必须采用稳定机械应力的装置来调整与波导之间的间隙，所以很难在实际环境应中使用。光栅耦合法有效的解决了这个问题。光栅耦合法中光栅的作用与棱镜一样，都是用于实现自由空间与平面介质光波导之间的耦合。
[0003]此技术的优点有:①不受波导材料折射率大小的限制；②可以选择所有导模中的任意一种进行激励；③可以与波导集成，全固态设计，抗振动性能高，体积小，成本低；④对入射光的输出位置不需要苛刻的精度；⑤可实现横方向耦合，能够激励宽度非常大的波导光。这些优势决定了光栅耦合法不仅适用于实验阶段，在实用化的光路集成化上也具有很大技术优势。但是，由于光栅耦合与入射光的相关性，发散光的耦合不能有效的在光栅耦合中得到使用。此外，光栅耦合器设计复杂，制作难度高，其可塑性固态结构不便于后期的二次调整等缺点。棱镜-光栅耦合法是一种将棱镜耦合法和光栅耦合法相结合的方法。在高折射率波导的情况下，棱镜耦合的困难在与难以获得更高折射率的棱镜，而光栅耦合的难点在于制作短周期的光栅，棱镜-光栅耦合法结合了两种方法的优势。锥形耦合器的原理是将波导薄膜的终端部分做成锥形结构，光波在锥形结构中波导层中通过全内反射向前传输，随着波导厚度的减少，入射角就逐渐减小，当入射角小于全内反射角时，导模变成了衬底辐射模，实现了输出耦合，此方法的耦合效率大约为70%，其余部分辐射到了空气中。
[0004]传统装置的实现方式如附图1所示，一般包括两个输入光源，分别为1550nm光源I和632.Snm光源2，两个光源经过保偏光纤3后进入耦合器4，通过耦合器4的耦合形成唯一的输出激光，该输出激光被发送到Y波导5，从Y波导5输出的激光经过尾纤7的作用被发送到聚焦透镜9，采集装置10通过对聚焦透镜9的采集获得光源数据。所述的采集装置10可以是红外摄像机或光功率计。传统耦合装置由于采用单点耦合方式，所以导致了顺时针、逆时针光路的不对称，从而导致了输出性能的降低。
【发明内容】
[0005]本新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种光纤陀螺用光波导耦合装置。
[0006]本新型是这样实现的:一种光纤陀螺用光波导耦合装置，包括两个输入光源，分别为1550nm光源和632.8nm光源,在光源的光路上分别设置稱合器,从稱合器输出的激光被发送到Y波导，在Y波导中激光被分为两束，两束激光分别通过双V形槽后再分别经过各自独立的尾纤的作用后被发送到同一个光纤环中。
[0007]如上所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其中，所述的Y波导放置在波导平台上。
[0008]如上所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其中，所述的波导平台可以实现X轴，Y轴，Z轴，俯仰，旋转五维运动。
[0009]如上所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其中，所述的双V形槽、两个尾纤和光纤环被放置在尾纤平台上。
[0010]如上所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其中，所述的尾纤平台可以实现X轴，Y轴，Z轴，俯仰，旋转五维运动。
[0011]如上所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其中，所述的波导平台和尾纤平台被放置在主平台上。
[0012]如上所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其中，所述的双V形槽为长方体零件，在长方体零件的上表面开有两个平行的V形槽，两个平行的V形槽分别用于放置一根尾纤。
[0013]本新型的有益效果是:有效地减少了耦合点损耗不对称引入的非互易性误差，减少了由于顺、逆时针光路不匹配引起的光学非线性效应。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是传统技术中光纤耦合装置的示意图；
[0015]图2是本申请提供的光纤陀螺用光波导耦合装置的示意图；
[0016]图3是双V形槽的结构示意图。
[0017]图中:1.1550nm光源、2.632.8nm光源、3.保偏光纤、4.1禹合器、5.Y波导、6.波导平台、7.尾纤、8.尾纤平台、9.聚焦透镜、10.采集装置、11.主平台、12.光探测器、13.控制电路、14.双V形槽、15.光纤环。
【具体实施方式】
[0018]如附图2所示，一种光纤陀螺用光波导耦合装置，包括两个输入光源，分别为1550nm光源I和632.8nm光源2，两个光源被发送到顺次光路连接的两个耦合器4中，从两个耦合器4输出的激光被发送到Y波导5，在Y波导5中激光被分为两束，两束激光分别通过双V形槽14后再分别经过各自独立的尾纤7的作用后被发送到同一个光纤环15中。
[0019]其中，所述的Y波导5放置在波导平台6上。
[0020]所述的波导平台6可以实现X轴，Y轴，Z轴，俯仰，旋转五维运动。[0021]所述的双V形槽14、两个尾纤7和光纤环15被放置在尾纤平台8上。
[0022]所述的尾纤平台8可以实现X轴，Y轴，Z轴，俯仰，旋转五维运动。
[0023]从顺次连接的两个耦合器4中，靠近Y波导5的耦合器4的输入端，通过光探测器12探测激光信号，探测到的信号被发送给控制电路13，控制电路13根据探测到的信号产生三路控制信号，这三路控制信号分别发送给波导平台6，和尾纤平台8。
[0024]所述的波导平台6和尾纤平台8被放置在主平台11上。
[0025]如附图3所示，所述的双V形槽14为长方体零件，在长方体零件的上表面开有两个平行的V形槽，两个平行的V形槽分别用于放置一根尾纤7。
[0026]本申请的光源为两个:光源1550nm和光源632.8nm，其中1550nm光源为工作波长，作用是检测输出光功率值，632.Snm光源为可见光，主要目的是调整过程中可视化调节用。
[0027]主平台:作用是给波导平台6和尾纤平台8提供水平面。
[0028]两个耦合器4的作用分别为:靠近光源的耦合器4主要的作用是实现1550nm光源I与632.8nm光源2的输出光I禹合；远离光源的I禹合器4主要的作用有两个一是传导输出入光，二是耦合传输回来的光到光探测器。
[0029]Y波导5和尾纤7为待耦合器器件。
[0030]双V形槽14的作用是固定尾纤7。
[0031]用上述装置进行耦合的过程大致如下:
[0032]步骤一:粗对准耦合
[0033]开启632.Snm光源2进行初始粗糙对准调节，待目测最准后，观测光探测器12的输出光功率，待监测值发生突变时确定完成粗对准；
[0034]步骤二:精细对准耦合
[0035]关掉632.8nm光源2，开启1550nm光源1，利用控制电路13分别控制波导平台6和尾纤平台7，其中控制电路的信号I?5分别为尾纤平台7的X轴，Y轴，Z轴，俯仰，旋转控制信号，控制电路的信号6?10分别为波导平台6的X轴，Y轴，Z轴，俯仰，旋转控制信号。其中正数字量为X轴，Y轴，Z轴正向移动，俯仰为天向，旋转为逆时针方向；负数字量为X轴，Y轴，Z轴负向移动，俯仰为地向，旋转为顺时针方向。
[0036]精细对准耦合的调整过程为先调整尾纤平台8后调整波导平台6的顺序进行，对尾纤平台8和波导平台6均按照X轴一Y轴一Z轴一俯仰一旋转的顺序进行调整，调整完成的标志为探测到的光强最大。
【权利要求】
1.一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其特征在于:包括两个输入光源，分别为1550nm光源(I)和632.Snm光源(2)，在光源的光路上分别设置耦合器(4)，从耦合器(4)输出的激光被发送到Y波导(5)，在Y波导(5)中激光被分为两束，两束激光分别通过双V形槽(14)后再分别经过各自独立的尾纤(7)的作用后被发送到同一个光纤环(15)中。
2.如权利要求1所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其特征在于:其中，所述的Y波导(5)放置在波导平台(6)上。
3.如权利要求2所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其特征在于:所述的波导平台(6 )可以实现X轴，Y轴，Z轴，俯仰，旋转五维运动。
4.如权利要求3所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其特征在于:所述的双V形槽(14)、两个尾纤(7)和光纤环(15)被放置在尾纤平台(8)上。
5.如权利要求4所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其特征在于:所述的尾纤平台(8 )可以实现X轴，Y轴，Z轴，俯仰，旋转五维运动。
6.如权利要求5所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其特征在于:所述的波导平台(6)和尾纤平台(8)被放置在主平台(11)上。
7.如权利要求6所述的一种光纤陀螺用光波导耦合装置，其特征在于:所述的双V形槽(14)为长方体零件，在长方体零件的上表面开有两个平行的V形槽，两个平行的V形槽分别用于放置一根尾纤(7)。
【文档编号】G01C19/66GK203595516SQ201320374549
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】于怀勇, 吴衍记, 李宗利, 张丽哲, 李丽坤 申请人:北京自动化控制设备研究所