激光器與光纖的耦合

無錫光科通訊設備有限公司

激光器發(fā)出的光信號進入光纖的途徑主要有兩種方式：直接耦合、透鏡耦合，其中透鏡耦合又分為單透鏡耦合和多透鏡耦合。利用透鏡耦合可以獲得比直接耦合更高的耦合效率。而采用雙透鏡耦合，其主要優(yōu)勢就是可以分散公差，使

得光路上的元件可以有更大的位移空間。

直接耦合

直接耦合可以使用劈形（cleaved）光纖或者錐形（tapered）光纖來實現。劈形光纖由裸纖直接劈開獲得，光纖端面為平面，價格較便宜，但由于端面為平面所以反射較大，并且與激光器耦合時插入損耗也較大（一般為9-12dB）。

錐形光纖是在光纖的末梢結合了一個透鏡，主要可以通過下面兩種方法形成：

1．熔化并將光纖末端拉制成錐形，這一方法將使纖芯和包層均被錐形化。通常使用電弧或者將光纖伸入熔化的玻璃中去對光纖進行加熱。通過控制工藝過程可以控制透鏡的對稱性。該方法可獲得大約2-3dB的插入損耗。

2．腐蝕或者打磨，該方法在光纖端面形成透鏡的同時保持纖芯的直徑不發(fā)生變化。而且可以獲得其它一些剖面外形（譬如拋物面）而不僅僅是球面。這種方法能夠獲得更好的耦合效率，在與激光器耦合時插入損耗可以低至0.2-0.4dB左右。

對于直接耦合，光纖末端一般安裝在靠近激光器的地方。因此，光纖必須延伸進封裝內部，此時，如果器件要求密閉封裝，還要對光纖進行金屬化以便與管殼進行密封處理。此外，在直接耦合中影響光源到光纖耦合效率的主要因素是光源的發(fā)散角和光纖的數值孔徑（NA）。另外，光源的發(fā)光面尺寸、光纖端面尺寸、形狀以及兩者間的距離等也都會影響耦合效率。

透鏡耦合

透鏡耦合可以是單透鏡也可以是多透鏡。當使用單透鏡時，激光器到光纖端面的距離由透鏡前后兩面的半徑決定。在使用多透鏡的情況下，光束通過第一個透鏡變成平行光，然后通過第二個透鏡聚焦。

在需要對反射進行嚴格控制的時候可以將隔離器放置在光束平行后的任何一個位置（即兩個透鏡間的任何位置）。此外，透鏡耦合可以將其中一個透鏡安裝在管殼上，這樣光纖就不必伸入管殼內部，也就不必對光纖進行金屬化。

對準技術

對準技術一般分為“有源對準”（active alignment）和“無源對準”（passive alignment）。在有源對準技術中，激光器或者探測器通過外加偏壓或電流使器件處于工作狀態(tài)下進行光軸等的對準。對于無源對準，有源光器件不需要工作，而是通過某些標記來進行對準。相比之下，無源對準是一種較新的對準技術，具有容易實現自動化、減少組裝設備和工序等優(yōu)點