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新型三件套准直器的设计及优势
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来源:中国激光网 添加时间:2007-7-17 21:29:04

光纤准直器是光纤通信系统的最基本光学器件,其作用是把光纤中发散的光束变成准直光,使其以非常小的损耗耦合到光纤中。许多无源器件都是在一对准直器之间插入光学元件制作而成的。
常规的准直器结构为两件套式,即由光纤头和一个起准直作用的透镜组成,目前准直透镜主要有两种:自聚焦透镜和C透镜。 
随着通讯网络的不断发展,现在对支撑光通讯网络的媒质——各种器件提出了许多新的要求,对于光的偶合和准直方面也出现了一些更高的要求。比如目前很多应用都需要大工作距离、大光斑。特别对大容量的矩阵光开关来说,例如10241024MEMS,由于在传输过程中相互偶合的次数特别多、相互传输的距离特别长,有时会达到1000mm。常规的准直器工作距离达到1000mm时损耗会达到15dB左右,这对于光通讯来说是很难接受的。常规0.23p的自聚焦透镜准直器,其最大工作距离仅70mm左右,理论上可将节长缩短来增加工作距离,如将节长缩短为0.05p,其最大工作距离也仅约400mm,且此时透镜太短难以加工,插损等指标也较差。常规C透镜准直器的最大工作距离约300mm左右,如果要达到大工作距离、大光斑的要求,如工作距离500mm、光斑0.5mm,理论上一个长度约9.7mm、曲率半径约4.2mm的C透镜可以满足此要求,但实际做出来的参数会很差,因为透镜较长不利于加工及准直器的装配;另外光束到达透镜球面时偏离中心的距离较大,偏离旁轴成像条件,使得出射光的椭圆度增加,从而插损和指向精度也增大;再者,采用长透镜温度性能也不稳定。若将光纤头和透镜间的距离拉得很长如3mm,理论上4.7mm长的C透镜也可以满足以上要求,但此时光在光纤头与透镜间的空气中会发散得很厉害,插损将很大,指向精度及光斑等指标也会很差。实际上根据经验,光纤头与透镜之间的距离通常仅为0.1~0.3mm。看来常规的自聚焦透镜或C透镜准直器都难以达到工作距离大于500mm这个要求,更别说1000mm了。

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