Collimator培訓課件

1,FiberCollimator光纖準直器,Byking()2014.05.22,2,大綱介紹,1.Collimator是什么？2.Collimator有什么用？3.Collimator關(guān)注的參數(shù)和性能？4.做一款Collimator需要提供的條件？,3,Collimator3組件：Lens，Holder，Pigtail,Collimator組成部分,4,準直器的功能,用途:用于光纖通信光器件輸入輸出的一個光學元件。使用目的:它可以將光纖內(nèi)的傳輸光轉(zhuǎn)變成準直光(高斯光束)，它的作用是使光最大效率的偶合進入所需的器件中或易如接受光信號最大效率的接受。,5,Lens分類：C-lens，G-lens，非球面透鏡,透鏡分類,6,C-lens,C-lens真正對光束起匯聚準直作用的功能面是前端球面，玻璃柱體并不改變光束的形狀。,7,C-lens,調(diào)試原理：將光纖端面置于準直透鏡的焦點處，使光束得到準直，然后在焦點附近輕微調(diào)節(jié)光纖端面位置，得到所需工作距離，因此準直器的工作距離與光纖頭和透鏡的間距L相關(guān)。,8,光斑直徑的計算C-Lens:Wt光斑半徑、波長o、圓弧R、折射率n、模場半徑Wo例：o=1064nmR=1.4mmn=1.754Wo=6.22Wt=1.0641.4(1.754-1)3.143.1)光斑直徑=Wt2=0.406mm,C-lens光斑計算公式,9,自聚焦透鏡簡介自聚焦透鏡是一種折射率分布沿徑向漸變的柱狀光學透鏡，具有聚焦和成像功能。自聚焦透鏡的特點當光線在空氣中傳播遇到不同介質(zhì)時，由于介質(zhì)的折射率不同會改變其傳播方向。傳統(tǒng)透鏡是通過控制透鏡表面的曲率，利用產(chǎn)生的光程差使光線匯聚成一點。自聚焦透鏡與普通透鏡的區(qū)別在于，自聚焦透鏡材料折射率的分布沿徑向逐漸減小，能夠使沿軸向傳輸?shù)墓猱a(chǎn)生連續(xù)折射，從而實現(xiàn)出射光線平滑且連續(xù)的匯聚到一點。G-LENS長度計算公式：2*P=z*2*3.1415*0.25（p）=0.328(980um處)*z,G-lens,10,不同節(jié)距自聚焦透鏡中的傳播軌跡自聚焦透鏡的主要參數(shù)節(jié)距：在自聚焦透鏡中，光束沿正弦軌跡傳播完成一個正弦波周期的長度即稱為一個節(jié)距。透鏡長度：自聚焦透鏡透鏡兩端中心軸線間的距離。常數(shù)A：自聚焦透鏡的折射率分布常數(shù)。數(shù)值孔徑（N.A.）：,G-lens,11,G-Lens,12,自聚焦透鏡的應(yīng)用準直：對于1/4節(jié)距的自聚焦透鏡，當匯聚光從自聚焦透鏡一端面輸入時，經(jīng)過自聚焦透鏡后會轉(zhuǎn)變成平行光線聚焦：對于1/4節(jié)距的自聚焦透鏡，當從一端面輸入一束平行光時，經(jīng)過自聚焦透鏡后光線會匯聚在另一端面上兩個自聚焦透鏡分別用做準直和聚焦，這樣我們可在兩個自聚焦透鏡之間加入多種光學器件,自聚焦透鏡的應(yīng)用,13,區(qū)別？,問題點:為什么要分別使用C-lens和G-lens？C-Lens可通過增大端面曲率半徑來增加工作距離，比G-Lens改變參數(shù)相對容易，長工作距離應(yīng)用中具有優(yōu)勢，而在普通應(yīng)用中，也因其成本優(yōu)勢受到歡迎。只是Filter型WDM中，需要在透鏡的端面粘貼濾波片，Grin-Lens端面為平面易于貼片。G-lens由于光路的矯正作用，可以有效減少像差，當光纖NA比較大時，首選G-lens，可以有效降低IL）。,14,Pigtail,8度面研磨的作用:增大RL。RL與斜面傾角有一定的關(guān)系,當傾角為0時,RL為18dB,當傾角為8度時,RL可達到60dB,15,Collimator原理：光纖準直器的作用;將光纖輸出的束腰半徑較小而發(fā)散角較大近似高斯光束轉(zhuǎn)化為腰斑較大而發(fā)散角較小的光束以增加對軸向間距的容查，從而提高光纖與光纖之間的耦合效率.這樣可使兩準直器之間保持較長的距離，可以插入光學元件以實現(xiàn)器件性能。,Collimator原理？,16,Collimator有什么用？,Collimator作用：耦合：兩個準直器相互耦合，再在準直器間插入各種功能片，便形成了我們各式器件耦合對準直器要求程度一般不高，對準直器輸出光斑的形狀，橢圓度，甚至準直度都沒有嚴格的需求。只要滿足IL標準，搭配適合的功能模塊，就能組合成想要的器件。也因為對光斑質(zhì)量要求不高，通過透鏡的靈活使用，在調(diào)試的過程中可以事半功倍。如：不同光纖耦合；長工作距離耦合；小封裝時選用mini透鏡等,17,Collimator有什么用？,Collimator作用：自由輸出(大部分公司的自由輸出Collimator，應(yīng)用到下一個公司的時候也是為了方便耦合而設(shè)計)當Collimator用作光纖輸出頭時，對光束質(zhì)量的要求一般非常高；那何為光束質(zhì)量？,18,高斯光束,Collimator關(guān)注的參數(shù)和性能,19,Collimator關(guān)注的參數(shù)和性能,如何定義一條完整的高斯光束：1.束腰位置：光斑絕對平行處到lens端面的距離2.束腰直徑：光斑絕對平行處光斑的大小3.發(fā)散角：一對漸近線的夾角，計算式是：2*波長/（3.1415926*束腰半徑）4.能量分布：5.M2：定義了實際束腰大小，位置與理論束腰大小，位置的比值。用于衡量實際輸出光束質(zhì)量與TEM00（基膜）的比值。,20,能量分布均勻,能量分布不均勻,光斑能量分布,21,M2,22,1.束腰半徑越小，光斑發(fā)散越快；束腰半徑越大，光斑發(fā)散越慢。（準直器與光纖的區(qū)別，選用準直器耦合的原因）2.長工作距離（意味著在更長的傳輸距離里高斯光束仍近似成平行光）的準直器，必然要把光斑做大，透鏡相應(yīng)要加長加粗。,小結(jié),23,基本要求：1.波長2.光纖類型3.透鏡類型（C-lensorG-lens）4.外封方式（玻管or鍍金管）5.外封尺寸（大，普通，Mini）,做一款Collimator需要提供的條件,24