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C-lens光纖準直器點精度最佳化

釋出時間 ·✘•◕✘:2022-09-26 10:44:03

目前很多系統中常需要利用旋轉聯結器傳輸轉動訊號╃₪✘│₪,但是由於頻寬問題╃₪✘│₪,現有的電滑動環已經不再適用轉動訊號傳輸╃₪✘│₪,出現“傳輸瓶頸”問題▩₪│☁✘。由於光訊號具有大頻寬╃✘、抗電磁干擾╃✘、無接觸損耗以及傳輸速率快等特點╃₪✘│₪,光纖旋轉傳輸技術成為解決該問題的最佳手段▩₪│☁✘。傳統的光纖旋轉聯結器是共軸的╃₪✘│₪,可以傳輸一路或者多路光訊號╃₪✘│₪,其特點是光器件光軸與互連器件中心軸重合╃₪✘│₪,因此被稱為同軸光纖旋轉聯結器▩₪│☁✘。

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  隨著光纖旋轉聯結器應用的日益廣泛╃₪✘│₪,在應用中發現當中心軸位置被用來傳輸氣體╃✘、油或他化學物質等介質時╃₪✘│₪,便不能作為訊號光束的傳輸通道╃₪✘│₪,於是為了實現介質和光訊號的同時傳輸╃₪✘│₪,離軸光纖旋轉聯結器應運而生╃₪✘│₪,它的適應性更強╃₪✘│₪,應用範圍更加廣泛╃₪✘│₪,例如雷達在訊號傳輸過程中需要伴隨高壓氣體傳輸╃₪✘│₪,此時高壓氣體傳輸通道位於器件中心軸╃₪✘│₪,使得光束不能沿著器件的中心軸傳輸▩₪│☁✘。其中光纖準直器作為光纖旋轉聯結器中核心光器件╃₪✘│₪,其效能直接決定光纖旋轉聯結器的效能╃₪✘│₪,因此研究光纖準直器的效能就顯得尤為重要╃₪✘│₪,目前最常用的是 C-lens光纖準直器( 簡稱C-lens) ╃₪✘│₪,因此研究C-lens對於提高光訊號旋轉傳輸效率具有重要的意義▩₪│☁✘。C-lens主要引數有插入損耗╃✘、回波損耗和點精度▩₪│☁✘。其中前兩項是通過後期測試得到的╃₪✘│₪,而點精度是取決於準直器製作時的精度╃₪✘│₪,需要著重研究╃₪✘│₪,點精度是指出射光束與準直器軸線的夾角╃₪✘│₪,它是由尾纖和透鏡端面的傾斜引起的▩₪│☁✘。一般 C-lens的點精度α< 1╃₪✘│₪,且用於固定端的連線╃₪✘│₪,能夠滿足實際光訊號耦合需要╃₪✘│₪,因而對它的研究比較少╃₪✘│₪,然而在光纖旋轉聯結器等需要光訊號旋轉傳輸的場合╃₪✘│₪,點精度將引起光訊號耦合的角向偏差如圖 1 所示,0.3°的角向偏差引起損耗約為10dB╃₪✘│₪,這增加了光纖旋轉聯結器的裝配難度╃₪✘│₪,所以有必要對 C-lens的點精度進行最佳化▩₪│☁✘。

圖片3.png

  目前╃₪✘│₪,點精度的最佳化方法大致分為三類:

  (1)透過額外的器件進行補償╃₪✘│₪,即在尾纖和準直物鏡之間或在準直物鏡之後加入楔片或楔片組╃₪✘│₪,或是給準直器加上外套筒╃₪✘│₪,使出射光與外套筒平行╃₪✘│₪,但由於這一方法增加了額外的零件使裝配變得複雜╃₪✘│₪,並提高了成本▩₪│☁✘。

  (2)使尾纖與透鏡軸向錯位或改變尾纖的入射角度╃₪✘│₪,這種方法需要特殊的套筒╃✘、在結構上非對稱╃₪✘│₪,不便於加工▩₪│☁✘。

  (3)改變準直透鏡的引數╃₪✘│₪,如減小光纖與透鏡折射率的差或是改變透鏡的傾斜角╃₪✘│₪,但這一方法對點精度的改善有限▩₪│☁✘。


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