專利名稱：用于光纖束特性測量的光學(xué)適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)元件，具體為一種光學(xué)適配器，可用于光纖傳象束和傳光束(統(tǒng)稱光纖束)的光譜透過率、白光透過率及數(shù)值孔徑的測量。
根據(jù)圖1和光纖束數(shù)值孔徑的公式NA＝nOSinθc＝n21-n22]]>可知當(dāng)人射光的入射角θi＞θc＝Sin－1(NA／nO)時，它將成為輻射模而不能在光纖中傳輸。也就是說，只有當(dāng)θi＜θc的入射光才能在光纖中傳輸。另外，即使小于θc的入射光其入射度θi不同，在光纖中激勵的傳輸導(dǎo)模也不同，而不同導(dǎo)模的傳輸損耗是不同的。一般來說，低階模傳輸損耗小，高階模損耗大，也就是說，入射光孔徑角的大小將直接影響光纖束透過率的測量結(jié)果。當(dāng)入射光孔徑角偏大時，尤其是當(dāng)θi＞θc時，透過率將偏小，而用準(zhǔn)直光(θi＝0)測量時，透過率偏大。在測量光纖束的數(shù)值孔徑時，也必須保證θi＞θc，否則測量得到的數(shù)值孔徑值將會偏小。因此測量光纖束透過率和數(shù)值孔徑時都必須限定入射光孔徑角。
目前在光纖束透過率測量中大都忽略了入射光孔徑角與光纖束數(shù)值孔徑之間的關(guān)系。國內(nèi)某些單位采用準(zhǔn)值光源的一般光學(xué)元件透過率的測量方法，但所測光纖束透過率偏大。國外的一些報(bào)道中，例如1979年8月27～30日在美國加州San Diego召開的成像儀器工程師學(xué)會專題會第23屆年會上發(fā)表的“相干纖維光學(xué)測試技術(shù)”(Coherent Fiber Qptics Test Techniques)一文及美國政府AD報(bào)告(AD－881 276／0)中“改進(jìn)的光纖束研究進(jìn)展”(Σ xploratory Development of Improved Optical Fiper Bundles)一文中提到光纖束透過率時，雖然采用了非準(zhǔn)直光，但也未涉及入射光孔徑角的影響，因而使其測量結(jié)果存在一定誤差。
本實(shí)用新型的目的在于為避免上述不足而設(shè)計(jì)的用于光纖束特性測量的光學(xué)適配器。為保證測量光纖束透過率時入射光孔徑角與光纖束數(shù)值孔徑相匹配，測量光纖束數(shù)值孔徑時，保證入射光孔徑角大于光纖束數(shù)值孔徑相對應(yīng)的角度θc，從而克服現(xiàn)有測量技術(shù)中所帶來的原理誤差，同時又可使光源探測器，光源－光纖束之間的耦合方便及可靠。
本實(shí)用新型的目的是通過以下措施達(dá)到將兩個長度為四分之一周期的自聚焦透鏡分別安裝在兩個套筒內(nèi)的一端，兩個套筒相互連接成一體。在兩套筒內(nèi)，兩個自聚焦透鏡之間裝有固定套，套筒一端連接有耦合器，兩個套筒各自一端裝有壓片。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做詳細(xì)說明圖1是光線入射角與光纖數(shù)值孔徑的關(guān)系示意圖圖2是光學(xué)適配器結(jié)構(gòu)圖圖3是使用本方案實(shí)施例的光路圖將兩個自聚焦透鏡L1和L2分別安裝在套筒B1和B2內(nèi)的一端，裝配時應(yīng)保證它們有較高的同心度。兩個套筒的直徑與長度均視需要適當(dāng)選擇，自聚焦透鏡L1和L2的長度均為四分之一周期。透鏡L1的數(shù)值孔徑可任意選取，但透鏡L2的數(shù)值孔徑應(yīng)與待測光纖束數(shù)值孔徑相等或近似。實(shí)際上L1和L2的數(shù)值孔徑不同，其周期不同，因而焦距也不同。但這只對L1前端面上入射光斑直徑與L2后端面上出射光斑直徑的比值有影響，而對L2的出射光孔徑角無影響。因此只要L2的數(shù)值孔徑等于或近似于光纖束的數(shù)值孔徑就一定會保證所要求的測量條件使光纖束的入射光孔徑角與光纖束數(shù)值孔徑向匹配。
采用本實(shí)用新型的光學(xué)適配器不僅保證了測量條件合理，使用方便，而且容易保證較精確的重復(fù)定位，當(dāng)采用顯微物鏡來保證上述孔徑角匹配的條件時，必須保證入射到顯微物鏡的光束孔徑大于顯微物鏡的有效孔徑及測量中光纖束入射端面或光電探測器端面必須處于顯微物鏡后焦點(diǎn)附近，即必須準(zhǔn)確定位。而當(dāng)測量不同數(shù)值孔徑的光纖束時必須更換相應(yīng)的顯微物鏡，這樣因其焦距改變，必須大幅度地調(diào)整光纖束入射端面和探測器端面的位置，這為光纖束端面和探測器端面的定位帶來一定的困難，而采用本方案的光學(xué)適配器則方便得多。由于四分之一周期自聚焦透鏡L1L2的焦點(diǎn)在其兩端面上，因此只需保證入射光斑位于L1前端面中心，則出射光斑必定位于L2的后端面中心，測量時光纖束入射端面和探測器端面只要頂在L2后端面的壓片13上且與L2基本同心即能保證較精確的重復(fù)定位。保證入射光斑位于L1前端面中心的條件只要該光學(xué)適配器與市場上已有的三維或五維維調(diào)架相配合即能實(shí)現(xiàn)。兩個套筒B1B2的連接方式可采用螺紋或其它方式。如果被測光纖束的數(shù)值孔徑改變，只需更換套筒B2(內(nèi)裝所需數(shù)值孔徑的自聚焦透鏡)即可，不需調(diào)整其它任何部分。
圖4是采用本實(shí)用新型實(shí)施例的光路示意圖。其中光學(xué)適配器的兩個套筒B1B2外徑為6mm，自聚焦透鏡L1L2的直徑為1.8mm和2.0mm。使用時將光學(xué)適配器插入微調(diào)架的孔中。測量時可將光纖束端面和光電探測頭插入耦合器件15即可。套筒14用來固定自聚焦透鏡，以免軸向竄動。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，不僅能克服現(xiàn)有光纖束特性測量技術(shù)中存在的原理誤差，而且使光源一探測器、光源一光束之間的耦合方便及可靠。該實(shí)用新型也適用于光纖束數(shù)值孔徑等其它性能參數(shù)的測量。


1－溴鎢燈2－聚光鏡3－可變光闌4－濾光片盤5－步進(jìn)電機(jī)6－準(zhǔn)直透鏡7－調(diào)制盤8－調(diào)制電機(jī)9－小孔光闌10－五維微調(diào)架11－光學(xué)適配器12－壓片13－壓片14－固定套筒15－耦合器件L1L2－自聚焦透鏡 B1B2－套筒。
權(quán)利要求1.一種用于光纖束特性測量的光學(xué)適配器，其特征在于將兩個長度為四分之一周期的自聚焦透鏡L1L2分別安裝在兩個套筒B1B2的一端，兩個套筒相互連成一體。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)適配器，其特征在于為測量不同數(shù)值孔徑的光纖束將套筒B2設(shè)計(jì)為可更換的，使其中L2的NA與光纖束數(shù)值孔徑近似相等。
專利摘要本實(shí)用新型為一種光纖束特性測量的光學(xué)適配器，用于光纖傳象束和傳光束的光譜透過率、白光透過率及數(shù)值孔徑的測量，它將兩個套筒內(nèi)各自安裝自聚焦透鏡后連接在一起，從而保證測量光纖束透過率時入射光孔徑角與光纖束數(shù)值孔徑相匹配。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、不僅能克服現(xiàn)有光纖束特性測量技術(shù)中存在的原理誤差，而且使光源一探測器、光源一光纖束之間的耦合方便且可靠。
文檔編號G01M11/02GK2090539SQ9120125
公開日1991年12月11日 申請日期1991年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月28日
發(fā)明者孫雨南, 秦秉坤, 吳秀玲 申請人:北京理工大學(xué)