一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统的制作方法

1.本发明涉及光纤耦合技术领域，具体的说是一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统。


背景技术：

2.光纤耦合装置，是用于实现自由空间光信号分路/合路，或用于延长光纤链路的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到。各种自由空间光纤耦合装置大都是靠后端参考与前端小孔光阑进行粗略参考的自由空间光纤耦合调节技术，在光纤出射端采用功率计进行功率参考调节。传统的自由空间光纤耦合装置，系统耦合效率稳定也较差。
3.然而，传统的自由空间光纤耦合装置在实际操作中，用于调节光线的光阑大都是固定安置的，这样当透镜发生变化时，光阑同透镜之间的合适间距也会发生变化，从而影响光阑对光线的调节作用；同时，操作过程会产生一些杂散光与不需要的光，容易对定量过程造成一定的干扰；同时，传统的透镜在固定安置时，大都需要一些螺栓零件来进行固定操作，从而显得较为麻烦；此外，使用时，取样镜和反光镜大都是事先固定设定好的，但在长期的操作过程中，反光镜由于受到各种外界的影响，对光线的反射角度容易产生一些微小的偏差，导致耦合效率下降，对于一些应用会对探测结果造成不必要的误差影响，特别是对于光纤纤芯比较小的情形的传统自由空间光纤耦合装置，耦合效率更是失之毫厘谬以千里。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的问题，本发明提供了一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，包括安置台，所述安置台上设有支撑机构，所述安置台上设有透镜机构，所述安置台上设有光阑机构，所述光阑机构上设有光纤，所述安置台上设有取光机构，所述取光机构上设有调节机构，所述安置台上设有检测机构；
6.所述光阑机构包括支板，所述安置台上固定连接有两块支板，所述安置台上固定连接有凸块，所述支板上设有旋钮，所述旋钮延伸至支板内部且连接有第一齿轮，所述第一齿轮上啮合有第二齿轮，且所述第一齿轮的直径小于第二齿轮，所述第二齿轮上固定连接有第一丝杆，所述第一丝杆转动连接于凸块内部，所述安置台和凸块上共同滑动连接有可变光阑，且所述第一丝杆螺纹连接于可变光阑内部。
7.具体的，所述支撑机构包括支杆，所述安置台上固定连接有多个支杆，所述支杆上固定连接有支座。
8.具体的，所述透镜机构包括固定板，所述安置台上固定连接有两块固定板，所述固定板上设有固定座，所述固定座上固定连接有卡环，所述卡环上设有透镜主体，所述固定座上滑动连接有压块，所述压块上固定连接有卡杆，所述卡杆滑动连接于固定座内部，且所述
卡杆卡合于固定板，所述压块上固定连接有弹簧，所述弹簧缠绕于卡杆，且所述弹簧固定连接于固定座内部，其中一个所述透镜主体上设有光纤，所述光纤贯通于其中一块支板。
9.具体的，所述取光机构包括护罩，所述安置台上卡合有护罩，所述安置台上固定连接有滤光分光器，所述滤光分光器上固定连接有调节座，所述调节座上转动连接有转轴，所述转轴上固定连接有取样镜，所述安置台上设有两个反射镜，所述调节机构包括转块，所述调节座上设有转块，所述转块延伸至调节座内部且连接有第三齿轮，所述第三齿轮上啮合有第四齿轮，所述第四齿轮上固定连接有第二丝杆，所述调节座内部滑动连接有抵杆，所述第二丝杆螺纹连接于抵杆内部，所述抵杆的端部呈弧状，所述转轴上缠绕有扭簧，且所述扭簧固定连接于取样镜和调节座。
10.具体的，所述检测反馈机构包括安置框，所述安置台上设有安置框，所述安置框上安装有中性密度衰减片，其中一块所述支板上安装有光强分布探测器主体。
11.本发明的有益效果是：
12.(1)本发明所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，使用时，将光阑机构设于安置台上，通过光阑机构，从而方便在操作过程中能够根据实际情况对光阑同透镜之间的间距进行合适的调节，使得光阑得以始终保持对光线适当的调控作用；即：实际操作中，当透镜组件发生变化时，根据实际情况，使用者可手动对旋钮进行转动，旋钮转动带动第一齿轮转动，第一齿轮转动带动第二齿轮转动，第二齿轮转动带动第一丝杆转动，随着第一丝杆的转动，就会驱动可变光阑进行移动，令可变光阑靠近或者远离透镜组件，从而方便在操作过程中能够根据实际情况对可变光阑同透镜组件之间的间距进行适当的调节。
13.(2)本发明所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，使用时，将透镜机构设于安置台上，通过透镜机构，从而能够方便快速的对透镜组件进行安装更换，而无需螺栓等装配零件，使得使用更加方便；即：实际操作中，使用者可手动握住固定座并对其上的两个压块进行按压，则压块受压产生移动，进而带动卡杆一起移动，弹簧同时被压缩，直至令卡杆回缩进固定座内部，接着，再将固定座安插进固定板内部，然后再松开压块，则在弹簧的作用下，卡杆就会自动卡合进固定板内部，对固定座和其上的透镜主体进行固定安置，从而能够方便快速的对透镜主体进行安装更换，而无需螺栓等装配零件，使得使用更加方便。
14.(3)本发明所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，使用时，将取光机构设于安置台上，将调节机构设于取光机构上，通过取光机构和调节机构的配合，从而方便根据实际情况对取样镜主体的取样角度进行微调，使得在反射镜主体受到影响时，能够对反射镜主体的反射角度进行调节，避免对检测结果造成较大的误差；即：实际操作中，使用者可将护罩拆卸下来，根据实际情况，可对转块进行转动，则转块转动带动第三齿轮转动，第三齿轮转动带动第四齿轮转动，第四齿轮转动带动第二丝杆转动，随着第二丝杆的转动，就会驱动抵杆在调节座内部移动，进而对取样镜进行抵触推动，令取样镜绕着转轴产生偏转，同时在扭簧的作用下，令取样镜始终贴合于抵杆，则取样镜的角度就会逐渐产生偏转，这样反射镜的反射角度也会随之变化，从而方便根据实际情况对取样镜的取样角度进行微调，使得在反射镜受到影响时，能够对反射镜的反射角度进行调节，避免对强度探测结果造成不必要的误差。
15.(4)本发明所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，使用时，入射光被取样镜分两路，高透射与低反射，反射部分用于参考辅助；透射部分经滤光分光器送入光纤耦合前端，由光纤端面位置的回射光经透镜组等元件送入光强分布探测器主体进行定量监测反馈；同时，通过这种方式进行排列组合的机构具有较高的耦合传输效率的稳定的耦合效率保持能力。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
17.图1为本发明提供的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统的一种较佳实施例的整体结构示意图；
18.图2为本发明的安置台、透镜机构与光阑机构的连接结构示意图；
19.图3为本发明的透镜机构的结构示意图；
20.图4为本发明的安置台、取光机构与调节机构的连接结构示意图；
21.图5为图1所示的a部结构放大示意图；
22.图6为图2所示的b部结构放大示意图；
23.图7为图4所示的c部结构放大示意图。
24.图中：1、安置台；2、支撑机构；201、支杆；202、支座；3、透镜机构；301、透镜主体；302、固定座；303、固定板；304、压块；305、卡杆；306、弹簧；307、卡环；4、光阑机构；401、支板；402、凸块；403、旋钮；404、第一齿轮；405、第二齿轮；406、第一丝杆；407、可变光阑；5、光纤；6、取光机构；601、护罩；602、滤光分光器；603、调节座；604、取样镜；605、反射镜；606、转轴；7、调节机构；701、转块；702、第三齿轮；703、第四齿轮；704、第二丝杆；705、抵杆；706、扭簧；8、检测反馈机构；801、安置框；802、中性密度衰减片；803、光强分布探测器主体。
具体实施方式
25.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
26.如图1-图7所示，本发明所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统包括安置台1，所述安置台1上设有支撑机构2，所述安置台1上设有透镜机构3，所述安置台1上设有光阑机构4，所述光阑机构4上设有光纤5，所述安置台1上设有取光机构6，所述取光机构6上设有调节机构7，所述安置台1上设有检测反馈机构8；
27.所述光阑机构4包括支板401，所述安置台1上固定连接有两块支板401，所述安置台1上固定连接有凸块402，所述支板401上设有旋钮403，所述旋钮403延伸至支板401内部且连接有第一齿轮404，所述第一齿轮404上啮合有第二齿轮405，且所述第一齿轮404的直径小于第二齿轮405，所述第二齿轮405上固定连接有第一丝杆406，所述第一丝杆406转动连接于凸块402内部，所述安置台1和凸块402上共同滑动连接有可变光阑407，且所述第一丝杆406螺纹连接于可变光阑407内部；使用时，将所述光阑机构4设于安置台1上，通过所述光阑机构4，从而方便在操作过程中能够根据实际情况对光阑同透镜之间的间距进行合适的调节，使得光阑得以始终保持对光线适当的调控作用；即：实际操作中，当透镜组件发生变化时，根据实际情况，使用者可手动对所述旋钮403进行转动，所述旋钮403转动带动第一
齿轮404转动，所述第一齿轮404转动带动第二齿轮405转动，所述第二齿轮405转动带动第一丝杆406转动，随着所述第一丝杆406的转动，就会驱动所述可变光阑407进行移动，令所述可变光阑407靠近或者原理透镜组件，从而方便在操作过程中能够根据实际情况对所述可变光阑407同透镜组件之间的间距进行合适的调节，使得所述可变光阑407得以始终保持对光线适当的调控作用；同时可辅助初步耦合进行定性参考，另一个特殊的作用则是辅助前端耦合定量检测装置对回射光与杂散光的限制。
28.具体的，所述支撑机构2包括支杆201，所述安置台1上固定连接有多个支杆201，所述支杆201上固定连接有支座202；使用时，通过所述支杆201和支座202，方便对整个装置起到固定安置的作用。
29.具体的，所述透镜机构3包括固定板303，所述安置台1上固定连接有两块固定板303，所述固定板303上设有固定座302，所述固定座302上固定连接有卡环307，所述卡环307上设有透镜主体301，所述固定座302上滑动连接有压块304，所述压块304上固定连接有卡杆305，所述卡杆305滑动连接于固定座302内部，且所述卡杆305卡合于固定板303，所述压块304上固定连接有弹簧306，所述弹簧306缠绕于卡杆305，且所述弹簧306固定连接于固定座302内部，其中一个所述透镜主体301上设有光纤5，所述光纤5贯通于其中一块支板401；使用时，将所述透镜机构3设于安置台1上，通过所述透镜机构3，从而能够方便快速的对透镜组件进行安装更换，而无需螺栓等装配零件，使得使用更加方便；即：实际操作中，使用者可手动握住所述固定座302并对其上的两个压块304进行按压，则所述压块304受压产生移动，进而带动所述卡杆305一起移动，所述弹簧306同时被压缩，直至令所述卡杆305回缩进固定座302内部，接着，再将所述固定座302安插进固定板303内部，然后再松开所述压块304，则在所述弹簧306的作用下，所述卡杆305就会自动卡合进固定板303内部，对所述固定座302和其上的透镜主体301进行固定安置，从而能够方便快速的对透镜主体301进行安装更换，而无需螺栓等装配零件，使得使用更加方便。
30.具体的，所述取光机构6包括护罩601，所述安置台1上卡合有护罩601，所述安置台1上固定连接有滤光分光器602，所述滤光分光器602上固定连接有调节座603，所述调节座603上转动连接有转轴606，所述转轴606上固定连接有取样镜604，所述安置台1上设有两个反射镜605，所述调节机构7包括转块701，所述调节座603上设有转块701，所述转块701延伸至调节座603内部且连接有第三齿轮702，所述第三齿轮702上啮合有第四齿轮703，所述第四齿轮703上固定连接有第二丝杆704，所述调节座603内部滑动连接有抵杆705，所述第二丝杆704螺纹连接于抵杆705内部，所述抵杆705的端部呈弧状，所述转轴606上缠绕有扭簧706，且所述扭簧706固定连接于取样镜604和调节座603；使用时，将所述取光机构6设于安置台1上，将所述调节机构7设于取光机构6上，通过所述取光机构6和调节机构7的配合，从而方便根据实际情况对取样镜主体的取样角度进行微调，使得在反射镜主体受到影响时，能够对反射镜主体的反射角度进行调节，避免对检测结果造成较大的误差；即：实际操作中，使用者可将所述护罩601拆卸下来，根据实际情况，可对所述转块701进行转动，则所述转块701转动带动第三齿轮702转动，所述第三齿轮702转动带动第四齿轮703转动，所述第四齿轮703转动带动第二丝杆704转动，随着所述第二丝杆704的转动，就会驱动所述抵杆705在调节座603内部移动，进而对所述取样镜604进行抵触推动，令所述取样镜604绕着转轴606产生偏转，同时在所述扭簧706的作用下，令所述取样镜604始终贴合于抵杆705，则所
述取样镜604的角度就会逐渐产生偏转，这样所述反射镜605的反射角度也会随之变化，从而方便根据实际情况对所述取样镜604的取样角度进行微调，使得在所述反射镜605受到影响时，能够对所述反射镜605的反射角度进行调节，避免对探测结果造成不必要的误差。
31.具体的，所述检测反馈机构8包括安置框801，所述安置台1上设有安置框801，所述安置框801上安装有中性密度衰减片802，其中一块所述支板401上安装有光强分布探测器主体803；使用时，经所述反射镜605反射的取样光会通过相应的可变光阑407和透镜主体301，进而通过所述安置框801上的中性密度衰减片802，最终进入所述光强分布探测器主体803内部，通过所述光强分布探测器主体803进行相应的探测工作。
32.本发明在使用时，首先，通过支杆201和支座202，方便对整个装置起到固定安置的作用；实际操作中，使用者可手动握住固定座302并对其上的两个压块304进行按压，则压块304受压产生移动，进而带动卡杆305一起移动，弹簧306同时被压缩，直至令卡杆305回缩进固定座302内部，接着，再将固定座302安插进固定板303内部，然后再松开压块304，则在弹簧306的作用下，卡杆305就会自动卡合进固定板303内部，对固定座302和其上的透镜主体301进行固定安置，从而能够方便快速的对透镜主体301进行安装更换，而无需螺栓等装配零件，使得使用更加方便；而当透镜主体301发生变化时，根据实际情况，使用者可手动对旋钮403进行转动，旋钮403转动带动第一齿轮404转动，第一齿轮404转动带动第二齿轮405转动，第二齿轮405转动带动第一丝杆406转动，随着第一丝杆406的转动，就会驱动可变光阑407进行移动，令可变光阑407靠近或者原理透镜组件，从而方便在操作过程中能够根据实际情况对可变光阑407同透镜组件之间的间距进行合适的调节，使得可变光阑407得以始终保持对光线适当的调控作用；同时，使用者可将护罩601拆卸下来，根据实际情况，可对转块701进行转动，则转块701转动带动第三齿轮702转动，第三齿轮702转动带动第四齿轮703转动，第四齿轮703转动带动第二丝杆704转动，随着第二丝杆704的转动，就会驱动抵杆705在调节座603内部移动，进而对取样镜604进行抵触推动，令取样镜604绕着转轴606产生偏转，同时在扭簧706的作用下，令取样镜604始终贴合于抵杆705，则取样镜604的角度就会逐渐产生偏转，这样反射镜605的反射角度也会随之变化，从而方便根据实际情况对取样镜604的取样角度进行微调，使得在反射镜605受到影响时，能够对反射镜605的反射角度进行调节，避免对探测结果造成较大的误差；实际操作时，入射光被取样镜604分两路，高透射与低反射，反射部分用于参考辅助；透射部分经滤光分光器602送入光纤耦合前端，由光纤端面位置的回射光经透镜组等元件送入光强分布探测器主体803进行定量监测反馈；同时，通过这种方式进行排列组合的机构具有较高的耦合传输效率的稳定的耦合效率保持能力。
33.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
34.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，其特征在于，包括安置台(1)，所述安置台(1)上设有支撑机构(2)，所述安置台(1)上设有透镜机构(3)，所述安置台(1)上设有光阑机构(4)，所述光阑机构(4)上设有光纤(5)，所述安置台(1)上设有取光机构(6)，所述取光机构(6)上设有调节机构(7)，所述安置台(1)上设有监测反馈机构(8)；所述光阑机构(4)包括支板(401)，所述安置台(1)上固定连接有两块支板(401)，所述安置台(1)上固定连接有凸块(402)，所述支板(401)上设有旋钮(403)，所述旋钮(403)延伸至支板(401)内部且连接有第一齿轮(404)，所述第一齿轮(404)上啮合有第二齿轮(405)，且所述第一齿轮(404)的直径小于第二齿轮(405)，所述第二齿轮(405)上固定连接有第一丝杆(406)，所述第一丝杆(406)转动连接于凸块(402)内部，所述安置台(1)和凸块(402)上共同滑动连接有可变光阑(407)，且所述第一丝杆(406)螺纹连接于可变光阑(407)内部。2.根据权利要求1所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，其特征在于：所述支撑机构(2)包括支杆(201)，所述安置台(1)上固定连接有多个支杆(201)，所述支杆(201)上固定连接有支座(202)。3.根据权利要求1所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，其特征在于：所述透镜机构(3)包括固定板(303)，所述安置台(1)上固定连接有两块固定板(303)，所述固定板(303)上设有固定座(302)，所述固定座(302)上固定连接有卡环(307)，所述卡环(307)上设有透镜主体(301)。4.根据权利要求3所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，其特征在于：所述固定座(302)上滑动连接有压块(304)，所述压块(304)上固定连接有卡杆(305)，所述卡杆(305)滑动连接于固定座(302)内部，且所述卡杆(305)卡合于固定板(303)。5.根据权利要求4所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，其特征在于：所述压块(304)上固定连接有弹簧(306)，所述弹簧(306)缠绕于卡杆(305)，且所述弹簧(306)固定连接于固定座(302)内部。6.根据权利要求3所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，其特征在于：其中一个所述透镜主体(301)上设有光纤(5)，所述光纤(5)贯通于其中一块支板(401)。7.根据权利要求1所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，其特征在于：所述取光机构(6)包括护罩(601)，所述安置台(1)上卡合有护罩(601)，所述安置台(1)上固定连接有滤光分光器(602)，所述滤光分光器(602)上固定连接有调节座(603)，所述调节座(603)上转动连接有转轴(606)，所述转轴(606)上固定连接有取样镜(604)，所述安置台(1)上设有两个反射镜(605)。8.根据权利要求7所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，其特征在于：所述调节机构(7)包括转块(701)，所述调节座(603)上设有转块(701)，所述转块(701)延伸至调节座(603)内部且连接有第三齿轮(702)，所述第三齿轮(702)上啮合有第四齿轮(703)，所述第四齿轮(703)上固定连接有第二丝杆(704)，所述调节座(603)内部滑动连接有抵杆(705)，所述第二丝杆(704)螺纹连接于抵杆(705)内部。9.根据权利要求8所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，其特征在于：所述抵杆(705)的端部呈弧状，所述转轴(606)上缠绕有扭簧(706)，且所述扭簧
(706)固定连接于取样镜(604)和调节座(603)。10.根据权利要求1所述的一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，其特征在于：所述检测反馈机构(8)包括安置框(801)，所述安置台(1)上设有安置框(801)，所述安置框(801)上安装有中性密度衰减片(802)，其中一块所述支板(401)上安装有光强分布探测器主体(803)。

技术总结
本发明涉及光纤耦合技术领域，具体的说是一种基于耦合端多模态定量自由空间高效光纤耦合系统，包括安置台，所述安置台上设有支撑机构，所述安置台上设有透镜机构，所述安置台上设有光阑机构，所述光阑机构上设有光纤，所述安置台上设有取光机构，所述取光机构上设有调节机构，所述安置台上设有检测机构；通过光阑机构，方便对光阑同透镜间的距离进行调节；通过透镜机构，方便快速对透镜组件进行安装更换；通过取光机构和调节机构，方便对取样镜主体的角度微调，在反射镜主体受影响时，能够对反射镜主体的反射角进行调节；通过强度分布传感器的定量位置反馈与入纤耦合效率进行实时定量监测反馈，以定量的方式辅助耦合端提高光能入纤有效利用率。能入纤有效利用率。能入纤有效利用率。


技术研发人员：侯国辉 侯国利 刘友兰 侯利艳
受保护的技术使用者：深圳市笨辉光电科技有限公司
技术研发日：2022.03.24
技术公布日：2022/5/25