【技術實現步驟摘要】
本申請總體上涉及一種grin光纖準直器的設計方法，主要用于高精度mems光纖傳感系統中，屬于光通信。
技術介紹
1、隨著光通信技術的發展，光纖器件在通信系統中的應用越來越廣泛。其中，光纖準直器是光纖通信中的關鍵器件之一，用于將光束從一根光纖傳輸到另一根光纖，起到準直和耦合的作用。光纖準直器是光無源器件中最常用的基礎性器件，有著不可替代的作用。目前常用的準直器一般采用的是具有梯度折射率的自聚焦透鏡（簡稱grin?lens），利用光纖、grin?lens和套管利用膠水耦合，在應用過程中會使得透鏡與尾纖之間的距離太近很難將參數調試到最佳，從而導致光路插損偏?大，回波損耗變大，具有一定的局限性，從而影響器件的性能；且grin?lens的成本較高，直徑尺寸很難做到0.15mm以內。隨著光纖傳感技術的不斷進步，光纖準直器的制造朝向降低構造的復雜型、縮小體積、降低成本方向發展，不斷大批量并能集成化生產。現有技術cn115698795a公開了一種光纖準直器，該光纖準直器采用g-lens技術，體積較大、成本較高，不適用于微型化和集成化的光子器件中。
2、因此，需要一種微型化的擴束準直光纖，尺寸可以達到微米級，實現將光束轉為準直光束，其體積小、性能穩定、制作成本低，以滿足微型化mems光纖傳感器的需求。
技術實現思路
1、針對現有技術中的光纖準直器的缺點，本申請提供一種grin光纖準直器的設計方法，grin?fiber作為一款多模光纖，其常規參數為na、衰減、帶寬等，這些參數不足以支撐其作
2、步驟一、根據所述grin光纖準直器的需求選擇一款grin光纖；比如選擇美國康寧50/125的漸變折射率光纖為案例；通過光纖折射率輪廓監測設備準確獲得grin光纖的剖面折射率，具體為截取三個點位的折射率，分別為芯層，包層以及軸心處折射率；grin光纖關于軸心點對稱，其沿著徑向方向各處的折射率不同，因此獲取三個點位的折射率，表征grin光纖的折射率情況?。
3、步驟二、通過獲取的折射率進行特定函數的擬合獲得grin光纖的準確的漸變常數；
4、步驟三、根據漸變常數計算grin光纖的節距p；
5、步驟四、根據得到的節距p設計grin光纖準直器模型，取0.25節距，搭建grin光纖準直器的光束傳播模型，計算出grin光纖準直器的工作參數；所述工作參數包括從grin光纖準直器出射光束的束腰位置和束腰大小。
6、本申請通過測算grin光纖的剖面折射率擬合漸變常數并計算出節距；采用光束傳播模型的方法計算出grin光纖準直器的理論工作距離即束腰位置。
7、在一個優選的實施中，所述步驟一中使用折射率輪廓監測設備測算其剖面折射率，其中漸變折射率光纖的折射率分布函數為：
8、n(r)=n0(1-g2r2/2)???????????????????????????（1）
9、其中r為漸變折射率光纖的半徑，n0為漸變光纖軸心折射率，g為漸變常數，n為折射率。
10、自聚焦常數是漸變折射率光纖的一個重要參數，進一步優選的，所述步驟二中還包括通過光纖折射率輪廓監測設備，可以得到其剖面折射率分布曲線，將該曲線數值關系代入公式1中可以擬合出漸變常數g。同時，可以用擬合得到的漸變常數g反算其剖面折射率分布曲線，驗證漸變常數g的準確性，為后續的光學模型計算可以提供誤差分析。
11、進一步優選的，所述根據漸變常數計算grin光纖的節距p包括：得到了漸變常數后，可以相應計算出漸變折射率光纖的節距p為：
12、p=2π/g?????????????????????????????????（2）
13、通過測算的節距進行準直器設計，一般取0.25節距；進一步優選的，所述搭建grin光纖準直器的光束傳播模型還包括：對grin光纖準直器進行傳輸矩陣建模通過理論計算可以得到grin光纖準直器的光束傳播模型m：
14、m=<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mrow><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><msub><mi>z</mi><mi>w</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mn>1</mn></mtd></mtr></mtable><mo>]</mo></mrow><mrow><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><msub><mi>n</mi><mn>1</mn></msub><mi>/</mi><msub><mi>n</mi><mn>0</mn></msub></mtd></mtr></mtable><mo>]</mo></mrow><mrow><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><mi>cos( gl)</mi></mtd><mtd><mi>sin(gl)/g</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>-gsin(gl)</mi></mtd><mtd><mi>c本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種Grin光纖準直器的設計方法，所述Grin光纖準直器由單模尾纖和Grin光纖組成；其特征在于，
2.根據權利要求1中所述的Grin光纖準直器的設計方法，其特征在于，所述步驟一中，通過光纖折射率輪廓監測設備準確獲得Grin光纖的剖面折射率包括，截取Grin光纖剖面上三個點位的折射率，分別為芯層，包層以及軸心處折射率。
3.根據權利要求1中所述的Grin光纖準直器的設計方法，其特征在于，所述步驟一中使用折射率輪廓監測設備測算其剖面折射率，其中漸變折射率光纖的折射率分布函數為：
4.根據權利要求3中所述的Grin光纖準直器的設計方法，其特征在于，所述步驟二中還包括通過光纖折射率輪廓監測設備，得到其剖面折射率分布曲線，將該曲線數值關系代入公式1中擬合出漸變常數。
5.根據權利要求1中所述的Grin光纖準直器的設計方法，其特征在于，所述根據漸變常數計算Grin光纖的節距P包括：再獲得漸變常數后，計算出漸變折射率光纖的節距P為：
6.根據權利要求1中所述的Grin光纖準直器的設計方法，其特征在于，所述步驟四中搭建Grin光纖
7.根據權利要求6中所述的Grin光纖準直器的設計方法，其特征在于，所述步驟四中根據所述光束傳播模型計算Grin光纖準直器的工作參數，還包括在傳播介質中高斯光束的束腰計算，通過高斯參數的q參數可以得到：
...【技術特征摘要】
1.一種grin光纖準直器的設計方法，所述grin光纖準直器由單模尾纖和grin光纖組成；其特征在于，
2.根據權利要求1中所述的grin光纖準直器的設計方法，其特征在于，所述步驟一中，通過光纖折射率輪廓監測設備準確獲得grin光纖的剖面折射率包括，截取grin光纖剖面上三個點位的折射率，分別為芯層，包層以及軸心處折射率。
3.根據權利要求1中所述的grin光纖準直器的設計方法，其特征在于，所述步驟一中使用折射率輪廓監測設備測算其剖面折射率，其中漸變折射率光纖的折射率分布函數為：
4.根據權利要求3中所述的grin光纖準直器的設計方法，其特征在于，所述步驟二中還包括通過光纖折射率輪廓監測設備，得到其剖面折射率分布曲線，將...
【專利技術屬性】
技術研發人員：凌晶芳，鐘少龍，袁碩，
申請(專利權)人：上海拜安傳感技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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