本发明涉及光纤耦合，特别是一种用于对可靠性要求高的环境中的光纤耦合组件系统。

背景技术：

空间光-光纤耦合技术中最早被人们关注的一种方案是空间光-透镜-单模光纤这一最简单的方案。1990年，美国麻省理工学院的林肯实验室提出了一种应用于fso通信领域的基于光纤章动的有源耦合方案，在接收光信号的同时让单模光纤起到位置误差传感器的作用。2007年，邓科对只考虑光学孔径衍射效应时空间平面光经单透镜耦合到单模光纤的耦合效率进行分析，得出平面波经单透镜耦合进单模光纤的理论耦合效率极限最大值为81.4％的结论。2011年，陈海涛等人对理想条件下光纤偏移引起的耦合效率衰落的理论分析。由于单模光纤芯径比多模光纤小很多，因此自由空间光束到单模光纤的耦合难度较大，关于该问题曾经有各种不同的解决方案。2002年，thomas weyrauch等完成了自适应光学空间光-光纤耦合实验，利用微机械变型镜校正波前，完成了单模光纤最大耦合效率达60％、多模达70％以上的系统搭建。2010年，hanling wu等人，利用泽尼克多项式模拟波前畸变，理论上验证了利用自适应光学器件校正多项式前3～20阶畸变可以高耦合效率。2013年，武汉大学的熊准等人也得出了与hanling wu类似的理论。此外，还有许多不同的空间光耦合方法被提出，2014年，carl m.weiner提出将多模光纤-单模光纤的过渡中加入一段锥形光纤的耦合方案。1.由于单模光纤耦合需要的位置和角度调节精度很高，通常的光纤耦合装置包括耦合组件、单模光纤、光纤接口和调节机制，耦合组件、光纤接口和调节机制被固定在机械结构上。这种装置容易受到外界干扰，一段时间后装置的耦合效率会下降。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有系统的问题，提供一种高可靠光纤耦合组件系统。该组件系统本发明具有结构简单、可靠性高、调整装配后无需后期维护的特点，在8-43℃的范围内耦合效率波动小于3.5％，可满足有高效率单模光纤耦合与高可靠性要求的航空航天、科研与工业生产等领域的要求。本发明的技术解决方案如下：一种高可靠光纤耦合组件系统，其特点在于，包括光楔组件、第一光纤耦合组件、第二光纤耦合组件和底座，所述的光楔组件由第一光楔、第二光楔被侧面螺钉通过盖板设置在所述的光楔支架中构成，所述的第一光纤耦合组件和第二光纤耦合组件均包括fc光纤接头、光纤耦合头和耦合头底座，所述的光纤耦合头被螺钉设置在所述的耦合头底座中，在所述的底座上沿激光前进方向同光轴地依次设置所述的第一光纤耦合组件、光楔组件和第二光纤耦合组件。所述的第一光纤耦合组件、第二光纤耦合组件中的耦合头底座、除中央透镜外的所述的的光纤耦合头、光楔支架与底座的材料一致。通过转动所述的第一光楔、第二光楔，用于补偿通过所述的第一光纤耦合组件的激光的小角度偏差；通过调整所述的第一光纤耦合组件、第二光纤耦合组件和第一光楔、第二光楔的角度，从而提高光纤的耦合效率；调整完毕后用紫外胶固定所述的第一光楔、第二光楔、光楔支架、第一光纤耦合组件、第二光纤耦合组件的螺钉。所述的耦合头底座为中空结构，方便取放和调整所述的光纤耦合头。本发明的技术效果1)使用螺钉将光纤耦合头设置在耦合头底座中，使用紫外胶固定螺钉，提高了耦合头的稳定性。2)使用侧面螺钉将光楔设置在光楔支架中，使用紫外胶固定螺钉，提高了光楔的稳定性。3)光楔支架、耦合头支架、除中央透镜部分的光纤耦合头与底座材料均使用不锈钢，保证了系统力学、热学稳定性。4)本发明具有结构简单、可靠性高、调整装配后无需后期维护的特点，在8-43℃的范围内耦合效率波动小于3.5％，性能优于目前的技术方案。可满足有高效率单模光纤耦合与高可靠性要求的航空航天、科研与工业生产等领域的要求附图说明图1是本发明新型高可靠光纤耦合组件系统。图2是本发明中第一光纤耦合组件、第二光纤耦合组件结构示意图。图3是本发明中光楔的结构示意图。图中，1为第一光楔，2为第二光楔，3为光楔支架，4为第一光纤耦合组件，5为第二光纤耦合组件，6为fc光纤接头，7为底座，8为光纤耦合头，9为光纤耦合头底座，10为光楔侧面盖板。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。参阅图1。图1是本发明高可靠光纤耦合组件系统俯视图。由图可见，本发明高可靠光纤耦合组件系统，包括第一光楔1、第二光楔2、光楔支架3、第一光纤耦合组件4、第二光纤耦合组件5、fc光纤接头6和底座7；入射光经过右侧fc光线接头6进入第一光纤耦合组件4，经过该光纤耦合组件的激光再经过第一光楔1和第二光楔2后入射到第二光纤耦合组件5，再经过左侧fc光纤接头6进入光纤。参阅图2。图2是第一光纤耦合组件和第二光纤耦合组件的爆炸图。该组件主要由两个部分构成，光纤耦合头8和耦合头底座9。光纤耦合头和耦合头底座通过螺钉固定在一起。参阅图3。图3是第一光楔、第二光楔和光楔支架的俯视图。由图可见，第一光楔1和第二光楔2通过侧面螺钉被固定在光楔支架3中，用于微调经过光楔的激光方向。参阅图1、图2。光楔支架3、耦合头底座9、除中央透镜外的光纤耦合头8和底座7均使用不锈钢，用于保证它们的热效应一致。综上，本发明利用均为不锈钢材料的耦合头底座、除中央透镜外的光纤耦合头和光楔支架将耦合头和光楔固定在不锈钢底座上，再将第一光楔、第二光楔、光楔支架、第一光纤耦合组件、第二光纤耦合组件的螺钉和所述的第一光楔、第二光楔用紫外胶固定。实验表明，使所有光学元件不会因环境的变化而需要重新调整光路，在8-43℃的范围内耦合效率波动小于3.5％，性能优于目前的技术方案，具有高可靠性的优势。

技术特征：1.一种高可靠光纤耦合组件系统，其特征在于，包括光楔组件、第一光纤耦合组件(4)、第二光纤耦合组件(5)和底座(7)，所述的光楔组件由第一光楔(1)、第二光楔(2)被侧面螺钉通过盖板(10)设置在所述的光楔支架(3)中构成，所述的第一光纤耦合组件(4)和第二光纤耦合组件(5)均包括fc光纤接头(6)、光纤耦合头(8)和耦合头底座(9)，所述的光纤耦合头(8)被螺钉设置在所述的耦合头底座(9)中，在所述的底座(7)上沿激光前进方向同光轴地依次设置所述的第一光纤耦合组件(4)、光楔组件和第二光纤耦合组件(5)。2.根据权利要求1所述的高可靠光纤耦合组件系统，其特征在于，所述的第一光纤耦合组件(4)、第二光纤耦合组件(5)中的耦合头底座(9)、除中央透镜外的所述的的光纤耦合头(8)、光楔支架(3)与底座(7)材料一致。3.根据权利要求1所述的的高可靠光纤耦合组件系统，其特征在于，通过转动所述的第一光楔(1)、第二光楔(2)，用于补偿通过所述的第一光纤耦合组件(4)的激光的小角度偏差；通过调整所述的第一光纤耦合组件(4)、第二光纤耦合组件(5)和第一光楔(1)、第二光楔(2)的角度，从而提高光纤的耦合效率；调整完毕后用紫外胶固定所述的第一光楔、第二光楔、光楔支架、第一光纤耦合组件、第二光纤耦合组件的螺钉。4.根据权利要求1至3任一项所述的高可靠光纤耦合组件系统，其特征在于，所述的耦合头底座(9)为中空结构，方便取放和调整所述的光纤耦合头(8)。

技术总结一种高可靠光纤耦合组件系统，包括第一光楔、第二光楔、光楔支架、第一光纤耦合组件、第二光纤耦合组件和底座。所述的第一光纤耦合组件、第二光纤耦合组件包括FC单模光纤接头、光纤耦合头和耦合头底座。所述的光楔支架和耦合头底座采用同种材料固定在底座上，所述的光楔经过调节后通过侧面螺钉盖板固定在光楔支架上，使所有光学和结构元件在较大范围的温度环境变化和力学振动情况下，不需要重新调整光路，仍然保持较高的光纤耦合效率，该组件系统具有高可靠性的优势，在8-43℃的范围内耦合效率波动小于3.5％，性能优于目前的技术方案。适用于有高效率单模光纤耦合与高可靠性要求的航空航天、科研与工业生产等领域。科研与工业生产等领域。科研与工业生产等领域。

技术研发人员：孟一鸣 吕德胜 张镇 项静峰 任伟受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所技术研发日：2022.02.09技术公布日：2022/4/12