一种多芯扇入扇出器件及空间光传输系统的制作方法

本申请涉及扇入扇出器件领域，具体涉及一种多芯扇入扇出器件及空间光传输系统。

背景技术：

1、自密集波分复用光网络部署以来，光通信网络的数据容量一直呈指数增长，单根光纤的传输容量已经接近极限。为了克服这个问题，空分复用技术被提出，并有望成为下一代大容量光通信系统的候选技术。它可以通过多芯光纤和多模光纤等空分复用光纤来提高传输容量。其中，多芯光纤将多根独立的纤芯放置在一根光纤中，使光纤的容量成倍增长。对于基于多芯光纤的空分复用技术，将多芯光纤连接到单芯光纤或激光二极管的扇入扇出设备在实际使用中必不可少。因此，多芯光纤耦合技术及其设计、制备方法尤为重要。多芯光纤耦合技术主要包括拉锥、透镜耦合、聚合物波导等。但这些技术要么需要复杂的光纤融合拼接技术，损耗大，要么需要精确对准，要么是需要分立的光学元件。

技术实现思路

1、本申请提供一种多芯扇入扇出器件及空间光传输系统，可以解决现有技术中存在的针对多芯光纤的扇入扇出缺乏简单精确的扇入扇出器件的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供多芯扇入扇出器件，所述器件包括光传输段，所述光传输段两端分别设置凸透镜和多棱面体，凸透镜朝向多芯光纤，多棱面体包括相互邻接的多个棱面；

3、所述器件用于扇出时，所述凸透镜用于将多芯光纤传送的各个发散光束均调整为准直光束，所述光传输段用于将准直光束传送至多棱面体，所述多棱面体利用其棱面调整各个准直光束的出射角度；

4、所述器件用于扇入时，所述多棱面体利用其棱面调整各个准直光束的入射角度，所述光传输段用于将准直光束传送至凸透镜，所述凸透镜用于将各个准直光束均调整为汇聚光束并传送至多芯光纤。

5、结合第一方面，在一种实施方式中，所述光传输段为圆柱体。

6、结合第一方面，在一种实施方式中，所述光传输段的端面与多芯光纤的端面相互平行。

7、结合第一方面，在一种实施方式中，所述光传输段包括多个用于传送所述准直光束的传输通道。

8、结合第一方面，在一种实施方式中，所述每个传输通道均用于传输一所述准直光束。

9、结合第一方面，在一种实施方式中，所述每个传输通道均为直线型。

10、结合第一方面，在一种实施方式中，所述多棱面体的棱面数量与所述多芯光纤的纤芯数量一致，每个棱面均用于调整由相应纤芯出射的发散光束得到的准直光束的出射角度。

11、结合第一方面，在一种实施方式中，所述多棱面体的棱面倾斜角度关联于自身折射率、由相应纤芯出射的发散光束的光束发散角度、以及由相应纤芯出射的发散光束得到的准直光束的出射角度。

12、结合第一方面，在一种实施方式中，所述多棱面体的棱面倾斜角度采用下述公式计算得到：

13、

14、其中，

15、α表示棱面相对于光传输段的中轴线的倾斜角度；

16、n表示棱面的折射率；

17、θ表示准直光束相对于光传输段的中轴线的倾斜角度。

18、第二方面，本申请实施例提供了一种空间光传输系统，包括所述的多芯扇入扇出器件，所述系统还包括设置于多芯扇入扇出器件两侧的多芯光纤和光处理装置，所述多芯光纤位于所述凸透镜一侧，所述光处理装置位于所述多棱面体一侧；

19、所述系统进行扇出时，所述凸透镜用于将多芯光纤传送的各个发散光束调整为准直光束，所述光传输段用于将准直光束传送至多棱面体，所述多棱面体利用其棱面调整各个准直光束的出射角度，所述光处理装置用于对接收到的准直光束进行处理；

20、所述系统进行扇入时，所述光处理装置将各个准直光束传送至多棱面体，所述多棱面体利用其棱面调整各个准直光束的入射角度，所述光传输段用于将准直光束传送至凸透镜，所述凸透镜用于将各个准直光束均调整为汇聚光束并传送至多芯光纤。

21、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

22、提出了一种准直棱镜结构的多芯扇入扇出器件，它将透镜和棱镜结构集成在一起，简单精确的实现了多芯光纤光束的分离和准直，可应用于异构光纤之间的扇入扇出和基于多芯光纤的空间光传输。

技术特征：

1.一种多芯扇入扇出器件，其特征在于，所述器件包括光传输段，所述光传输段两端分别设置凸透镜和多棱面体，凸透镜朝向多芯光纤，多棱面体包括相互邻接的多个棱面；

2.如权利要求1所述的多芯扇入扇出器件，其特征在于，所述光传输段为圆柱体。

3.如权利要求1所述的多芯扇入扇出器件，其特征在于，所述光传输段的端面与多芯光纤的端面相互平行。

4.如权利要求1所述的多芯扇入扇出器件，其特征在于，所述光传输段包括多个用于传送所述准直光束的传输通道。

5.如权利要求4所述的多芯扇入扇出器件，其特征在于，所述每个传输通道均用于传输一所述准直光束。

6.如权利要求4所述的多芯扇入扇出器件，其特征在于，所述每个传输通道均为直线型。

7.如权利要求1所述的多芯扇入扇出器件，其特征在于，所述多棱面体的棱面数量与所述多芯光纤的纤芯数量一致，每个棱面均用于调整由相应纤芯出射的发散光束得到的准直光束的出射角度。

8.如权利要求1所述的多芯扇入扇出器件，其特征在于，所述多棱面体的棱面倾斜角度关联于自身折射率、由相应纤芯出射的发散光束的光束发散角度、以及由相应纤芯出射的发散光束得到的准直光束的出射角度。

9.如权利要求8所述的多芯扇入扇出器件，其特征在于，所述多棱面体的棱面倾斜角度采用下述公式计算得到：

10.一种空间光传输系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的多芯扇入扇出器件，所述系统还包括设置于多芯扇入扇出器件两侧的多芯光纤和光处理装置，所述多芯光纤位于所述凸透镜一侧，所述光处理装置位于所述多棱面体一侧；

技术总结一种多芯扇入扇出器件及空间光传输系统，属于扇入扇出器件领域，包括光传输段，光传输段两端分别设置凸透镜和多棱面体，凸透镜朝向多芯光纤，多棱面体包括相互邻接的多个棱面；扇出时，凸透镜用于将多芯光纤传送的各个发散光束均调整为准直光束，光传输段用于将准直光束传送至多棱面体，多棱面体利用其棱面调整各个准直光束的出射角度；扇入时，多棱面体利用其棱面调整各个准直光束的入射角度，光传输段用于将准直光束传送至凸透镜，凸透镜用于将各个准直光束均调整为汇聚光束并传送至多芯光纤。本发明将透镜和棱镜结构集成在一起，简单精确的实现了多芯光纤光束的分离和准直，可应用于异构光纤之间的扇入扇出和基于多芯光纤的空间光传输。技术研发人员：吴冕,陶金,彭楚宇,喻煌,郭浩受保护的技术使用者：中国信息通信科技集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4