避免探测器发生耦合移位的耦合方法与流程

1.本发明涉及通信领域一种避免探测器发生耦合移位的耦合方法。


背景技术：

2.光纤传感技术是一种利用被测信号对光纤中传输的光波的各种参量进行调制，得出调制信号，并将这些信号通过探测器解调还原成原来的待测信号的一种技术。经过探测器探测以及信号处理后，就能够解调出需要检测的信号。激光器发出的相干光经过耦合器之后分成了两路强度为1:1的相干光，分别沿着顺时针方向传输和逆时针方向传输，经过一个多匝的单模光纤环，最后回到耦合器中产生干涉条纹，当环路以一个角速度旋转一定的角度后，顺时针和逆时针方向的光走过的光程不同，产生一个相位差，干涉条纹就会发生改变。最后经过探测器检测并解调出环路的角速度。光电探测器是宽带通信系统、无线通信系统和高频测量系统中不可少的器件之一，也是光接收机中的核心器件。光纤耦合半导体激光模块集合了半导体激光器，单模光纤耦合和牢固的模块化封装，提供从紫外到近红外多个波长，多种输出功率水平，连续或调制脉冲等多种工作方式，点状到线形，面型等多种光斑模式。通常的激光器由于热－机械效应导致光腔变形，从而导致激光光束的不稳定。由于半导体激光器也有一些其特有的不足而局限其使用：例如巨大的发散角使光束的变换,传输困难重重；光斑不对称和高次模的存在使其很难聚焦；对电流和温度等条件的控制精度要求很高限制了其使用。电探测器组件并带光纤尾纤，是光纤陀螺中重要的领域应用环境条件较复杂，可靠性及寿命要求较高，是光电器件之一。探测器响应度直接影响双向光收发组件(bosa)的性能，探测器端的耦合和封装在bosa生产中占据重要地位。随着光纤陀螺的广泛应用，光电探测器组件在此领域的应用也越来越广，其工作性能直接影响光纤陀螺的精度及可靠性。光纤陀螺中起光电转换及电信号放大，由于这一放大电路组成，由光电探测器(pin)和跨阻抗性能直接影响光纤陀螺的精度及可靠性。实验结果表明：交错排列线列探测器对地成像，其奇、偶列图像数据在沿轨方向出现明显的错位变形，激光器(4)的发射光路(401)偏光，引起光纤适配器(1)与激光器耦合后，光纤适配器(1)与三通(2)错位焊接，导致入射光路(501)光路错位，造成探测器(5)与三通(2)耦合错位，耦合焊接缺陷会造成探测器试验后响应度下降，其中探测器透镜水平偏移对耦合效率的影响最大，波片角度偏移、波片与探测器透镜的高度差对耦合效率的影响较小。bosa耦合和封装工艺中产生的偏移，光电探测器组件响应度下降会造成光纤陀螺输出异常，电探测器组件响应度的下降会造成光纤陀螺性能的下降甚至失效。响应度下降的主要原因为光纤耦合移位。电探测器组件装机后在后续使用过程中，由于光纤耦合移位造成响应度下降的失效模式，是造成耦合移位的影响因素。在后续的使用过程中，多种因素可造成光纤与pin面相对耦合移位，引起耦合效率系数下降，进而造成光电探测器组件响应度下降。
3.单纤双向光器件制造生产领域使用非常普及与广泛。单纤双向器件在民用光纤通信中占大比例，。基于单模光纤错位熔接方法的模间干涉光纤传感技术是一种利用被测信号对光纤中传输的光波的各种参量进行调制，得出调制信号，并将这些信号通过探测器解
调还原成原来的待测信号的一种技术。其中探测器错位时常存在于产品中，导致单纤双向光器件在使用过程中，往往需要进行修正后使用。传统的单纤双向光器件耦合发法，首先进行激光器与三通同轴焊接，再次进行光纤适配器与激光器耦合，最后进行探测器与三通耦合。实际生产过程中，激光器无法做到完全发射光不偏移，从而导致光纤适配器需要错位耦合来适应激光器的偏光问题，从而导致了入射光路出现错位，影响了探测器耦合错位。由于不同偏移角度下耦合效率与光纤间距的关系分布均匀。如果焊接孔内部或光纤金属管外侧有沾污或残余焊料，会造成焊锡流动浸润性差，焊锡分布不均匀。管壳焊接孔体为可伐材料(热膨胀系数μmd＝30μmd＝30um0.9
‑
6d＝60μm(4.6～5.5)
×
10/k)，与焊锡温度膨胀系数(热膨胀系数d＝60um0.8μmd＝120umd＝120μm27
×
10
‑
6/k)存在差异。焊锡在热胀冷缩应力的作用下，对焊接的金属管产生挤压应力作用，焊料分布不均，产生的挤压应力不对称，会使金属管发生偏转，导致探测器响应度下降。另外，金属化光纤0.2在金属管内固定不牢发生相对移动，也会造成耦合移0.1位，响应度下降。电探测器组件光纤耦合移位(耦合效率系数下降)存在较大不对称应力的器件，是造成响应度下降的主要原因之一。由于各种因素造成耦在光电探测器组件耦合工序中，人为造成管壳内合偏移相同角度情况下，耦合偏转角度的变化比耦合距离的变化更能影响前后器件输出响应度发生了不同程度的衰减，说明焊响应度光纤移位、pin光敏面移位、管锡分布不均匀，在外界温度应力累计作用下，发生耦壳变形是造成耦合移位的主要因素，为保证光纤耦合的稳定性，在现有设计工艺及传统的纤维光锥耦合式x射线探测器存在"多余"的耦合界面层会造成光通量损失,降低探测器的空间分辨率等问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对单纤双向光器件激光器偏光引起探测器错位的耦合问题，提供一种能够避免探测器使用中发生耦合移位，确保探测器耦合不错位，并能提高空间分辨率，减少光损失，有效满足其产品稳定性，避免探测器使用中发生耦合移位的耦合方法。以解决单纤双向光器件激光器偏光引起探测器错位。
5.本发明的上述目的可以通过下述技术方案予以实现，一种避免探测器发生耦合移位的耦合方法，其特征在于包括如下步骤：首先根据计算得到单模光纤尾纤在不同光纤耦合间距下偏移角度与响应度下降值，将探测器轴向方向的适配器(1)同轴激光焊接在三通(2)上，入射光路(501)通过激光器(4)激光腔内置45度滤光片(3)反射后，实现三通(2)与探测器(5)同轴焊接；光纤适配器(1)与三通(2)激光焊接，固定了入射光路(501)后，再通过调整激光器(4)的发射光路(401)与光纤适配器(1)耦合。
6.一种解决单纤双向光器件激光器偏光引起探测器错位的耦合方法，其特征在于包括如下步骤：首先将光纤适配器(1)同轴激光焊接在三通(2)上，然后进行探测器(5)与光纤适配器(1)耦合，由于光纤适配器(1)与三通(2)做了同轴焊接，入射光路(501)通过45度滤光片(3)反射后实现与探测器(5)同轴，最后通过调整激光器(4)的发射光路(401)与光纤适配器(1)耦合。
7.本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
8.本发明将探测器轴向方向的适配器(1)同轴激光焊接在三通(2)上，入射光路(501)通过激光器(4)激光腔内置45度滤光片(3)反射后，实现三通(2)与探测器(5)同轴焊
接；由于光纤适配器(1)同轴激光焊接在三通(2)上，入射光路(501)通过45度滤光片(3)反射后实现三通(2)与探测器(5)同轴，解决探测器错位，产品一致性好。可以避免多种因素造成光纤与pin面相对耦合移位，引起耦合效率系数下降，进而造成光电探测器组件响应度下降的问题。可提高光电探测器组件光纤耦合结构的稳定性，降低耦合焊接缺陷造成应力不均匀导致的光纤耦合移位和响应度下降失效质量问题。
9.本发明采用光纤适配器(1)与三通(2)激光焊接，固定了入射光路(501)后，再通过调整激光器(4)的发射光路(401)与光纤适配器(1)耦合。由于首先进行了光纤适配器(1)与三通(2)激光焊接，固定了入射光路(501)，再通过调整激光器(4)的发射光路(401)与光纤适配器(1)耦合，避开了由激光器(4)的发射光路(401)偏光，引起光纤适配器(1)与激光器耦合后，光纤适配器(1)与三通(2)错位焊接，避免导致入射光路(501)光路错位，造成探测器(5)与三通(2)耦合错位。避免了探测器使用中发生耦合移位，确保探测器耦合不错位，并能提高空间分辨率，减少光损失，有效满足其产品稳定性，解决了单纤双向光器件激光器偏光引起探测器错位。
附图说明
10.图1是本发明单纤双向光器件激光器的主视图。
11.图中：1光纤适配器，2三通，345度滤光片，4激光器，401发射光路，5探测器，501入射光路。
12.参阅图1。根据本发明，首先将探测器轴向方向的适配器(1)同轴激光焊接在三通(2)上，入射光路(501)通过激光器(4)激光腔内置45度滤光片(3)反射后，实现三通(2)与探测器(5)同轴焊接；光纤适配器(1)与三通(2)激光焊接，固定了入射光路(501)后，再通过调整激光器(4)的发射光路(401)与光纤适配器(1)耦合。
13.由于光纤与探测器光敏面间只能采用非接触的耦合方式(连接)，固定光纤使用金属焊锡。在激光焊接中，金属化光纤通过三维微调架调整，响应度达到3020d＝30μm正常值范围，用石墨加热体对管壳焊接孔外侧加热，d＝30um100将焊锡丝对准管壳焊接孔，使焊锡丝充满管壳焊接孔，达到偏移角度(
°
)取出焊锡丝，停止加热。孔流动分布均匀，保证耦合焊接应力对称。
14.以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。