Accoppiamento Laser Fibra

(1) Ci sono quattro tipi fondamentali di accoppiatori tra fibra e sorgente: a) accoppiatori di sorgente a contatto fisico di tipo ricettacolo b) accoppiatori di sorgente senza contatto fisico di tipo ricettacolo c) accoppiatori stile pigtail c) accoppiatori a fuoco regolabile. Sia glia ccoppiatori a contatto fisico che queli non a contatto fisico connettono al fibra all'accopiantore attraverso connettori commerciali del tipo NTT-FC, AT&T-ST, SMA, etc. Negli accoppiatori pigtail la fibra è attaccata all'accoppiatore in maniera permanente. Gli accoppiatori a fuoco regolabile usano un connettore speciale per regolare la distanza tra la fibra e le lenti. Ognuno degli accoppiatori presenta vantaggi e svantaggi.

(2) Accoppiatori di sorgente di tipo ricettacolo a contatto fisico (modello HUC) - Gli accoppiatori di sorgente a contatto fisico sono i più economici. Sono progettati per laser con potente di uscita CW minori di 400mW. Una lente Graded Index (GRIN) viene utilizzate per focalizzare il raggio all'interno della fibra. la fibra è appoggiata direttamente su un lato della lente.

Fig 1 Accoppiamento a ricettacolo con contatto fisico

(3) Mediante l'utilizzo di un gel speciale per accoppiare l'indice di rifrazione, il livello di  riflessione è ridotto a circa -25dB. L'uso del gel non è raccomandato per lunghezze d'onda minori di 550 nm o per potenze d'uscita maggiori di 100mW. Gli accoppiatori sono progettati per un accoppiamento ottimo ad una lunghezza d'onda specifica, che fa precisata in sede di ordinativo.

(4) Accoppiatori di sorgente di tipo ricettacolo senza contatto fisico (modello HPUC) - In questo tipo di connettori esiste un gap di aria tra la fibra e la lente di focalizzazione. Questo tipo di design è più flessibile in quanto conente l'utilizzo di diversi tipi di lenti e di distanze focali. La distanza tra la lente e la fibra può essere variata per compensare variazioni di lunghezza d'onda della sorgente o per defocalizzare intenzionalmente il laser per evitare fenomeni di arco nelle applicazioni di accoppiamento di laser di alta potenza con fibre multimodali. Usando questo design sono stati utilizzati accoppiatori che utilizzano lenti GRIN, lenti acromatiche, lenti asferiche, lenti biconvesse, lenti piano convesse, lenti in silice fusa.

Fig 2 Accoppiamento a ricettacolo senza contatto fisico

(5) I connettori senza contatto fisico possono sostenere potenze in ingresso fino a 100 W CW, e potenze anche superiori in QCW. Sono adatti ad applicazioni in cui la potenza è superiore a 400 nW o quando più di una lunghezza d'onda deve essere accoppiata alla fibra, o per raggi in ingresso che hanno diemetri o angoli di divergenza inusualmente ampi. Tuttavia, a causa del gap di aria tra la fibra e le lenti, il livello di riflessione all'indietro è dell'ordine di -14dB. Può essere ridotto a -40dB  -60dB utilizzando un commettore angolato e lucidato per deflettere il segnale riflesso.

Fig 3 Connettori lucidati ad angolo piatto

(6) Uno svantaggio dei connettori angolati e lucidati è la significativa variazione nelle facce teminali dei connettori. Questo influenza la spaziatura tra la faccia del connettore e la lente. Per minimizzare questa variazione, si usano connettori lucidati ad angolo piatto.

Fig 4 Accoppiamento stile pigtail

(7) Accoppiatori di sorgente stile pigtail (modello LPSC) - Gli accoppiatori stile pigtail sono raccomandati per situazioni di accoppiamento permanente o semi-permanente, quando si desidera un'efficienza ottima di accoppiamento, la stabilità dell'uscita e la minimizzazine della riflessione all'indietro. Visto che la fibra è attaccata in maniera permanente alla lente, la fibra non può essere sostituita senza sostituire anche la lente. Gli accoppiatori pigtail sono cotruiti sia nella versione a contatto che nella versione non a contatto. La riflessione all'indietro è tipicamente di -25dB. In caso si accoppiatori non a contatto, la parte interna della fibra è lucidata ad angolo per ridurre la riflessione all0indietro. In questo caso si ottengono livelli di riflessione tra -40dB e - 60dB.

(8) Accoppiatori laser/fibra con fuoco regolabile. Gli accoppiatori a fuoco regolabile sono ideali nelle situazioni dove l'accoppiamento ottico risulta critico. Un connettore di tipo speciale permette di controllare con estrema precisione la spaziatura tra la fibra e la lente, senza ruotare la fibra. Questo permette la compensazione di qualunque variazione di lunghezza d'onda del raggio laser.

Fig 5 Accoppiamento a fuoco regolabile

(9) Gli accoppiatori a fuoco regolabile utilizzano lo stesso ampio inseme di tipi di lenti degli accoppiatori a ricettacolo (con o senza contatto fisico). Le superfici interne sono ad angolo e lucidate per minimizzare la riflessione all'indietro.