Layout design fiber optic proximity connector with Expanded Beam technology
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2020-1-05-10Keywords:
Expanded Beam, optical fiber, spatial resolutionAbstract
This article discusses the layout of a non-contact fiber optic connector for high-power laser radiation delivery systems in the field using Expanded Beam technology (Beam Expander). The technology being implemented, in contrast to contact technology, helps to reduce optical loss from contamination and displacement of the core of optical fibers. The diameter of the beam after passing through the lens becomes 15 times larger than the core of the optical fiber, thereby reducing losses from dust particles at the ends of the optical fibers, which, due to their size, can introduce significant losses. In such connectors, it is proposed to use ball lenses since they are convenient to install and relatively inexpensive. The connector itself is a design with ball lenses, the radiation on which is first converted into a parallel light beam of a larger diameter, and then focuses again on the end of the output fiber. A model was developed, thanks to which the locations of spherical lenses were calculated relative to each other and relative to optical fibers, at which losses would be minimal. The prototype of the connector was assembled from the following components: multimode optical fiber delivery, laser pump diode 975 nm, micromotors, ball lenses and optical power meter. K-8 glass and transparent aluminum oxide Al2O3, traditionally called sapphire in optics, were used as lens materials. The relationship between the transmittance of radiation and the diameter of ball lenses was investigated. Such a connector can be used in laser delivery systems, such as explosive squibs in the aerospace and mining industries.References
Letov D. A., Tokareva Ia. D. Research of residual polarization of radiation of an erbium superluminescent fiber source for a fiber-optical gyroscope. Applied Photonics, 2018, vol. 5, no. 4, pp. 372–391.
Kazemi A. A. Fiber optic connectors for harsh environment of aviation and aerospace application. Proceedings of SPIE, 2014, vol. 9202, pp. 1–15.
Tang Z., Zhang R., Mondal S. K., Shi F. G. Optimization of fiber-optic coupling and alignment tolerance for coupling between a laser diode and a wedged single-mode fiber. Optics Communications, 2001, vol. 199, pp. 95–101.
Saruwatari M., Sugie T. Efficient laser diode to single-mode fiber coupling using a combination of two lenses in confocal condition. IEEE Journal Quantum Electron, 1981, vol. 17, pp. 1021–1027.
Cheung Y. M., Yiu C. H. Simulation of the alignment sensitivity on the coupling efficiency of a ball-lens capped TO-can laser diode source into a single-mode fiber. Proceedings of IEEE Conference on Electronic Materials and Packaging, 2002, pp. 197–203.
Wagner R. E., Tomlinson W. J. Coupling efficiency of optics in single-mode fiber components. Applied Optics, 1982, vol. 21, pp. 2671–2688.
Niu J., Xu J., Coupling efficiency of laser beam to multimode fiber. Optics Communications, 2007, vol. 274, pp. 315–319.
Cook J. S., Mammel W. L., Grow R. J. Effect of misalignments on coupling efficiency of single‐mode optical fiber butt joints. Bell System Technical Journal, 1973, vol. 52, pp. 1439–1448.
Chanclou P., Ramanitra H., Gravey P., Thual M. Design and performance of expanded mode fiber using microoptics. Journal of Lightwave Technology, 2002, vol. 20, pp. 836–842.
Votinov G. N., Tokareva Ya. D. High temperature sensor based on fiber bragg gratings. Applied photonics, 2017, vol. 4, no. 3, pp. 222–229.
Garanin A. I., Tokareva Ya. D. Design of a stand for measuring the diameter distribution of the mode field on the surface of optical objects. Foton-Express, 2019, no. 3 (155), pp. 16–20.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.