稳定的光路系统是很多精密光学实验成功的重要基础，例如量子光学实验。由于光学机械设备的不稳定性，需要不断地重新调整，花费了实验人员大量时间和精力。通过使用光纤，与标准面包板设置相比，稳定性和方便性都大大提高。例如，光纤端口集群(图1)可以将来自一个或多个光源的激光进行分束，并以高效率将其分布在几个保持偏振的输出光纤上。光机稳定性的保证意味着可以将全部精力放在实验上，而不是设备上。光纤可以作为激光源和更敏感的实验环境之间的连接接口。这些部件之间的物理分离实现了机械和热分离，避免了任何负面的相互影响。光纤端口集群是一种紧凑的光机械模块，它将来自一根或多根保偏光纤的激光束分割成多根保偏光纤输出，具有高效率和可变分割比。光束传送系统由紧凑、模块化的光学机械单元组成。模块化确保了几乎任何所需的系统都可以组装成紧凑和密封的。由于光纤端口集群内光学元件的偏振敏感特性，使用PM光纤将光传输到具有确定的线偏振的集群中。这里使用的光纤偏振消光比大于26 dB(在780 nm处测量)。对于具有一个输入波长的光纤端口集群，通过结合偏振分束器使用旋转半波片级联来实现激光强度连续调节。集成光电二极管，可以实现实时监测输入功率。使用旋转半波片，几乎可以实现任何期望的分光比例。标准配置使用2、3、4、6或8个输出端口。德国Schäfter+Kirchhoff（S+K）公司还可以为这些应用提供具有两个输入端口的光纤端口集群，例如用780nm的MOT(图2a)。也可以在光纤端口集群的输入端口组合不同波长的光束，以便随后将两个分量均匀地分开。
Fig.2
a)光纤端口集群光方案2-6。箭头和圆点表示极化状态。
b)用二向色光束组合器(带两个功率监视器)组合两个波长的输入组。
c)利用偏振光束合并器和二向色波片组合两个波长的方案。输入组有两个功率监视器。
如果使用具有多个波长的多个输入，则输入端口之间的波长差决定了如何实现组合。对于两个波长差较大的激光源，使用二向色合束器(图2b)。如果波长差对于二向色光束组合来说太小，偏振分束器和随后的二向色波片允许多路复用。(图2 c)。具有两个输入端口的标准配置可提供3,4,6个输出端口。当两个激光器的波长差太大，无法在普通单模光纤中进行传输时，S+K已经开发出特殊宽带单模保偏光纤，集成二向色光束组合器，两个光源有两个单独的输入连接。带有集成四分之一波片的光纤准直器可以用来将线性输出辐射转换成圆偏振光，用于磁光阱等。标准光纤端口集群的高稳定性和坚固性已经在非常恶劣的环境中得到了证明，包括零重力实验，无论是在进行抛物线飞行的飞机上，还是使用跌落塔。光纤端口集群是预先对齐和完全组装的。光纤端口集群的一个基本组件是光纤耦合器，它是光机械单元的输入，对输入的辐射进行准直，最后将辐射耦合回保偏光纤中。光纤端口集群稳定性的基础是光纤耦合器的稳定性。当耦合进保偏光纤时，激光光纤耦合器产生与模场直径和光纤数值孔径相匹配的衍射极限光斑。只有满足这一条件，才能实现高达80%的高耦合效率的光纤耦合。光纤的模场与波长有关，与数值孔径NA成反比。典型模场直径范围从3µm (405 nm, NA 0.12)到5µm (780 nm, NA 0.12)。当将自由光束耦合到保偏光纤中时，光纤耦合器所需要的指向稳定性可以通过一个例子来感受:对于5mm的焦距，耦合器的角度偏差仅为0.2 mrad(0.01°)，将导致激光光斑与光纤模场之间的横向位移为1µm。在λ = 400 nm和NA 0.12处，仅0.4µm的位移就足以使耦合效率降低10%。因此，为了实现高耦合效率和长期稳定性，耦合光学元件的亚微米精度和指向稳定性是必需的，特别是在短波长范围内。a)用于测量两个激光束耦合器(f= 4.5 mm， λ = 405 nm)在15°C至35°C连续温度循环中的稳定性的测试装置。b)相对功率(相对于平均功率归一化)随温度(下图)呈现重复模式，最大偏差为±1.5%。c)相对功率曲线(相对于最大功率归一化)几乎一致，并证实了温度循环过程中指向稳定性的高再现性。最大偏差仅为3%。为了验证激光光束耦合器的稳定性，S+K公司在不同焦距和波长下进行了温度稳定性测试。激光束耦合器由标准镍银制成。测试设置如图3a所示。温度稳定的激光二极管发出的光通过保偏光纤引导到实验中，通过光纤耦合器进行准直，然后用第二个光纤耦合器耦合回保偏光纤。两个耦合器放置在多管元件的相对两端，相距约12mm。通过测试装置引导的功率使用光电探测器进行监控。为了尽量减少温度对测量设备的影响，激光源、光电探测器和数据记录仪都放置在温度恒定为25°C的温控板上。耦合系统本身被放置在另一个温控板上。通过在其中一个光纤耦合器上放置温度传感器来监测耦合系统的温度。该温控板用于以0.5°C/分钟的速率在15°C和35°C之间的连续循环中改变耦合系统的温度。图3b显示了使用4.5 mm焦距和405 nm波长在5个测量周期内通过系统传输的相对功率的典型结果。功率相对于在所有测量周期中获得的平均功率进行归一化，总测量时间约为800分钟。与平均功率的偏差为±1.5%。由温度循环引起的相对功率的重复模式在图3c中得到了更清晰的展示，其中相对功率(这一次归一化到最大值)与激光束耦合器的温度相对应。耦合效率的最大值在略高于25°C时达到，在15°C时降低，但在较高温度下降低较少，在所需工作点(25°C)附近有一个小斜率。每个测量周期的相对功率曲线几乎位于彼此和功率变化的顶部等温点< 1%，显示了温度循环过程中指向稳定性和长期稳定性的重现性。最大功率的最大偏差是3%。光纤可以显著提高测量装置的稳定性和便利性。光纤端口集群是紧凑的模块化单元，可用于将辐射分割成多个保持偏振的光纤。大型面包板装置可以被稳定、紧凑、可运输、密封的光纤系统所取代。任何光纤端口集群的稳定性都取决于用于输入准直和将辐射耦合到输出PM光纤中的激光束耦合器的稳定性。在405 nm下，在4.5 mm焦距的测试装置中，实现了温度循环期间的功率稳定性，典型的最大偏差为3%。这种高稳定性是光纤设备成功使用的基础。标准光纤端口集群的高稳定性和坚固性已经在非常恶劣的环境中得到了证明。集群是预先对齐和完全组装的。德国Schäfter+Kirchhoff（S+K）公司成立于1956年，总部位于汉堡。从经典的镜头设计和定制的光学解决方案开始，目前主要产品线包括：光纤耦合元器件、用于机器视觉的激光光源、线扫描相机。其中光纤耦合元器件包括：光纤耦合器、光纤准直器、光纤跳线、光纤耦合分束器/合束器、光纤端口集群、偏振分析仪等。S+K公司的光纤耦合元器件以高品质、高稳定性和耐用性赢得众多用户认可。北京海科思锐光电仪器有限公司是德国S+K公司在中国的正式授权代理商，负责其全线产品的市场推广、销售和售后服务。北京海科思锐作为一家专业的激光/光电产品代理公司，代理产品包括：各种激光器（半导体激光器，固体激光器，光纤激光器，气体激光器等，连续，纳秒，亚纳秒，皮秒，飞秒，单频，宽调谐激光器等），激光测试设备（激光功率计/能量计，光斑分析仪，M2仪，光谱仪，波长计，红外观察仪，光电探测器，自相关仪，spider等），激光与光学元器件（激光镜片，隔离器，光栅，滤波片，半导体激光电源，光纤器件），光谱仪器，光机械（光学隔震平台，位移台，调整架，光机组件等）。
