光学耦合制造技术

本发明专利技术涉及光纤端与透镜端之间的光学耦合，提供了具有预定间隔及角度方向的可靠接合。该光学耦合允许光纤端相对透镜在至少两个对准方向上移动。有利的是，本发明专利技术允许在光学耦合固定之前光纤端相对透镜端在垂直于透镜光轴的方向上移动。光纤管／套圈内的光纤与透镜被固定在单独的套管内并且套管被固定在一起。光纤端与透镜端在彼此固定到位之前被光学地对准。本发明专利技术在通过容纳两个透镜的单独的套管将其耦合在一起这方面提供了类似的优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学耦合系统，尤其是提供光学元件之间的可靠接合的一种连接系统。尤其，本专利技术提供一个光纤与一个透镜或者两个透镜之间的光学耦合。光学装置制造中采用的最常见的光学连接是在一个光纤与一个透镜如渐变折射率(RIN)透镜之间。通常有两种方法获得连接。一种常见的耦合系统包括一个套管，其中通过使套圈及透镜的侧面连接到套管的内腔，从而使支撑外罩/套圈内的一个光纤端连接到透镜。例如，透镜直径、套圈直径或套圈内腔的尺寸及位置的制造公差，会引入差异，使得采用这种类型的连接难以实现精确的对准。套管必须具有足够大的内部尺寸，以在其最大公差时容纳一个套圈或透镜。因此，较小的元件可能会意外地变得不再与套管内的其它元件对准。套圈内的光纤端不总是同心的。当套圈内径对于光纤太大时，套圈内腔不是理想地对中，或者光纤芯稍微偏心，需要调节或调谐光纤与透镜的对准。这在现有技术的耦合套管范围内是困难的。环境中的温度变化还会导致套管耦合器中的不同元件有不同的响应，进一步影响耦合质量。在许多例子中，理想的是使光纤在透镜上的一个端口处对准，该端口与透镜的光轴相邻，而不是对准。这在一个套管连接内不是直接的。另一个常见的实例是将一个光纤耦合到一个透镜，例如一个渐变折射率(GRIN)透镜，方法是将该光纤放入一个套圈或光纤外罩，并且在该套圈的一个端面与透镜的一个面之间涂一层粘接剂，使二者直接连接。套圈到透镜的直接粘接连接有利于耦合元件的对准，并且提供了一个均匀的接合。透镜和套圈的平面端面可靠地贴合，避免耦合处多余的倾角。不用限制的套管耦合器就有可能定位与透镜的光轴相邻的光纤。并且，有可能只需要较容易的对准调谐以补偿偏心光纤在套圈内的定位。但是，本方法仅能用于具有平坦表面的透镜，这限制了本方法的应用。此外，光纤与透镜的间距必须精确控制，要求透镜设计上的公差很严格。将一个光纤端耦合到一个光学元件，如一个透镜，存在一些定位变量元件间距以及相对于光轴的耦合点是其中两个变量。常见的耦合技术不能提供一个同时调节元件间距及耦合点的方便的方法。常常需要在元件之间进行具有精确的预定距离的耦合，采用直接粘接连接是不可行的。固定具有所需间距的元件典型地是通过将其固定在带粘接剂的基底上实现的。但是，这种方法难以建立一个精确的间距及对准。使用单个套管，将光纤及透镜的端部放入其中，这样仅允许沿单个轴， 即沿透镜的光轴和套圈的纵轴的调谐/对准过程中的调节。如果在一个光学耦合的调谐/对准过程中能够提供附加的调节方向，将会更有利。需要提供一种耦合系统，能够提供一种可靠的方法，用于光学元件之间的耦合。还需要提供一种耦合系统，能够精确地控制光学元件的间距，并且提供对被耦合的光学元件的对准的调节。本专利技术提供了间隔开的光学耦合，用于一个光纤与一个透镜之间的精确耦合。该光学耦合包括分别装在单独套管内的一个光纤端和一个透镜端。此外，本专利技术提供了在固定各个光学元件之前多于一个方向的调谐/对准机会，并且提供了一个可靠的均匀的接合。因此，本专利技术提供了一种光学耦合，包括具有纵轴的一个光纤外罩，用于容纳至少一个光纤；具有光轴的一个透镜，该透镜用于将一束光线导入至少一个光纤和/或用于从至少一个光纤接收一束光线，一个第一套管，用于容纳该光纤外罩；一个第二套管，用于容纳该透镜，该第一与第二套管具有互补的端面，允许在其插入各自套管时关于透镜的光轴及光纤外罩的纵轴相对移动，使得通过调节两个套管的相对位置实现一个理想的耦合。理想地，通过在两个互补面之间形成一个均匀接合而固定该耦合。因此，本专利技术进一步提供了一种光学耦合，包括具有纵轴的一个光纤外罩，用于容纳至少一个光纤；具有光轴的一个透镜，该透镜用于将一束光线导入该至少一个光纤和/或用于从该至少一个光纤接收一束光线，一个套管，用于容纳该透镜，其中至少一部分光纤外罩与套管具有互补的端面，允许在透镜插入其套管时关于透镜的光轴及光纤外罩的纵轴移动，使得通过调节套管与光纤外罩的相对位置实现一个理想的耦合。理想地，通过在两个互补面之间形成一个均匀接合而固定该耦合。根据本专利技术，提供了一种光学耦合，用于光学耦合第一与第二隔开的光学元件，包括一个第一套管，套入具有纵向光轴的第一光学元件；一个第二套管，套入具有纵向光轴的第二光学元件，该第一和第二套管具有互补的端面，当相互接触时，允许在其各自套管内关于光学元件的光轴相对横向移动，使得通过横向调节两个套管的相对位置，在套管被固定在一起之前可以实现一个理想的耦合，最接近光纤套管的透镜的端面与光纤的端面彼此隔开，而互补的端面接触；以及，套管的两个互补端面之间具有粘接剂，连接这两个端面，其中第一套管与第二套管包括配合部分，该配合部分允许套管在垂直于其纵轴的平面内进行有限的相对移动，在粘接剂固化之前，套管相互相对横向偏移，用于精调谐该光学耦合，使得得到一个理想的光学耦合。根据一个光学耦合器的一个方面，该光学耦合器具有至少四个套管，每个套管装一个具有纵轴的光学元件，至少两个元件是光学波导，套管首尾相连排列，并且至少一个被横向偏移，以实现光学波导之间的最佳光学耦合，套管各端通过其间固化的粘接剂被永久地固定在一起。根据本专利技术，提供了一种光学耦合器，具有至少二个套管，每个套管装一个具有纵轴的光学元件，至少一个光学元件是透镜，套管首尾相连排列，并且具有横向偏移的中心纵轴，以实现光学元件之间的最佳光学耦合，套管各端通过其间固化的粘接剂被永久地固定在一起。根据本专利技术的另一方面，提供了一种方法，用于制造一种光学耦合器，该光学耦合器具有至少一个第一和第二套管，套管具有互补的端面用于接触，并且在其间涂粘接剂后提供了一个固定的接合，包括步骤将一个第一光学元件放入第一套管，并且用粘接剂将该元件固定在其中；将一个第二光学元件放入第二套管，并且调节该元件在套管内沿其长度的位置， 以实现一个所需的耦合，直到两个套管沿其纵向中心轴基本对准；以及，将粘接剂涂在套管的至少一个互补端面上；连接套管使得其端面配合；以及，横向偏移套管的纵轴，以提供一个最佳光学耦合。参考理想实施例的详细描述和附图，仅用例子说明本专利技术的理想实施例，本专利技术的优点对于熟练的技术人员很明显。现在将结合附图描述本专利技术的一个实施例，附图中相同的参考数字表示相同的项附图说明图1是单个光纤的截面侧视图，该光纤装在一个光纤管形式的光纤外罩中。该单个光纤与该光纤管终止于一个齐平的倾斜抛光的端面。一个透镜也显示终止于一个倾斜的抛光的端面。图2是一个透镜与多个光纤的透视侧视图，光纤装在一个光纤管中。该多个光纤与光纤管终止于一个齐平的倾斜抛光的端面，并且透镜终止于一个互补的倾斜抛光的端面。图3是现有技术的单个套管光学耦合的截面侧视图，拥有装在一个光纤管内的光纤，以及具有倾斜的抛光的端面的一个透镜。在图3(a)中光纤管与透镜被固定在套管的侧壁上，在图3(b)中光纤与透镜的端面的间隔填充着粘接剂。图4是本专利技术的光学耦合的截面侧视图。多个光纤装在一个光纤管内。该多个光纤与该光纤管终止于一个齐平的倾斜抛光的端面。一个透镜也显示终止于一个倾斜的抛光的端面。抛光的倾斜端面被装在各自套管内，套管邻接且通过套管端面之间的一个均匀结合固定到位。图5是本专利技术的光学耦合的截面侧视图，与图4基本类似，除了使装在光纤管内的多个光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学耦合，用于光学地耦合第一与第二隔开的光学元件，包括： 一个第一套管，用于容纳具有一个纵向光轴的第一透镜或第一光纤； 一个第二套管，用于容纳具有一个纵向光轴的第二透镜或第二光纤，该第一与第二套管具有互补的端面，当互相接触时，允许在其各自套管中关于光学元件的光轴发生相对横向移动，使得通过横向调节两个套管的相对位置，在套管被固定在一起之前，实现一个理想的耦合，最接近光纤套管的透镜的端面与光纤的端面彼此隔开，而互补端面是接触的；以及， 套管的两个互补端面，其间具有粘接剂连接该两端面，其中该第一套管和第二套管包括配合部分，配合部分允许套管在垂直于其纵轴的平面内发生有限的相对移动，在粘接剂固化之前，套管彼此相对横向偏移，用于精调谐该光学耦合，使得得到一个理想的光学耦合结果。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：程颐浩，
申请(专利权)人：JDS尤尼费斯公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]