專利名稱：包含斜面的光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件，例如梯度折射桿狀透鏡和毛細(xì)管。特別是，本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件，它至少有一個(gè)端面相對(duì)桿狀透鏡或毛細(xì)管的中心軸是傾斜的。
圖6所示為一種用于光通訊模塊的傳統(tǒng)的桿狀透鏡60、61。桿狀透鏡60在左邊，有輸出端面60a，它相對(duì)桿狀透鏡60的中心軸線C1傾斜；桿狀透鏡61在右邊，有輸出端面61a，它相對(duì)桿狀透鏡61的中心軸線C2傾斜。
光纖64安置在毛細(xì)管63中，而光纖66安置在毛細(xì)管65中。濾光器62放置在桿狀透鏡60的末梢端60b和桿狀透鏡61的末梢端61b之間。桿狀透鏡60將從光纖64的輸出端射來的光線轉(zhuǎn)換成平行光，平行光經(jīng)過濾光器62傳送，進(jìn)入桿狀透鏡61。桿狀透鏡61將平行光在光纖61的輸入端處匯聚，匯聚光在光纖66中傳輸，被送入另外的光學(xué)元件。兩個(gè)桿狀透鏡60、61通過光學(xué)的方法將兩根光纖結(jié)合在一起。
桿狀透鏡60的鏡頭長(zhǎng)度Z是其兩端面間中心軸線C1的長(zhǎng)度，而桿狀透鏡61的鏡頭長(zhǎng)度Z是其兩端面間中心軸線C2的長(zhǎng)度。兩桿狀透鏡60、61之間的距離L是輸出端面60a和輸入端面61a之間沿中心軸線C1和C2的距離。
傳統(tǒng)的桿狀透鏡60、61的末梢端部60b、61b非常鋒利而易于損壞。例如，當(dāng)將濾光器62放入末梢端部60b、61b之間時(shí)，或當(dāng)末梢端部60b和61b相互接觸安置時(shí)，末梢端部60b和61b可能會(huì)破碎。如果末梢端部60b和61b破碎了，距離L將發(fā)生變化，因而根據(jù)末梢端部60b和61b未破碎之前的距離L進(jìn)行優(yōu)化得到的鏡頭長(zhǎng)度Z，就不再是最佳值。因此，使用末梢端部60b和61b破碎了的桿狀透鏡60和61的光傳輸模塊將會(huì)造成巨大的接合損失。這樣，光纖64和66不再以最佳方式進(jìn)行光學(xué)接合。同時(shí)，當(dāng)將桿狀透鏡60和61插入夾具，如柱套時(shí)，鋒利的末梢端部60b和61b可能碰上夾具而破碎。在這種情況下，光學(xué)模塊是有缺陷的。當(dāng)每個(gè)毛細(xì)管63、64的端面是斜面時(shí)，會(huì)發(fā)生同樣的問題。如果桿狀透鏡60和61或者毛細(xì)管63、65的鋒利的末梢端部變碎，碎屑可進(jìn)一步增加接合損失。
本發(fā)明的另一目的是為光通訊模塊提供一種使接合損失降至最低的光學(xué)元件，而無需在安裝不同類型的光學(xué)模塊時(shí)進(jìn)行對(duì)齊。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種光學(xué)元件。該光學(xué)元件包含一個(gè)第一端面和一個(gè)第二端面。第一端面和第二端面中至少有一個(gè)包含斜面，它相對(duì)光學(xué)元件的中心軸線傾斜一個(gè)預(yù)先確定的角度。另外包含一個(gè)末梢端面，它與斜面相鄰。
本發(fā)明還提供一種圓柱形光學(xué)元件。圓柱形光學(xué)元件包括第一端面、第二端面和一個(gè)外環(huán)面。第一端面與光學(xué)元件的一條中心軸線交叉。第二端面也與中心軸線交叉。外環(huán)面沿中心軸線延伸。第一端面和第二端面中至少有一個(gè)包含斜面，它相對(duì)關(guān)學(xué)元件的中心軸線傾斜一個(gè)預(yù)先確定的角度，另有一個(gè)接觸面，與斜面相鄰而與中心軸線垂直。
參照附圖，通過以下說明，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚。
優(yōu)選實(shí)施例詳述參照附

圖1至4，以下將描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所述的含有一個(gè)傾斜面的一種光學(xué)元件。
在本說明中，術(shù)語“光學(xué)元件”包括梯度折射桿狀透鏡、夾持光纖的毛細(xì)管，和諸如光學(xué)晶片的光學(xué)元件，例如可用作光學(xué)絕緣件。另外，在本說明中，術(shù)語“桿狀透鏡的有效直徑”指鏡頭的可提供的小于或等于光學(xué)折射的預(yù)定值的最大直徑。
參照附圖1和2描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所述的梯度折射桿狀透鏡11。圖2是圖1中按箭頭A的方向觀察的桿狀透鏡11的視圖。
桿狀透鏡11為預(yù)定梯度折射率的圓柱形玻璃體。桿狀透鏡11有輸入側(cè)端面12和輸出側(cè)端面13。輸出側(cè)端面13為一個(gè)平面，與桿狀透鏡11的中心軸線C3垂直。另一方面，輸入側(cè)端面12包含一個(gè)斜面14和一個(gè)接觸面15。斜面14相對(duì)中心軸線C3傾斜一個(gè)預(yù)定角度θ。接觸面15為末梢端部，與斜面14相鄰。接觸面15優(yōu)選地是平面，與中心軸線C3垂直。換句話說，桿狀透鏡11的外環(huán)面和接觸面15之間優(yōu)選地形成一個(gè)至少為90度的角。
桿狀透鏡11的鏡頭長(zhǎng)度(光線經(jīng)過長(zhǎng)度)Z1根據(jù)桿狀透鏡11的梯度折射特性( )和桿狀透鏡11應(yīng)用(光通訊模塊)所需的距離L(見圖3)確定。接觸面15和斜面14在桿狀透鏡11的輸入端面12上形成，這樣桿狀透鏡11就有確定的長(zhǎng)度Z1。更特別的情況下，與中心軸線垂直的接觸面15的尺寸h，根據(jù)鏡頭長(zhǎng)度Z1和距離L確定。斜面14的傾斜角θ確定后，這樣輸入端面12的末梢端部上有接觸面15，其尺寸為h。接觸面15優(yōu)選地在桿狀透鏡11的有效直徑區(qū)域17之外形成。
圖3顯示在一個(gè)光通訊模塊中使用的桿狀透鏡11。光通訊模塊包括桿狀透鏡11和桿狀透鏡11A，它是桿狀透鏡11的鏡像。桿狀透鏡11A和桿狀透鏡11有相同的結(jié)構(gòu)。桿狀透鏡11和桿狀透鏡11A同軸。桿狀透鏡11A的輸入側(cè)端面13A為平面，與桿狀透鏡11A的中心軸線C4垂直。另一方面，桿狀透鏡11A的輸出側(cè)端面12A包括斜面14A和接觸面15A。斜面14A相對(duì)中心軸線C4傾斜一個(gè)預(yù)定的傾斜角度θ。接觸面15A與中心軸線C4垂直。
濾光器16放置在桿狀透鏡11A的接觸面15A和桿狀透鏡11的接觸面15之間。夾持光纖21的毛細(xì)管20固定在桿狀透鏡11A的輸出側(cè)端面13A上。夾持光纖23的毛細(xì)管22固定在桿狀透鏡11的輸出側(cè)端面13上。桿狀透鏡11A將從光纖21射來的光轉(zhuǎn)換成平行光，并將平行光射向?yàn)V光器16，然后光線通過濾光器16被桿狀透鏡11匯聚在一起。匯聚光進(jìn)入光纖23被傳送到另外一個(gè)光纖元件，圖中沒有顯示。如上所述，兩個(gè)桿狀透鏡11、11A用光學(xué)的方法將光纖21和23接合在一起。
優(yōu)選實(shí)施例所述的桿狀透鏡11A、11具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)每個(gè)接觸面15A、15在對(duì)應(yīng)的桿狀透鏡11A、11的末梢端部12A、12處形成。每個(gè)接觸面15A、15與對(duì)應(yīng)的斜面14A、14相鄰，并垂直于對(duì)應(yīng)的中心軸線C3、C4。因此，當(dāng)將濾光器16放入接觸面15A、15中間時(shí)，每個(gè)桿狀透鏡11A、11的末梢端部就能防止破碎。同時(shí)，當(dāng)將接觸面15A、15直接接觸放置時(shí)，可以防止每個(gè)桿狀透鏡11A、11的末梢端部破碎。更進(jìn)一步，當(dāng)將桿狀透鏡11A、11插入圓柱形夾具中，甚至在桿狀透鏡11A、11的末梢端部接觸對(duì)應(yīng)夾具的時(shí)候，每個(gè)桿狀透鏡11A、11的末梢端部也不會(huì)破碎。由于可以避免每個(gè)桿狀透鏡11A、11的末梢端部破碎，光纖21和23就以最佳方式進(jìn)行光學(xué)接合。因而在用桿狀透鏡11A、11制造光通訊模塊時(shí)，就能夠防止每個(gè)桿狀透鏡11A、11受損。桿狀透鏡11A、11也同時(shí)提高了成品率，減少了結(jié)合損失。
(2)每個(gè)接觸面15A、15在沿對(duì)應(yīng)桿狀透鏡11A、11長(zhǎng)度的方向上預(yù)定的位置精確成形，所以，當(dāng)制造不同類型的光通訊模塊時(shí)，僅僅通過在兩個(gè)接觸面15A、15之間放置濾光器16，就可讓這兩個(gè)桿狀透鏡11A、11以最佳方式進(jìn)行光學(xué)接合。同樣，僅僅相互接觸放置接觸面15A、15，也可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)桿狀透鏡11A、11以最佳方式進(jìn)行光學(xué)接合。所以，當(dāng)用含有接觸面15(15A)的桿狀透鏡11(11A)制造不同類型的光學(xué)模塊時(shí)，無需將桿狀透鏡11(11A)與另一個(gè)光學(xué)元件11A(11)對(duì)齊，就可實(shí)現(xiàn)將接合損失降至最低。
(3)接觸面15在桿狀透鏡11的有效直徑區(qū)域17之外形成。所以，桿狀透鏡11的光學(xué)性能得到保持。如果接觸面15在桿狀透鏡11的有效直徑區(qū)域17之外，接觸面15的尺寸隨桿狀透鏡11的焦距改變。這將使設(shè)計(jì)變得靈活。
(4)桿狀透鏡11可以按圖4所示使用。在圖4所示的情況中，鏡面30的反射面與桿狀透鏡11的接觸面15相鄰。毛細(xì)管31夾持兩根光纖32、33。光線從光纖32的輸出端射出進(jìn)入桿狀透鏡11，桿狀透鏡11將光線轉(zhuǎn)換為平行光，然后射向鏡面30。鏡面30對(duì)光線反射，使之通過桿狀透鏡11匯聚。匯聚光然后進(jìn)入光纖33的輸入端。
在這種情況下，還具備優(yōu)點(diǎn)(1)和(2)。只通過將鏡面30的反射面與桿狀透鏡11的接觸面15接觸放置，光纖32、33就可以光學(xué)接合。所以，無需將桿狀透鏡11與鏡面30對(duì)齊，接合損失就可以降至最低。
本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，本發(fā)明可以有其它特殊的結(jié)構(gòu)而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。特別是，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以實(shí)施為如下形式在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用在梯度折射桿狀透鏡11、11A中。然而，本發(fā)明可用于任一種毛細(xì)管20、22、31，它們分別夾持光纖21、23、32、33。就是說，斜面和緊鄰斜面而且無鋒利邊緣的末梢端部，可能會(huì)至少在毛細(xì)管20、22、31的一端形成。優(yōu)選實(shí)施例的末梢端部為一個(gè)平面，并且垂直于毛細(xì)管20、22、31的光纖傳輸軸，形成接觸面15。在這種情況下，毛細(xì)管20、22、31的末梢端部不會(huì)輕易破碎，甚至當(dāng)末梢端部與圓柱形夾具如柱套相接觸時(shí)也是如此。這將在制造各類光通訊模塊時(shí)提高成品率。
如圖5所示，接觸面15可以是曲面。
斜面14和接觸面15可在桿狀透鏡11的兩個(gè)端面12和13上同時(shí)形成。
在圖3中，斜面可在左側(cè)桿狀透鏡11A的輸入側(cè)端面13A上形成。那樣，與輸入側(cè)端面13A上的斜面相對(duì)應(yīng)的一個(gè)斜面可在左側(cè)毛細(xì)管20的端面上形成。在這種情況下，桿狀透鏡11A上的斜面和毛細(xì)管20上的斜面之間按預(yù)定的距離配置。右側(cè)毛細(xì)管22和右側(cè)桿狀透鏡11可以按相同的形式配置。
桿狀透鏡11可以不是圓柱形。例如，桿狀透鏡可以是矩形。
因此，所述示例及實(shí)施例應(yīng)看作是示意性而非限制性的，本發(fā)明也不限于這里所給出的細(xì)節(jié)，它可以在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)作一定修改。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件(11；20，22；31)，包含一個(gè)第一端面(12)和一個(gè)第二端面(13)，其特征在于，第一端面(12)和第二端面(13)中至少有一個(gè)包含斜面(14)，它相對(duì)關(guān)學(xué)元件(11；20，22；31)的中心軸線(C3)傾斜一個(gè)預(yù)先確定的角度，以及一個(gè)末梢端面(15)，它與斜面(14)相鄰。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件(11；20，22；31)，其特征在于，光學(xué)元件(11；20，22；31)的外環(huán)面和末梢端面(15)之間形成一個(gè)至少為90度的角。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件(11；20，22；31)，其特征在于，末梢端面(15)包含一個(gè)與中心軸線C3垂直的平面。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件(11；20，22；31)，其特征在于，末梢端面(15)為曲面。
5.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件(11；20，22；31)，其特征在于，光學(xué)元件(11；20，22；31)為一個(gè)梯度折射桿狀透鏡，其中第一端面(12)為桿狀透鏡的輸入側(cè)端面，而第二端面(13)為桿狀透鏡的輸出側(cè)端面。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件(11；20，22；31)，其特征在于，末梢端面(15)在桿狀透鏡的有效直徑區(qū)域(17)以外形成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件(11；20，22；31)，其特征在于，光學(xué)元件(11；20，22；31)包括夾持至少一根光纖(21，23；32，33)的毛細(xì)管(20，22；31)，其中第一端面(12)是毛細(xì)管(20，22；31)的輸入側(cè)端面，而第二端面(13)是毛細(xì)管(20，22；31)的輸出側(cè)端面。
8.一種圓柱形光學(xué)元件(11)，包括與光學(xué)元件中心軸線(C3)交叉的第一端面(12)、與中心軸線(C3)交叉的第二端面(13)和一個(gè)沿中心軸線(C3)延伸的外環(huán)面，其特征在于，第一端面(12)和第二端面(13)中至少有一個(gè)包含斜面(14)，斜面相對(duì)關(guān)學(xué)元件的中心軸線(C3)傾斜一個(gè)預(yù)先確定的角度，以及一個(gè)接觸面(15)，與斜面(14)相鄰而與中心軸線(C3)垂直。
全文摘要
用于光通訊模塊的一種不易破碎的桿狀透鏡(11、11A)。桿狀透鏡(11、11A)的輸入側(cè)端面(12、12A)有一個(gè)斜面(14、14A)。斜面(14、14A)相對(duì)桿狀透鏡(11、11A)的中心軸線(C3、C4)傾斜一個(gè)預(yù)定的角度,以減小反射損失。接觸平面(15、15A)垂直于中心軸線(C3、C4),在桿狀透鏡(11、11A)的末梢端部形成。通過簡(jiǎn)單配置兩個(gè)桿狀透鏡(11、11A)使其相互接觸,桿狀透鏡(11、11A)以最佳方式進(jìn)行光學(xué)接合,而不會(huì)受到損壞。
文檔編號(hào)G02B6/34GK1362628SQ0114483
公開日2002年8月7日 申請(qǐng)日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者石川正武 申請(qǐng)人:日本板硝子株式會(huì)社