專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光纖準(zhǔn)直器及其制作方法
一種光纖準(zhǔn)直器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通訊網(wǎng)絡(luò)及光纖通信設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖準(zhǔn)直器，該光纖準(zhǔn)直器將光纖發(fā)射出來(lái)的光進(jìn)行準(zhǔn)直。
背景技術(shù)：
光通訊網(wǎng)絡(luò)是由多個(gè)光學(xué)器件組成，光纖與其他光纖器件之間的精準(zhǔn)程度以及耦合效率，影響著光通訊網(wǎng)絡(luò)的性能。因此需要光纖準(zhǔn)直器來(lái)提高光纖與光纖或光纖與器件之間的耦合效率，減少插入損耗。光纖準(zhǔn)直器是構(gòu)建光通訊系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)器件之一，隨著光纖通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，光纖準(zhǔn)直器的制造朝向降低構(gòu)造的復(fù)雜型、縮小體積、降低成本方向發(fā)展，不斷大批量并集成化生產(chǎn)。參考附圖1，該附圖體現(xiàn)了普通光學(xué)準(zhǔn)直裝置中所用的光纖準(zhǔn)直器10的結(jié)構(gòu)。該光纖準(zhǔn)直器10是由光纖11、毛細(xì)管12、自聚焦透鏡14、玻璃管15、金屬管16組成。光纖11在毛細(xì)管12毛細(xì)孔內(nèi)，通過(guò)粘膠13固定，毛細(xì)管12端面12a處具有研磨斜角，該斜角與豎直面夾8度角，并鍍防反射膜12a。自聚焦透鏡14的兩端面研磨拋光并鍍防反射膜14a、14b ;毛細(xì)管12與自聚焦透鏡14通過(guò)使用玻璃管15定位同心，防反射膜12a與14a位置經(jīng)過(guò)調(diào)整，達(dá)到最佳光學(xué)性能時(shí)使用粘膠13固定在玻璃管15內(nèi)；最后將光纖U、毛細(xì)管12、自聚焦透鏡14、玻璃管15裝入金屬管16內(nèi)并粘接，完成光學(xué)組裝。該光纖準(zhǔn)直器10的組裝結(jié)構(gòu)存在以下問(wèn)題:自聚焦透鏡、毛細(xì)管都需要經(jīng)過(guò)端面的研磨拋光處理，處理耗時(shí)長(zhǎng)、工藝難度大、難以保證成品率，伴隨而來(lái)的是生產(chǎn)效率比較低；組裝需要的零件多，組裝過(guò)程繁瑣，必須要經(jīng)過(guò)3次以上的配合、粘結(jié)過(guò)程；毛細(xì)管的中心軸與自聚焦透鏡鍍的纖芯軸芯必須同軸，而為了達(dá)到最佳的光學(xué)性能，確保高度同軸，就需要反復(fù)調(diào)整防反射膜12a、14a的位置，調(diào)整過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)、對(duì)操作人員工藝熟練度要求高；準(zhǔn)直器的回波損耗大:光通過(guò)毛細(xì)管、毛細(xì)管端面的防反射膜、自聚焦透鏡和自聚焦透鏡端面的防反射膜，在其交界界面上仍有部分光發(fā)生反 射，反射的光會(huì)干擾激光諧振腔中諧振光，造成激光器不穩(wěn)定，同時(shí)使得準(zhǔn)直器的回波損耗過(guò)大。圖2為另一種簡(jiǎn)易形光學(xué)準(zhǔn)直器20，可參閱專(zhuān)利號(hào)02147235.1所示說(shuō)明，所述光纖準(zhǔn)直器20包括折射率漸變的棒狀透鏡21及與棒狀透鏡21光學(xué)連接的光纖22 ;棒狀透鏡21的一個(gè)端面上形成防反射膜21b，反射膜21b由數(shù)十層介質(zhì)膜組成；光纖22的端面與防反射膜21b入射側(cè)表面調(diào)整到一定距離后，使用錐狀光學(xué)粘接劑23相結(jié)合。該光纖準(zhǔn)直器20存在以下問(wèn)題:棒狀透鏡21需要研磨拋光端面，需要很長(zhǎng)時(shí)間，并導(dǎo)致成品率及生產(chǎn)效率的降低；光纖22與棒狀透鏡21的纖芯中心需要反復(fù)調(diào)整，才能最佳的光學(xué)性能，因此在最終完成前需要經(jīng)過(guò)繁瑣的光學(xué)光路調(diào)整、耗時(shí)耗人工；準(zhǔn)直器的回波損耗(RL)大:因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)光纖22端面、光學(xué)粘接劑23等數(shù)十層介質(zhì)膜組成的反射膜21b，在其界面上總會(huì)有部分光發(fā)生反射，即使在界面上鍍上減反膜，反射回來(lái)的光會(huì)干擾激光諧振腔中的諧振光，使得激光器不穩(wěn)定，也使得準(zhǔn)直器回波損耗(RL)大。該準(zhǔn)直器20的結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，無(wú)法進(jìn)一步縮小尺寸并集成化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)以上情況提出了一種光學(xué)元件少、尺寸小、組裝過(guò)程簡(jiǎn)單，能最大程度集成化的光纖準(zhǔn)直器，并且提出了制作該光纖準(zhǔn)直器的工藝。該準(zhǔn)直器的反射介質(zhì)少、光學(xué)調(diào)整過(guò)程簡(jiǎn)單、其透鏡可采用多種節(jié)距。一種光纖準(zhǔn)直器的制作方法，首先需要為特異型透鏡開(kāi)模，制作能夠鑄造生產(chǎn)特異型透鏡的模具；該模具具有模腔，該模腔包括圓柱單元、圓錐單元和自由曲面單元，該圓柱單元包括第一平面、第二平面和一個(gè)曲面，曲面連接第一平面和第二平面；而該圓錐單元包括最大直徑平面、最小直徑平面和連接最大直徑平面與最小直徑平面的錐面，最大直徑平面和最小直徑平面均為垂直圓錐中心軸線的圓形平面；而該自由曲面單元包括一個(gè)圓形平面和形成于該圓形平面的自由曲面；圓錐單元以其最大直徑平面銜接圓柱單元的第一平面；自由曲面單元的圓形平面直徑與圓柱單元的直徑相等，自由曲面單元以其圓形平面銜接圓柱單元的第二平面；灌注石英粉至該模具的模腔內(nèi)，并經(jīng)過(guò)高溫熔融鑄造出特異型透鏡，該特異型透鏡包括圓錐部分、圓柱部分和自由曲面部分組成；在特異型透鏡的自由曲面部分的端面鍍反射膜；在特異型透鏡的圓錐部分，其最小直徑與光纖直徑相等，通過(guò)高溫熔接技術(shù)將光纖端面粘結(jié)在特異型透鏡圓錐部分的最小直徑平面上；粘結(jié)點(diǎn)增加熔點(diǎn)保護(hù)結(jié)構(gòu)。所述圓錐單元的最大直徑與圓柱單元的直徑相等。所述圓錐單元的最大直徑小于圓柱單元的直徑。所述熔點(diǎn)保護(hù)結(jié)構(gòu)是圍繞在粘結(jié)點(diǎn)周?chē)墓鈱W(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠。所述高溫熔接技術(shù)是指激光或者電弧焊技術(shù)。所述自由曲面是指凸凹球面、凸凹非球面和弧形面。一種光纖準(zhǔn)直器，其特征在于，所述光纖準(zhǔn)直器包括特異型透鏡、光纖和光學(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠，所述特異型透鏡與光纖高溫熔接在一起，而所述光學(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠粘合在光纖和特異型透鏡的熔接點(diǎn)周?chē)凰鎏禺愋屯哥R包括圓錐部分、圓柱部分和自由曲面部分，該圓柱部分包括第一平面、第二平面和一個(gè)曲面，曲面連接第一平面和第二平面；而該圓錐部分包括最大直徑平面、最小直徑平面和連接最大直徑平面與最小直徑平面的錐面，最大直徑平面和最小直徑平面均為垂直圓錐中心軸線的圓形平面；而該自由曲面部分包括一個(gè)圓形平面和形成于該圓形平面的自由曲面；圓錐部分以其最大直徑平面銜接圓柱部分的第一平面；自由曲面部分的圓形平面直徑與圓柱部分的直徑相等，自由曲面部分以其圓形平面銜接圓柱部分的第二平面，圓錐部分最小直徑平面的直徑與光纖直徑相等，所述特異型透鏡以其圓錐部分最小直徑平面與光纖端面熔接在一起，在所述自由曲面上鍍有反射膜。所述圓 錐部分的最大直徑小于圓柱部分的直徑。所述光纖與所述特異型透鏡的材質(zhì)一致。在本發(fā)明中由于結(jié)構(gòu)的改進(jìn)具有以下優(yōu)點(diǎn):光纖與透鏡連接處不需要研磨拋光及鍍膜；透鏡使用模壓成型技術(shù)，可以大批量生產(chǎn)；外形尺寸可以做到極其微小，尺寸微小至與光纖直徑尺寸一致，光纖準(zhǔn)直器可以最大限度的微型化、集成化；零部件少，光纖與透鏡熔接處只需要簡(jiǎn)單的對(duì)中即可熔接，無(wú)需繁瑣的光路調(diào)整，組裝過(guò)程更為簡(jiǎn)捷，成本更低。光纖與透鏡材質(zhì)一致，光通過(guò)的介質(zhì)層最少，回波損耗將至最低。
圖1是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中側(cè)面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖；圖4是制作如圖3所示特異型透鏡的模具結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中側(cè)面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖。其中100、模具；110圓柱單元111、第一平面；112、曲面；113、第二平面；120圓錐單元；121、最小直徑平面；122、錐面；123、最大直徑平面；130、自由曲面單元；131、圓形平面；132、自由曲面；200，300、特異型透鏡；210，310、圓柱部分；211，311、第一平面；212，312、曲面；213，313、第二平面；220，320、圓錐部分；221，321、最小直徑平面；222，322、錐面；223，323、最大直徑平面；230，330、自由曲面部分；231，331、圓形平面；232，332、自由曲面；233，333、反射膜；20、光纖；30、熔點(diǎn)保護(hù)結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明光纖準(zhǔn)直器及其制作方法進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1:請(qǐng)參考附圖1，該圖中示出了特異型透鏡的模具。所述光纖準(zhǔn)直器的制作方法，首先需要為特異型透鏡開(kāi)模，制作能夠鑄造生產(chǎn)特異型透鏡的模具100 ;該模具100具有模腔，該模腔包括圓柱單元110、圓錐單元120和自由曲面單元130，由這三個(gè)部分組合成容納特異型透鏡完整實(shí)體的注塑模腔。
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該圓柱單元110包括第一平面111、第二平面113和一個(gè)曲面112，曲面113連接第一平面111和第二平面112。而該圓錐單元120包括最大直徑平面123、最小直徑平面121和連接最大直徑平面123與最小直徑平面121的錐面122，最大直徑平面123和最小直徑平面121均為垂直圓錐中心軸線的圓形平面。而該自由曲面單元130包括一個(gè)圓形平面131和形成于該圓形平面131的自由曲面132。圓錐單元120以其最大直徑平面123銜接圓柱單元110的第一平面111。在此實(shí)施例中，圓錐單元120的最大直徑與圓柱單元110的直徑相等，所以?xún)蓚€(gè)平面相貼無(wú)臺(tái)階面產(chǎn)生，邊緣對(duì)齊。自由曲面單元130的圓形平面131直徑與圓柱單元110的直徑相等，自由曲面單元130以其圓形平面131銜接圓柱單元110的第二平面113。以上構(gòu)成了特異型透鏡的模具，通過(guò)模具制作特異型透鏡200。灌注石英粉至該模具100的模腔內(nèi)，并經(jīng)過(guò)高溫熔融鑄造出特異型透鏡200，該特異型透鏡200包括圓柱部分210、圓錐部分220和自由曲面部分230組成；在特異型透鏡200的自由曲面部分230的端面鍍反射膜233 ;在特異型透鏡200的圓錐部分220，其最小直徑與光纖20直徑相等，通過(guò)高溫熔接技術(shù)將光纖20端面粘結(jié)在特異型透鏡圓錐部分210的最小直徑平面上；粘結(jié)點(diǎn)增加熔點(diǎn)保護(hù)結(jié)構(gòu)30。所述熔點(diǎn)保護(hù)結(jié)構(gòu)30是圍繞在粘結(jié)點(diǎn)周?chē)墓鈱W(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠。所述高溫熔接技術(shù)是指激光或者電弧焊技術(shù)。所述自由曲面是指凸凹球面、凸凹非球面和弧形面。
通過(guò)上述方式制作出來(lái)的一種光纖準(zhǔn)直器，所述光纖準(zhǔn)直器包括特異型透鏡200、光纖20和粘結(jié)在光纖20和光學(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠，所述特異型透鏡200與光纖高溫熔接在一起，而所述光學(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠粘合在光纖20和特異型透鏡200的熔接點(diǎn)周?chē)?；所述特異型透鏡200包括圓錐部分220、圓柱部分210和自由曲面部分230，該圓柱部分210包括第一平面211、第二平面213和一個(gè)曲面212，曲面212連接第一平面211和第二平面213 ;而該圓錐部分220包括最大直徑平面223、最小直徑平面221和連接最大直徑平面與最小直徑平面的錐面222，最大直徑平面223和最小直徑平面221均為垂直圓錐中心軸線的圓形平面；而該自由曲面部分230包括一個(gè)圓形平面231和形成于該圓形平面231的自由曲面232 ；該圓錐部分220的最大直徑與圓柱部分210的直徑相等，圓錐部分220以其最大直徑平面銜接圓柱部分210的第一平面211 ;自由曲面部分230的圓形平面231直徑與圓柱部分210的直徑相等，自由曲面部分230以其圓形平面231銜接圓柱部分210的第二平面213，圓錐部分220最小直徑平面221的直徑與光纖20直徑相等，所述特異型透鏡200以其圓錐部分最小直徑平面221與光纖20端面熔接在一起。所述自由曲面是指凸凹球面、凸凹非球面和弧形面。在所述自由曲面232上鍍有反射膜233。所述光纖20與所述特異型透鏡200的材質(zhì)一致。實(shí)施例2:在該實(shí)施例中特異型透鏡300與實(shí)施例1有所不同，其區(qū)別點(diǎn)在于，所述特異型透鏡300包括圓錐部分320、圓柱部分310和自由曲面部分330，該圓柱部分210包括第一平面311、第二平面313和一個(gè)曲面31 2，曲面312連接第一平面311和第二平面313 ;而該圓錐部分320包括最大直徑平面323、最小直徑平面321和連接最大直徑平面與最小直徑平面的錐面322，最大直徑平面323和最小直徑平面321均為垂直圓錐中心軸線的圓形平面；而該自由曲面部分330包括一個(gè)圓形平面331和形成于該圓形平面331的自由曲面332 ;該圓錐部分320的最大直徑小于圓柱部分310的直徑，圓錐部分320以其最大直徑平面銜接圓柱部分310的第一平面311，在此銜接結(jié)構(gòu)中，由于圓錐部分320的最大直徑小于圓柱部分310的直徑，而產(chǎn)生了臺(tái)階面。自由曲面部分330的圓形平面331直徑與圓柱部分310的直徑相等，自由曲面部分330以其圓形平面331銜接圓柱部分310的第二平面313，圓錐部分320最小直徑平面321的直徑與光纖20直徑相等，所述特異型透鏡300以其圓錐部分最小直徑平面321與光纖20端面熔接在一起。以上所述，僅是本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許變更或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)是指對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光纖準(zhǔn)直器的制作方法，首先需要為特異型透鏡開(kāi)模，制作能夠鑄造生產(chǎn)特異型透鏡的模具；該模具具有模腔，該模腔包括圓柱單元、圓錐單元和自由曲面單元，該圓柱單元包括第一平面、第二平面和一個(gè)曲面，曲面連接第一平面和第二平面；而該圓錐單元包括最大直徑平面、最小直徑平面和連接最大直徑平面與最小直徑平面的錐面，最大直徑平面和最小直徑平面均為垂直圓錐中心軸線的圓形平面；而該自由曲面單元包括一個(gè)圓形平面和形成于該圓形平面的自由曲面；該圓錐單元的最大直徑與圓柱單元的直徑相等，圓錐單元以其最大直徑平面銜接圓柱單元的第一平面；自由曲面單元的圓形平面直徑與圓柱單元的直徑相等，自由曲面單元以其圓形平面銜接圓柱單元的第二平面；灌注石英粉至該模具的模腔內(nèi)，并經(jīng)過(guò)高溫熔融鑄造出特異型透鏡，該特異型透鏡包括圓錐部分、圓柱部分和自由曲面部分組成；在特異型透鏡的自由曲面部分的端面鍍反射膜；在特異型透鏡的圓錐部分，其最小直徑與光纖直徑相等，通過(guò)高溫熔接技術(shù)將光纖端面粘結(jié)在特異型透鏡圓錐部分的最小直徑平面上；粘結(jié)點(diǎn)增加熔點(diǎn)保護(hù)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖準(zhǔn)直器的制作方法，其特征在于，所述圓錐單元的最大直徑與圓柱單元的直徑相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖準(zhǔn)直器的制作方法，其特征在于所述圓錐單元的最大直徑小于圓柱單元的直 徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖準(zhǔn)直器的制作方法，其特征在于，所述熔點(diǎn)保護(hù)結(jié)構(gòu)是圍繞在粘結(jié)點(diǎn)周?chē)墓鈱W(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖準(zhǔn)直器的制作方法，其特征在于，所述高溫熔接技術(shù)是指激光或者電弧焊技術(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖準(zhǔn)直器的制作方法，其特征在于，所述自由曲面是指凸凹球面、凸凹非球面和弧形面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述光纖準(zhǔn)直器的制作方法，其特征在于，所述自由曲面特異變形為平面。
8.一種光纖準(zhǔn)直器，其特征在于，所述光纖準(zhǔn)直器包括特異型透鏡、光纖和光學(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠，所述特異型透鏡與光纖高溫熔接在一起，而所述光學(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠粘合在光纖和特異型透鏡的熔接點(diǎn)周?chē)凰鎏禺愋屯哥R包括圓錐部分、圓柱部分和自由曲面部分，該圓柱部分包括第一平面、第二平面和一個(gè)曲面，曲面連接第一平面和第二平面；而該圓錐部分包括最大直徑平面、最小直徑平面和連接最大直徑平面與最小直徑平面的錐面，最大直徑平面和最小直徑平面均為垂直圓錐中心軸線的圓形平面；而該自由曲面部分包括一個(gè)圓形平面和形成于該圓形平面的自由曲面；圓錐部分以其最大直徑平面銜接圓柱部分的第一平面；自由曲面部分的圓形平面直徑與圓柱部分的直徑相等，自由曲面部分以其圓形平面銜接圓柱部分的第二平面，圓錐部分最小直徑平面的直徑與光纖直徑相等，所述特異型透鏡以其圓錐部分最小直徑平面與光纖端面熔接在一起，在所述自由曲面上鍍有反射膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述光纖準(zhǔn)直器，其特征在于，所述圓錐部分的最大直徑與圓柱部分的直徑相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述光纖準(zhǔn)直器，其特征在于，所述圓錐部分的最大直徑小于圓柱部分的直徑。
全文摘要
一種光纖準(zhǔn)直器，所述光纖準(zhǔn)直器包括特異型透鏡、光纖和光學(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠，所述特異型透鏡與光纖高溫熔接在一起，而所述光學(xué)用結(jié)構(gòu)粘結(jié)膠粘合在光纖和特異型透鏡的熔接點(diǎn)周?chē)?；光纖與特異型透鏡的材質(zhì)一致。光纖與透鏡連接處不需要研磨拋光及鍍膜；透鏡使用模壓成型技術(shù)，可以大批量生產(chǎn)；外形尺寸可以做到極其微小，尺寸微小至與光纖直徑尺寸一致，光纖準(zhǔn)直器可以最大限度的微型化、集成化；零部件少，光纖與透鏡熔接處只需要簡(jiǎn)單的對(duì)中即可熔接，無(wú)需繁瑣的光路調(diào)整，組裝過(guò)程更為簡(jiǎn)捷，成本更低。光纖與透鏡材質(zhì)一致，光通過(guò)的介質(zhì)層最少，回波損耗將至最低。
文檔編號(hào)G02B6/255GK103246020SQ20131020249
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月23日
發(fā)明者黃燕平, 李立, 周小平, 張懷忠 申請(qǐng)人:深圳市天陽(yáng)谷科技發(fā)展有限公司