光電部件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設置有用于相對于可連接至部件的光纖的端面來調節(jié)透鏡的焦點的裝置的光電部件。
【背景技術】
[0002]通常需要利用例如比如光纖耦合器這樣的光電裝置或開關來將光纖與另一光纖對準。這可以包括小心地對準光纖并且將光纖放置成與裝置接觸，或者使用透鏡使得能夠通過空氣間隙進行耦合和對準。
[0003]在實驗室環(huán)境中，利用光纖發(fā)射系統來將光耦合到裸光纖端部中，該光纖發(fā)射系統使用物鏡來將光聚焦直至成為小點。精密的平移臺(微定位工作臺)用于移動透鏡、光纖或裝置以使得能夠最優(yōu)化耦合效率。然而，該裝置不適用于利用高功率激光器的實際使用。
[0004]端部上具有連接器的光纖使該過程更加簡單:連接器被簡單地插入預對準的光纖準直器，該光纖準直器包含相對于光纖被準確地定位或者是可調節(jié)的透鏡。為了達到進入光纖中的最佳注入效率，光束的發(fā)散以及光斑的位置和大小都必須進行優(yōu)化。利用合適的光束，可以達到遠遠超過95%的耦合效率。
[0005]包括可調節(jié)透鏡的裝置的問題在于所需的準確定位還需要相應準確的調節(jié)機制。對于不止一個方向上的位置控制而言，可以一起使用多個線性臺?？梢詮膬蓚€線性臺來組裝“兩軸”或“X-Y”臺，其中一個線性臺安裝至另一個線性臺的裝配臺使得第二臺的運動軸線與第一臺的運動軸線垂直。“三軸”或“x-y-z”臺由安裝至彼此的三個線性臺構成，使得所有臺的運動軸線都正交。一些兩軸臺和三軸臺是整體設計的而不是從分離的單軸臺組裝的。
[0006]US5351330中示出了光纖安裝系統的示例，其中，由透鏡架來支承透鏡組件。通過使一組連接器變形來定位透鏡架。該解決方案的問題在于變形是永久的，這使得不可能再次定位。即使嘗試再次定位，任何后續(xù)變形都將削弱連接器。此外，由于定位需要使連接器變形，因此快速的或者可重復的再次定位是不可能的。
[0007]US2003/123808公開了類似的光纖安裝系統，其中，使用對稱彈簧繞萬向節(jié)系統中的卡圈以抓持包括球狀物和光學部件或其他類型部件的組件。一旦球狀物/部件組件被抓持在安裝系統內時，球狀物/部件組件就能夠樞轉直到達到最佳對準為止。一點達到最佳對準，就利用激光焊接來固定球狀物/部件組件。該解決方案的問題在于定位是永久的，這使得不可能再次定位。
[0008]根據發(fā)射條件和激光功率，在高功率工業(yè)激光系統中，幾微米小的失準就會造成幾百瓦特的傳輸損耗。
[0009]具有兩軸或三軸調節(jié)系統的必要性導致復雜的機械設計以實現該微米精度，然而，機械零件的復雜性會導致在處理高功率工業(yè)激光時對系統中常見的熱變化或熱梯度敏感的裝置。
[0010]因此，存在對改進的可調節(jié)裝置的需要，該可調節(jié)裝置能夠快速地并且以較高的準確度而被重復地再次定位，但是并不那么復雜并且包括比當前解決方案更少的可調節(jié)零件。
【發(fā)明內容】
[0011]通過如在所附權利要求中要求保護的光電部件來解決上述問題。
[0012]在下文中，術語“透鏡”被解釋成包括單個透鏡或一組透鏡元件，其中透鏡具有一個焦點。
[0013]本發(fā)明涉及用于接收光的光電部件，該部件包括殼體，該殼體具有被布置成接收入射光束的軸向延伸的腔體。該部件包括至少一個可調節(jié)裝置，該至少一個可調節(jié)裝置包括透鏡以及用于相對于可連接至殼體的光纖的端面而調節(jié)透鏡焦點的第一調節(jié)裝置。
[0014]可調節(jié)裝置還包括:被布置成影響所述透鏡位置的第一主體，以及與第一主體接觸并且在殼體中成軸頸的第二主體。第一調節(jié)裝置被布置成作用于第一主體以使其繞遠端點進行球狀旋轉并且改變透鏡的位置，從而將透鏡的焦點定位在光纖的端面上。第一主體連接至成軸頸的第二主體，使得對第一主體的調節(jié)導致第一主體和第二主體作為一個單元一起移動。
[0015]第一調節(jié)裝置被布置成作用于第一主體，以相對于與透鏡關聯的光束的傳播軸線、在遠離第二主體處在兩個正交方向上調節(jié)第一主體。為此，第一調節(jié)裝置包括第一可調節(jié)裝置和第二可調節(jié)裝置，第一可調節(jié)裝置和第二可調節(jié)裝置被布置成與關聯于透鏡的光束的傳播軸線成直角并且彼此成直角。第一可調節(jié)裝置和第二可調節(jié)裝置均是可精調的。沿其相應的方向一一朝向或遠離光束的傳播軸線一一調節(jié)這兩個可調節(jié)裝置中的任一個，將導致對由第一主體支承的透鏡的相應調節(jié)。
[0016]第一可調節(jié)裝置和第二可調節(jié)裝置包括可旋轉元件，該可旋轉元件具有被布置成與殼體配合的螺紋部分。為了在調節(jié)期間避免任何反彈，第一主體通過作用于第一主體的彈性裝置而與每個可調節(jié)裝置保持接觸。彈性裝置優(yōu)選地被定位在與相應的第一和第二可調節(jié)裝置相同的平面中、在第一和第二可調節(jié)裝置的相對于光束傳播軸線的相對側處。
[0017]如上所述，第二主體在殼體中成軸頸，這使得第一主體在被調節(jié)裝置作用時能夠進行球狀旋轉。根據第一示例，第二主體包括球狀軸承。球狀軸承被安裝在殼體中的腔體中并且被布置成至少部分地圍封第二主體。
[0018]根據第二示例，第二主體包括以萬向節(jié)或萬向軸節(jié)形式的萬向接頭。萬向節(jié)是使物體能夠繞單個軸旋轉的樞轉支承。一組兩個萬向節(jié)——利用正交樞軸將一個萬向節(jié)安裝在另一個萬向節(jié)上，其中外側安裝在殼體中而內側安裝至第二主體一一可以用于使第二主體能夠相對于光束的傳播軸線而樞轉成任何所需的角度。如上所述，可以利用作用于第一主體的第一和第二可調節(jié)裝置來執(zhí)行調節(jié)。
[0019]如上所述的第一調節(jié)裝置被布置成將透鏡的焦點定位在與光纖傳播軸線基本上成直角的平面中的光纖端面上。如果該平面與光纖的端面不重合，則透鏡的焦點可以最終在端面的前方或者在光纖的內部。為了對其進行修正，包括第一和第二主體的組件被布置成相對于第一調節(jié)裝置、沿著光束傳播軸線可滑動?？烧{節(jié)裝置還包括第二調節(jié)裝置，該第二調節(jié)裝置用于沿著與透鏡關聯的光束的傳播軸線而移動該裝置。第二調節(jié)裝置可以包括殼體的可旋轉部分或者螺絲。第二調節(jié)裝置作用于第二主體以使得能夠沿著光束的傳播軸線調節(jié)透鏡的位置。
[0020]為了在調節(jié)期間避免任何反彈，第二主體通過被定位在第二主體與殼體之間并且被布置成沿著傳播軸線起作用的彈性元件來與第二調節(jié)裝置保持接觸。第二調節(jié)裝置被布置在第二主體的、相對于彈性裝置的相對側并且包括可旋轉元件，該可旋轉元件具有被布置成與殼體配合的螺紋部分。第二調節(jié)裝置可以直接地或間接地作用于第二主體。
[0021]可以在具有一個或更多個輸入光纖或一個或若干個輸出光纖或其組合的光纖系統或裝置中使用上述光電部件。當用于輸入光纖時，該部件被布置成接收入射光并且使得能夠調節(jié)透鏡的焦點以確保以最小的損耗將入射光束發(fā)送到裝置中。類似地，當用于輸出光纖時，該部件被布置成接收準直光束即來自激光器等的光束，并且使得能夠調節(jié)透鏡的焦點以確保以最小的損耗將輸出光束發(fā)送到光纖中。
[0022]根據第一不例，光電部件是光纖至光纖親合器，該光纖至光纖親合器包括被布置成接收來自可連接至殼體的光纖的光并且將光聚焦到第二光纖