專利名稱：一種光纖準直器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種光纖準直器
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光通信及光電子領(lǐng)域，尤其涉及一種準直器的光軸與外部固定件 中軸線平行的光纖準直器。
背景技術(shù)：
光纖準直器Collimator由光纖頭、準直透鏡精確定位然后再外套一些玻璃套管 或金屬套管組成。光線是由光纖頭射入到準直透鏡中，所以光纖頭的前端面對這準直透鏡 的后端面。光纖頭是由光纖套入一內(nèi)徑與光纖外徑密切配合的毛細管，固定后再經(jīng)端面研 磨制成。毛細管的材料可以是玻璃，陶瓷，金屬、朔料。而套管主要作用是精確定位固定光 纖頭和透鏡之間的相對位置。套管的內(nèi)徑與光纖頭和透鏡的外徑緊密配合以達到最佳固定 效果。光纖頭的端面通常有一傾斜角，用以減少端面對光的反射。準直透鏡的背端面也 有一用以減少端面對光的反射的傾斜角。準直透鏡的端面傾斜角與光纖頭的端面傾斜角通 常相平行。傾斜角角度一般為8°，但也有4° -16°的選擇。大的傾斜角會產(chǎn)生較大的損
^^ ο光纖頭與準直透鏡之間的間距需要精確調(diào)節(jié)以使透鏡的焦點正好處與光纖端面 上。然后用套管固定光纖頭和透鏡之間的相對位置。光纖準直器的主要作用是對光纖中發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成準直光，或把準直光耦合進光 纖。因此，光纖準直器普遍用在光通信及光電子器件的輸入及輸出端。例如，已經(jīng)公開的準 直器專利有中國專利00135413. 2 一種制作光纖準直器方法及美國專利4，421，3830ptical fiberconnectors(光學光纖準直器)以及 6，438，290Micro_aspheric collimator lens (微光非球面準直器透鏡)然而，幾乎所有的準直器都存在著出射光不平行的問題。所 謂的“光不平行”是指準直器發(fā)出的光束光軸和其固定套管的中軸線不平行，兩個軸之間存 在一個角度。根據(jù)使用的光學材料不同或透鏡的不同，這個角度一般在0.4° 1.0°之 間。而兩個軸之間之所以會有一個偏差角度的出現(xiàn)，是因為通常的設(shè)計中，將準直透鏡的后 端面也設(shè)計為一個不垂直于套管中心軸的傾斜面，這個傾斜面是為了減少回波損耗而特別 設(shè)計，所謂的回波損耗是指當由光纖頭發(fā)出的光在離開準直器前，反射回光纖頭的光或者 由光纖頭接收的光在到達光纖頭前反射回去的光。由于準直器內(nèi)準直透鏡的布置，準直器的光軸就和套管的中心軸之間夾有角度， 由于這個角度的存在，就使得準直器的使用變得非常的困難。因為準直器發(fā)出的光束光軸 和固定套管的中軸線存在一個角度，就需要固定準直器的方法要有足夠?qū)捤傻臋C械尺寸來 調(diào)節(jié)準直器的光束。另外，調(diào)節(jié)準直器的光路必須使用三維調(diào)節(jié)，而不是簡單的二維調(diào)節(jié)。 這也為未來全自動、半自動設(shè)備的發(fā)展造成巨大的障礙。使用準直器作為輸入及輸出端的 光通信及光電子器件，在組裝的過程中，不得不使用有源實時監(jiān)控調(diào)節(jié)的方法來確定準直 器的機械位置，然后挑選各種不同尺寸的固定組件來調(diào)整準直器在X，Y，Z方向的位置變 化。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對以上問題提出了一種能讓準直器的光軸和用于固定光纖頭和透 鏡的套筒的中軸線能平行的光纖準直器。本實用新型的技術(shù)方案是一種光纖準直器，包括至少一個精確定位的光纖頭和 一個準直透鏡，固定光纖頭和準直透鏡的套管，安裝在套管內(nèi)的光纖頭和準直透鏡呈一直 線首尾相接放置，光纖頭的前端面對接于準直透鏡的后端面，準直透鏡具有一條光軸，套管 具有其固有的中心軸；其特征在于，準直透鏡的后端面與套管的中軸線垂直，準直透鏡的 后端面與光纖頭的前端面之間的距離，等于準直透鏡的焦點到準直透鏡的后端面之間的距 罔。所述準直透鏡的光軸跟套管的中心軸平行；所述光纖頭的前端面可以跟套管的中軸線垂直或者不垂直；所述套管起到精準固定光纖頭和準直透鏡的作用；所述透鏡，可以是C透鏡，GRIN透鏡，或Gradium透鏡中任意一種，當然行業(yè)內(nèi)人 士還可以根據(jù)顯而易見原則選用類似任意一種透鏡。所述光纖頭包括光纖端頭的一段和套在光纖端頭的毛細管，所述光纖頭有個經(jīng)過 研磨的前端面。所述毛細管的材料可以是玻璃、陶瓷、金屬、塑料或者其他行業(yè)內(nèi)常見的材 料。本實用新型的有益效果在光纖頭表面和透鏡后表面進行了特殊的設(shè)計，以此達 到了消除出射光或接收光的偏角。而這也將產(chǎn)生出巨大的效益和優(yōu)勢。最突出的優(yōu)點是準 直器的使用者不一定再需要使用有源實時監(jiān)控調(diào)節(jié)的方法來確定準直器的機械位置，然后 挑選各種不同尺寸的固定組件來容允準直器在X，Y，Z方向的位置變化。

圖1是本實用新型一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有工藝的光纖準直器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是光纖中的光線發(fā)散示意圖；圖4是本實用新型一實施例光纖準直器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型一實施例光線發(fā)散示意圖。圖中:102、中軸線；104、光軸；106、準直透鏡；108、光纖頭；110、前端面；112、后 端面；220、套管；222、光纖。
具體實施方式為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。在本實施例中，參見圖1可見所述光纖準直器，包括至少一個精確定位的光纖頭 108和一個準直透鏡106，固定光纖頭108和準直透鏡106的套管220，安裝在套管220內(nèi)的 光纖頭108和準直透鏡106呈一直線首尾相接放置，光纖頭108的前端面110對接于準直 透鏡106的后端面112，準直透鏡106具有一條光軸104，而套管220具有其固有的中軸線
4102。準直透鏡106的后端面112與套管220的中軸線102垂直，準直透鏡106的后端 面112與光纖頭108的前端面110之間的距離，等于準直透鏡106的焦點到準直透鏡的后 端面的距離。光纖頭108與準直透鏡之間的間距需要精確調(diào)節(jié)以使準直透鏡的焦點正好處 于光纖頭108的前端面110上。然后用套管220固定光纖頭108和準直透鏡106之間的相
對位置。參看圖4，在本實施例中準直透鏡的后端面112垂直于套管220的中軸線102，而 光纖頭108的前端面110傾斜于中軸線102，當從光纖頭108發(fā)出的光反射到準直透鏡106 的后端面112，由于準直透鏡106的后端面112與準直透鏡106的光軸104垂直，所以光通 過準直透鏡后就可以沿平行于光軸104方向傳播，這樣就消除了出射光與準直器本身的中 軸線不平行的問題。所述光纖頭108的前端面110可以跟套管220的中軸線102垂直或者不垂直；所述準直透鏡106的光軸104跟套管220的中心軸102平行。所述套管220為金屬套管，起到精準固定光纖頭108和準直透鏡106的作用；所述準直透鏡，可以是C透鏡，GRIN透鏡，或Gradium透鏡中任意一種，當然行業(yè) 內(nèi)人士還可以根據(jù)顯而易見原則選用類似的透鏡。所述光纖頭108是將光纖222套入一內(nèi)徑與光纖222外徑密切配合的毛細管220， 所述光纖具有一個經(jīng)過研磨的前端面110。所述毛細管220的材料可以是玻璃、陶瓷、金屬、塑料或者其他行業(yè)內(nèi)常見的材 料。根據(jù)具體執(zhí)行情況和不同指標要求，可以有很多方法實現(xiàn)光纖定位，陶瓷插芯、V 型槽和膠黏劑固定。圖2中說明了用現(xiàn)有工藝制造的準直器在套管220的中軸線102和光軸104所產(chǎn) 生的一個偏角Θ。準直器包括了一個光纖頭108及準直透鏡106。光纖頭端面110和準直 透鏡端面112相平行。在光纖頭108和準直透鏡106的端面研磨斜角的主要作用，是為了 確保從光纖頭108發(fā)出的光或者接收的光不會沿原路反射回去。適應于光纖頭108的前端面做成傾斜面的設(shè)計，準直透鏡106的后端面112也應 該相應地做成傾斜的，這是因為如果準直透鏡的后端面112是垂直的，這就可能造成部分 從光纖頭106斜面發(fā)出的光到達透鏡106的后端面112，被后端面112反射回光纖頭的斜 面，形成我們所說的準直器的回波損耗。而就是這樣的設(shè)計導致了上面所述的存在光束與 準直器的中心軸不平行的問題。通過使用光學軟件的模擬計算，發(fā)現(xiàn)可以消除了光束不平行的問題。從圖2可以 看出，光束不平行的問題是由準直透鏡106具有傾斜的后端面所引起的。根據(jù)準直透鏡106 所使用的準直透鏡類型以及光學材料的不同，例如，C透鏡，GRIN透鏡，或Gradium透鏡，準 直透鏡106的斜角端面112的角度可為6 12度。由于這個斜角的存在，即使在組裝準直 器時使用的準直透鏡本身在材質(zhì)和尺寸上完美無缺，也無法避免這個偏角的出現(xiàn)。參考圖3我們可以發(fā)現(xiàn)，由于準直透鏡使用的是玻璃類型材質(zhì)，準直透鏡自身的 結(jié)構(gòu)以及端面斜角的設(shè)計都有差異，所以偏角一般在0.4° 1.0°之間。目前市場上供應 商提供的大量產(chǎn)品也都證明了上述結(jié)論。[0036]通過實驗和計算機摸擬計算發(fā)現(xiàn)，本實用新型的設(shè)計對回波損耗的影響并不明 顯，這主要是因為消減準直器的回波損耗主要是由光纖頭的斜面決定。反過來在不影響回 波損耗的前提下，本實用新型又消除了出射光束不平行的問題。在實施方案中，會使用機械辦法來將準直透鏡和光纖頭固定。將光纖頭的前端面 朝向準直透鏡的后端面，并將光纖頭的前端面置于準直透鏡的焦點上，并使用膠黏、錫焊、 激光焊接等方法來進行永久固定。
權(quán)利要求一種光纖準直器，包括至少一個精確定位的光纖頭和一個準直透鏡，固定光纖頭和準直透鏡的套管，安裝在套管內(nèi)的光纖頭和準直透鏡呈一直線首尾相接放置，光纖頭的前端面對接于準直透鏡的后端面，準直透鏡具有一條光軸，套管具有其固有的中心軸；其特征在于，所述準直透鏡的后端面與套管的中軸線垂直，準直透鏡的后端面與光纖頭的前端面之間的距離，等于準直透鏡的焦點到準直透鏡的后端面之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖準直器，其特征在于，所述準直透鏡的光軸跟套管的中心 軸平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖準直器，其特征在于，所述光纖頭的前端面跟套管的中軸線垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖準直器，其特征在于，所述光纖頭的前端面跟套管的中軸 線不垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述光纖準直器，其特征在于，所述透鏡，可以是C透鏡，GRIN透鏡， Gradium透鏡中任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述光纖準直器，其特征在于，所述光纖頭包括光纖端頭的 一段和套在光纖端頭的毛細管，所述光纖頭有個經(jīng)過研磨的前端面。
專利摘要一種光纖準直器，包括至少一個精確定位的光纖頭和一個準直透鏡，固定光纖頭和準直透鏡的套管，安裝在套管內(nèi)的光纖頭和準直透鏡呈一直線首尾相接放置，光纖頭的前端面對接于準直透鏡的后端面，準直透鏡具有一條光軸，套管具有其固有的中心軸；其特征在于，準直透鏡的后端面與套管的中軸線垂直，準直透鏡的后端面與光纖頭的前端面之間的距離，等于準直透鏡的焦點到準直透鏡的后端面之間的距離。在光纖頭表面和透鏡后表面進行了特殊的設(shè)計，以此達到了消除出射光或接收光的偏角。而這也將產(chǎn)生出巨大的效益和優(yōu)勢。
文檔編號G02B27/30GK201654339SQ20102005647
公開日2010年11月24日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者黃燕平 申請人:深圳市天陽谷科技發(fā)展有限公司