專利名稱：使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置及光耦合系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)，特別是關于下述這樣一種使用球透鏡的光耦合系裝置及光耦合系統(tǒng)的制作方法，即為了使球透鏡的中心軸離開光軸一定距離，要提供所需要的定位技術、而且定位時不使用定位工具。


圖1所示為利用現(xiàn)有技術的光耦合系統(tǒng)構造的簡圖。根據(jù)圖1，上述光耦合系統(tǒng)設有以下幾部分，即支承光導纖維86的金屬套(ferrule)84；在該金屬套84的周圍，設有固定上述金屬套84用的金屬套罩(ferrule housing)80；在上述金屬套罩80的一個側面的周圍，設有用于與另外的光耦合系統(tǒng)進行焊接結合的突起82；在上述金屬套84的一側設有球透鏡90，該球透鏡的作用是為了使上述光導纖維86所傳送的光路之焦點聚集在一起；在上述球透鏡90的周圍，設有支承及固定球透鏡90的透鏡罩88。
像上述那樣構成的光耦合系統(tǒng)的制造方法如下，即為了支承并固定一根或多根光導纖維86，要制作金屬套84，將上述光導纖維86插入該金屬套84的中心部之后，再加以固定。然后，對上述光導纖維86所結合的金屬套84的斷面進行研磨，并用環(huán)氧物質(zhì)或焊接方法將上述經(jīng)過研磨的金屬套84結合在金屬套罩80上。接著，制作球透鏡90(該球透鏡使光導纖維86所傳遞的光路之焦點聚焦在一起)，再將上述球透鏡90固定在透鏡罩88上。然后，用精密的定位工具對固定上述金屬套84的金屬套罩80和固定球透鏡90的透鏡罩88進行定位，再將金屬套罩80的一個側面與透鏡罩88的一個側面焊接固定起來。
采用上述制造方法時，需要具有金屬套罩80及透鏡罩88，以分別用于支承和固定金屬套84及球透鏡90，用它們來制作光耦合系統(tǒng)時，存在著以下問題由于需要用環(huán)氧物質(zhì)或焊接方法進行固定，所以制造工序復雜、生產(chǎn)效率低；而且金屬套罩80與透鏡罩88的結合部位的溫度、振動及沖擊等特性變差；在使用球透鏡90的光耦合系統(tǒng)中，為了減少反射損失，所以要使光路轉(zhuǎn)移到不是球透鏡90的中心面上，因此，需要精密的定位器具，使產(chǎn)品的成本升高；又因采用焊接方法或環(huán)氧物質(zhì)將上述球透鏡固定在金屬套84的內(nèi)部，所以不能再利用。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種使用球透鏡的光耦合系裝置及光耦合系統(tǒng)的制作方法，采用這種裝置及制作方法可以克服為使球透鏡的中心軸離開光軸一定距離所必須的定位技術的這一難題。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種能實現(xiàn)穩(wěn)定的結構設計的裝置及方法，這種穩(wěn)定的結構設計可使光耦合系統(tǒng)(該光耦合系統(tǒng)使用球透鏡)適應溫度、振動及沖擊等環(huán)境條件。
本發(fā)明的第三個目的是提供這樣一種裝置和方法，即在對金屬套和球透鏡進行定位時，不使用定位工具也可定位。
本發(fā)明的第四個目的是提供這樣一種裝置和方法，即可以制作使用兩根光導纖維的光耦合系統(tǒng)的裝置及方法。
本發(fā)明還有一個目的是提供這樣一種裝置及方法，即把球透鏡壓入之后，再將其固定在罩子上，這樣，球透鏡還可以再利用。
為了達到上述目的，本發(fā)明的使用球透鏡的光耦合系裝置的特征是，該裝置是由支承光導纖維的金屬套，使光導纖維所傳送的光路之焦點聚集在一起的球透鏡，以及使上述金屬套和球透鏡定位的罩構成的。
為了達到上述目的，本發(fā)明的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)的制作方法，包括以下七道工序，即為了支承并固定一根光導纖維而制作金屬套的第一工序；將上述一根光導纖維插入上述金屬套中心部之后，再進行固定的第二工序；對一根光導纖維所結合的金屬套的斷面進行研磨的第三工序；為了使上述一根光導纖維所傳送的光路之焦點聚集在一起，而制作球透鏡的第四工序，該球透鏡是經(jīng)過抗反射涂層處理(anti-reflection coating)的；為了使上述金屬套和球透鏡定位而計算移動距離并制作罩的第五工序；將金屬套固定在罩上的第六工序；用一定的壓力將球透鏡固定在上述罩上的第七工序。
附圖的簡要說明圖1是表示使用現(xiàn)有技術的光耦合系統(tǒng)構造的簡圖；圖2是表示使用本發(fā)明的光耦合系統(tǒng)構造的簡圖；圖3是表示使用本發(fā)明的配置了兩根光導纖維的光耦合系統(tǒng)的構造簡圖；圖4是表示用本發(fā)明的光耦合系統(tǒng)制作的波長分割耦合器的構造簡圖；圖5是表示本發(fā)明的球透鏡與光導纖維軸之間的移動距離和反射損失的關系之曲線圖；圖6是表示本發(fā)明的球透鏡與光導纖維軸之間的移動距離和輸出光的前進角度的關系之曲線圖。
以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的理想實施例。
此圖2所示，本發(fā)明的使用了球透鏡的光耦合系統(tǒng)設有支承光導纖維14的金屬套12；在上述金屬套12的一側，設有經(jīng)過抗反射涂層處理的球透鏡16，從而使光導纖維14所傳送的光18的路線之焦點聚集在一起；在金屬套12及球透鏡16的周圍，設有使金屬套12和球透鏡16定位的罩10。在這種情況下，上述罩10是這樣形成的，即它可以同時支承并固定金屬套12和球透鏡16。
這樣構成的光耦合系統(tǒng)的制作方法如下所述。
光耦合系統(tǒng)的制作方法包括以下幾道工序為了支承并固定一根光導纖維14而制作金屬套12的第一工序；將上述一根光導纖維14插入上述金屬套12的中心部位之后，再進行固定的第二工序；對一根光導纖維14所結合的金屬套12的斷面進行研磨的第三工序；為了將上述一根光導纖維14所傳送的光18的路線之焦點聚集在一起，而制作經(jīng)過抗反射涂層處理的球透鏡16的第四工序；為了對金屬套12及球透鏡16進行定位，而計算移動距離D-d，并制作罩10的第五工序。在這種情況下，在計算上述移動距離的數(shù)字公式中，可以用透鏡的焦點距離-透鏡的半徑進行計算。另外，如圖5、圖6所示，為了使上述光耦合系統(tǒng)的反射損失特性保持在-45dB以下，制作時應使移動距離D-d為100μm。通過了光導纖維的光與前進軸之間的角度θ為8.6度。為了使移動距離D-d為100μm，使通過光導纖維的光與前進軸之間的角度θ為8.6度，制作時透鏡和光導纖維需要進行抗反射涂層處理，而且球透鏡的直徑應為2mm，波長應為155μm。此外，光耦合系統(tǒng)的制作工序還包括對金屬套12進行抗反射涂層處理之后，再將其固定在罩10上的第六工序；用一定的壓力將球透鏡16壓入罩10內(nèi)、并將其固定的第七工序。
另外，如圖3所示，配置有兩根光導纖維的光耦合系統(tǒng)，分別設有支承光導纖維24、28的金屬套22、26，在各金屬套22、26的一側設在經(jīng)過抗反射涂層處理的球透鏡30，以便使光導纖維24所傳送的光32的路線和光導纖維28所傳送的光34的路線之集點聚集在一起。在上述各金屬套22、26和球透鏡30的周圍設有罩20，該罩用于對各金屬套22、26和球透鏡30進行定位。在這種情況下，上述罩20是這樣形成的，即它可同時支承并固定各金屬套22、26及球透鏡30，而且上述光耦合系統(tǒng)配置有兩根以上的光導纖維。
這樣構成的光耦合系統(tǒng)的制作方法如下述。
制作上述光耦合系統(tǒng)要經(jīng)過以下幾道工序為了支承并固定兩根光導纖維24及光導纖維28，而分別制作金屬套22和金屬套26的第一工序；將上述光導纖維24插入金屬套22的中心部之后，再進行固定，將上述光導纖維28插入金屬套26的中心部之后，再進行固定的第二工序；對各金屬套22、26的斷面進行研磨的第三工序；為了使光導纖維24所傳送的光30的路線之焦點和光導纖維28所傳送的光30的路線之焦點同時聚集在一起，而制作經(jīng)過抗反射涂層處理的球透鏡30的第四工序；為了對上述各金屬套22、26和球透鏡30進行定位，而計算移動距離D-d，制作罩20的第五工序。在這種情況下，在計算上述移動距離的數(shù)學公式中，可以用透鏡的焦點距離-透鏡的半徑進行。另外，如圖5及圖6所示，為了將光耦合系統(tǒng)的反射損失特性保持在-45dB以下，制作時應使移動距離D-d為100μm，使通過光導纖維的光與前進軸之間的角度θ為8.6度，使光導纖維之間的間隔L為200μm，使兩根光導纖維所傳送的光的交叉支點距離球透鏡的外側面960μm。為了使移動距離D-d為100μm，使通過光導纖維的光與前進軸之間的角度為8.6度，制作時透鏡和光導纖維需要進行抗反射涂層處理，球透鏡的直徑應為2mm、波長應為1.55μm。此外，光耦合系統(tǒng)的制作工序還包括對金屬套22、26進行抗反射涂層處理后，再將其固定在罩20上的第六工序；以一定的壓力把球透鏡30壓入罩20內(nèi)并將其固定的第七工序。
圖4所示為用本發(fā)明的光耦合系制作的波長分割耦合器的構造簡圖。參照圖4，可以這樣制作波長分割耦合器，即在上述波長分割耦合器的一側，設有金屬套40、44，分別用于支承兩根光導纖維42、46，在金屬套40、44的一側，設有經(jīng)過抗反射涂層處理的球透鏡48，用于使兩根光導纖維42、46所傳送的光50、52的路線之焦點聚集在一起，在金屬套40、44及球透鏡48的周圍，設有使金屬套40、44及球透鏡48固定并且對球透鏡54進行定位的罩38。在上述波長分割耦合器的另一側，設有支承一根光導纖維68的金屬套66，在該金屬套66的一側，設有經(jīng)過抗反射涂層處理的球透鏡64，以便使一根光導纖維68所傳送的光60的路線之焦點聚集在一起。在上述金屬套66和球透鏡64的周圍，設有使金屬套66及球透鏡64固定，并使球透鏡64定位的罩62。在上述球透鏡48和球透鏡64之間，設有介質(zhì)濾光片56，以便使兩根光導纖維42、46所傳送的光50、52反射并且使一根光導纖維68所傳送的光60透過。在濾光片56的上下端部，設有固定濾光片56用的支承座54，為了防止這樣構成的部件脫離，并且從外部進行保護，用套筒36構成，并可制作波長分割耦合器。在這種情況下，在制作波長分割耦合器時，可以不考慮光導纖維的數(shù)量。
像上述這樣構成的本發(fā)明光耦合系統(tǒng)裝置，可以取得如下效果。
使用了上述球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置及光耦合系統(tǒng)的制作方法，可以解決在制作固定金屬套和球透鏡的罩子時進行定位，而使球透鏡的中心軸離開光軸一定距離所必要的定位技術之難題；并且可以實現(xiàn)穩(wěn)定的結構設計，以便保證使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)能適應于溫度、振動、沖擊等環(huán)境條件；在對金屬套和球透鏡定位時，不用定位工具便可進行定位，因此，可縮短定位時間，提高生產(chǎn)效率；在制作用兩根以上的光導纖維的金屬套的光耦合系統(tǒng)時，也可容易地進行制作；由于是將球透鏡壓入罩內(nèi)之后，再將其固定在罩上，所以球透鏡可以再使用。
權利要求
1.一種使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述光耦合系統(tǒng)是由以下幾部分構成的，即支承光導纖維的金屬套；使所述光導纖維傳送的光路的焦點聚集在一起的球透鏡；以及對所述金屬和球透鏡進行定位的罩。
2.如權利要求1所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置，所述罩是這樣形成同的，它可以同時支承及固定所述金屬套和球透鏡。
3.如權利要求1所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述光耦合系統(tǒng)是這樣構成的，即它設置有兩根以上的光導纖維。
4.如權利要求1所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置，其特征在于，球透鏡是經(jīng)過抗反射涂層(anti-reflection coating)處理以減少反射損失。
5.一種使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置，其特征在于，該裝置的波長分割耦合器是由以下幾部分構成的，即在所述波長分割耦合器的一側分別設有支承兩根光導纖維用的金屬套；在所述金屬套的一側，設有球透鏡，以使兩根光導纖維所傳送的光路之焦點聚集在一起；在所述金屬套和球透鏡的周圍設有用于固定所述金屬套和球透鏡的罩，并對球透鏡進行定位；在所述波長分割耦合器的另一側，設有支承一根光導纖維用的金屬套；在所述金屬套的一側，設有球透鏡，以使所述一根光導纖維所傳送的光路之焦點聚集在一起；在所述金屬套和球透鏡的周圍設有用于固定所述金屬套和球透鏡的罩，并且對球透鏡進行定位；在所述球透鏡之間，設有介質(zhì)濾光片，以便使所述兩根光導纖維所傳送的光反射，而使一根光導纖維所傳送的光透過；在所述濾光片的上下端部，設有固定濾光片的支承座；為了防止具有所述結構的部件脫落，并且從外部進行保護，設置有套筒。
6.如權利要求5所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置，其特征在于，制作所述波長分割耦合器時，不必考慮光導纖維的數(shù)量。
7.如權利要求5所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述球透鏡是經(jīng)過抗反射涂層處理以減少反射損失。
8.一種使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)的制作方法，其中設置一根光導纖維的光耦合系統(tǒng)的制作方法，其特征在于，它包括以下工序，即為了支承和固定一根光導纖維而制作金屬套的第一工序；將一根光導纖維插入所述金屬套的中心部之后，再進行固定的第二工序；對所述一根光導纖維所結合的金屬套的斷面進行研究的第三工序；為了使所述一根光導纖維所傳送的光路之焦點聚集在一起，而制作經(jīng)過抗反射涂層處理的球透鏡的第四工序；為了使所述金屬套和球透鏡定位，而計算移動距離、制作罩子的第五工序；將所述金屬套固定在罩上的第六工序；以一定的壓力將球透鏡壓入上述罩內(nèi)、并將其固定的第七工序。
9.一種使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)的制作方法，其中排列兩根光導纖維的光耦合系統(tǒng)的制作方法，其特征在于它包括以下工序，即為了分別支承和固定兩根光導纖維制作各個金屬套的第一工序；將所述光導纖維插入所述金屬套的中心部之后再進行固定、將所述光導纖維插入所述金屬套管的中心部之后再地行固定的第二工序；分別對所述金屬套的斷面地行研究的第三工序；為了使所述光導纖維所傳送的光路之焦點同時聚集在一起，而制作經(jīng)過抗反射涂層處理的球透鏡的第四工序；為了使所述各金屬套和球透鏡定位，而計算移動距離、制作罩子的第五工序；將所述各金屬套固定在罩上的第六工序；以一定的壓力將球透鏡壓入所述罩內(nèi)、然后進行固定的第七工序。
10.如權利要求8或9所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)的制作方法，其特征在于，所述光耦合系統(tǒng)可以保持-45dB以下的反射損失。
11.如權利要求10所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置，其特征在于，為了使所述反射損失特性保持在-45dB以下，制作時要使移動距離為100μm，使通過光導纖維的光與前進軸之間的角度保持8.6度。
12.如權利要求11所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)的制作方法，其特征在于，為了使所述移動距離為100μm，使通過光導纖維的光與前進軸之間的角度保持8.6度，透鏡和光導纖維是經(jīng)過抗反射涂層處理的，而且球透鏡的直徑為2mm，透過的光的波長為1.55μm。
13.如權利要求9所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)的制作方法，其特征在于，為了使所述兩根光導纖維的反射損失特性保持在-45dB以下，制作時要使移動距離為100μm，所述光導纖維之間的間隔L為200μm，通過光導纖維的光與前進軸之間的角度為8.6度，兩根光導纖維所傳送的光的交叉支點離開透鏡的外側面為960μm。
14.如權利要求8或9所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述計算移動距離的數(shù)學公式中，可用透鏡的焦點距離-透鏡半徑進行計算。
15.如權利要求8或9所述的使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)的制作方法，其特征在于，在所述第六工序中金屬套是經(jīng)過抗反射涂層處理的、而且是被固定在罩上的。
全文摘要
一種使用球透鏡的光耦合系統(tǒng)裝置及光耦合系統(tǒng)的制作方法。包括金屬套、球透鏡、以及對金屬套和球透鏡進行定位的罩。制作方法包括制作金屬套的第一工序；將一根光導纖維插入金屬套的中心部并固定的第二工序；對金屬套的斷面進行研磨的第三工序；制作經(jīng)過抗反射涂層處理的球透鏡的第四工序；計算移動距離D-d、并制作罩子的第五工序；將金屬套固定在罩上的第六工序；將球透鏡壓入上述罩內(nèi)、并固定的第七工序。
文檔編號G02B6/32GK1153911SQ9611244
公開日1997年7月9日 申請日期1996年10月16日 優(yōu)先權日1995年11月10日
發(fā)明者盧鐘雄, 金映周, 安建俊 申請人:三星電子株式會社