專利名稱：光學(xué)耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在兩個光波導(dǎo)端面之間進行光耦合的光學(xué)耦合裝置，其中一個光波導(dǎo)端面、如一個光導(dǎo)纖維相對于另一個光波導(dǎo)端面、如一個光導(dǎo)基片的幾何位置可借助一個長度可變部件改變，該長度可變部件通過一個支承裝置支承著兩個光波導(dǎo)中的一個，并通過兩個支承塊固定在另一光波導(dǎo)上。
一種光學(xué)耦合裝置例如已被WO-98/13718公知。這種耦合裝置被用于根據(jù)相控陣原理的光學(xué)濾波器中，該光學(xué)濾波器有一個光在其確定幾何位置入射的耦合面，該幾何位置影響光學(xué)濾波器的輸出波長。尤其是這種相控陣原理光學(xué)濾波器可用作光學(xué)波分復(fù)用運行(WDM)中的多路調(diào)制器或多路解調(diào)器，因為它具有一個低插入衰減和一個高串音抑制。該光學(xué)濾波器具有多個不同長度的曲線行進的光波導(dǎo)作為其基本構(gòu)件，這些光波導(dǎo)形成一個移相區(qū)。
在德國專利申請公開說明書DE-4422651.9中描述，一個相控陣濾波器的中心波長可以通過耦合用光波導(dǎo)的位置來確定，該耦合光波導(dǎo)將光導(dǎo)入光波導(dǎo)。以這樣的方式，借助耦合光波導(dǎo)或耦合纖維的幾何定位就能精確調(diào)節(jié)光學(xué)濾波器的中心波長。由于對此所希望的是光波導(dǎo)彼此相偏移，光波導(dǎo)不能彼此直接疊合。
在本說明書開始部分所提到的耦合裝置中，支承塊固定在基片上，且光波導(dǎo)纖維夾持在長度可變部件中。在這種情況下，雖然設(shè)置了一定的導(dǎo)向裝置，由于長度可變部件可能出現(xiàn)擺動或彎曲，從而導(dǎo)致纖維暫時或持續(xù)地失準。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是確保長度可變部件平行于其主延伸方向(該部件的長軸)作導(dǎo)向移動，且避免在運行期間失準。
為解決上述技術(shù)問題，開始部分所提到光學(xué)耦合裝置的特征在于所述長度可變部件或所述支承裝置由一個彈性件來保持，該彈性件直接或間接地支承在至少兩支承塊之一上，允許該長度可變部件或該支承裝置沿著長度可變部件的長度方向，即沿著該長度可變部件的伸長或縮短方向運動，并阻止該長度可變部件在垂直于長度可變部件的長度方向作運動，其中在支承塊固定時通過彈性件保持在靠近另一光波導(dǎo)處。在本發(fā)明中一個光波導(dǎo)、即纖維通過彈性件保持在盡可能靠近固定處。將強制固定在遠離另一個光波導(dǎo)(即基片)的長度可變部件壓向纖維的支承裝置，使纖維與基片的相對運動成為可能。該彈性件是這樣設(shè)計的，盡可能完全地阻止與該平面相垂直的殘余運動。這樣將實現(xiàn)，纖維相對于基片的運動十分精確地平行于基片面，且在實際上不會發(fā)生與基片面相垂直的失準。
在本發(fā)明中另一個優(yōu)點是在第二光波導(dǎo)(光波導(dǎo)基片)上的支承塊可以粘結(jié)在十分靠近纖維處，由此避免了大的移動。因而明顯減少與長度可變部件所預(yù)期的延伸相垂直的方向出現(xiàn)不希望的運動。
本發(fā)明裝置的一個優(yōu)選實施方式的特征是所述長度可變部件、支承裝置和彈性件布置在兩個支承塊之間，該支承裝置與該長度可變部件為整體件，而彈性件與之分開。這樣的優(yōu)點是彈性件的材料可以選擇，而無需對長度可變部件的材料提出要求。
本發(fā)明裝置的又一個優(yōu)選實施方式的特征是所述長度可變部件、支承裝置和彈性件布置在兩個支承塊之間，該支承裝置、該長度可變部件和彈性件為整體件。該實施方式在制造技術(shù)上有優(yōu)點，并且就裝置的運行可靠性和壽命而言是有利的。
本發(fā)明裝置的又一個優(yōu)選實施方式的特征是所述長度可變部件、支承裝置和彈性件布置在兩個支承塊之間，該支承裝置與該彈性件為整體件，而長度可變部件與之分開。這樣可以不必考慮長度可變部件的材料，就可制造支承裝置和彈性件。
本發(fā)明裝置的另一個優(yōu)選實施方式的特征是所述彈性件是通過在該長度可變部件或支承裝置上形成槽而構(gòu)成的，這些槽位于與端面平行、而與長度可變部件的長度方向相垂直的平面內(nèi)。當(dāng)該長度可變部件、支承裝置和彈性件彼此成一整體件，或者作為一種替換至少支承裝置和彈性件彼此成整體件時，這些槽就特別有利于應(yīng)用。此外，槽的方向要優(yōu)選，由于在槽扭轉(zhuǎn)時如扭轉(zhuǎn)90°時垂直于基片平面臨界方向上的穩(wěn)定性不再足以得到保證。
本發(fā)明裝置的另一個優(yōu)選實施方式的特征是設(shè)置偶數(shù)個槽。這樣可以使不穩(wěn)定趨勢最小。
本發(fā)明裝置的另一個優(yōu)選實施方式的特征是所述彈性件是通過在該長度可變部件或支承裝置上形成通孔而構(gòu)成，這些通孔位于與端面平行、而與長度可變部件的長度方向相垂直的平面內(nèi)。這樣的孔很容易用機器制造，其中彈性件的彈性常數(shù)可通過孔的尺寸來調(diào)節(jié)。
本發(fā)明裝置的另一個優(yōu)選實施方式的特征是所述彈性件由彎曲的彈性薄片制成，其彈性段位于與基片面相垂直、且與長度可變部件的長度方向相垂直的平面內(nèi)。該彈性段的定向是鑒于阻止垂直于長度可變部件長度方向的擺動運動作出的優(yōu)選。
本發(fā)明裝置的再一個優(yōu)選實施方式的特征是所述長度可變部件的長度這樣進行選擇，彈性件在該長度可變部件的起始位置時處于預(yù)緊狀態(tài)。從而保證，當(dāng)同時拉動支承裝置和和長度可變部件時，一旦支承裝置與長度可變部件分開，它就緊隨著該長度可變部件。
本發(fā)明裝置進一步的優(yōu)選實施方式的特征是兩個支承塊通過一個弓形件彼此相連，這樣由兩支承塊、長度可變部件、支承裝置和彈性件構(gòu)成的裝置具有較大的穩(wěn)定性。
本發(fā)明裝置進一步的優(yōu)選實施方式的特征是兩個支承塊通過一個框架彼此相連，其中在兩個支承塊之間設(shè)置了一個上部弓形件和一個下部弓形件，且此兩弓形件與兩個支承塊由一個整體塊制成，從而它們可以粘結(jié)在基片上。
本發(fā)明裝置更進一步的優(yōu)選實施方式的特征是所述彈性件位于該弓形件或該框架與兩支承塊間的支承裝置之間；該長度可變部件支承在兩支承塊中的一個，并與支承裝置相連接。從而整個裝置的粘結(jié)或固定位置，即支承塊與基片的粘結(jié)緊靠著耦合位置，兩光波導(dǎo)之間的相對運動通過支承在兩支承塊之一、并壓向支承裝置的長度可變部件來完成。
本發(fā)明裝置更進一步的優(yōu)選實施方式的特征是在支承裝置與另一個支承塊之間設(shè)置一個反向彈簧，其在該長度可變部件的起始位置時處于預(yù)緊狀態(tài)，因而在該長度可變部件縮短時增強相應(yīng)的反向運動。
本發(fā)明裝置更進一步的優(yōu)選實施方式的特征是該長度可變部件在兩支承塊之一中作導(dǎo)向移動，且其與一個波長相匹配的螺釘在功能上相連，借助此螺釘可調(diào)節(jié)該長度可變部件在長度方向上的位置，從而以一個優(yōu)選方式在耦合裝置與光波導(dǎo)基片粘結(jié)后還可以調(diào)節(jié)到波長的零位置，附帶增加了制造的可靠性。
最后，本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式的特征是所述支承裝置具有一個套管，光波導(dǎo)或光學(xué)纖維固定在其中。雖然還有可能，不用套管而將纖維固定在一個有彈性的部件中，例如粘結(jié)在一個V形槽中。然而鑒于裝置的準確度和避免將纖維粘結(jié)在V形槽中出現(xiàn)粘結(jié)材料的老化現(xiàn)象，最好采用套管。
下面借助附圖對本發(fā)明的實施方式作描述

圖1為本發(fā)明耦合裝置第一種實施方式的側(cè)視圖；圖2為本發(fā)明耦合裝置第二種實施方式的側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明耦合裝置第三種實施方式的側(cè)視圖；圖4為本發(fā)明耦合裝置第四種實施方式的側(cè)視圖；圖5為本發(fā)明耦合裝置第五種實施方式的俯視圖；圖6為本發(fā)明耦合裝置第五種實施方式的端部俯視圖；圖7為本發(fā)明耦合裝置第六種實施方式的俯視圖；圖8為本發(fā)明耦合裝置第七種實施方式的透視側(cè)視圖；圖9為本發(fā)明耦合裝置第七種實施方式另一側(cè)的透視側(cè)視圖。
圖1給出本發(fā)明第一種實施方式耦合裝置的側(cè)視圖，其中兩個支承塊(如玻璃、玻璃陶瓷)4、6固定或粘結(jié)在一個光波導(dǎo)基片2上。這兩個支承塊之一4支承著如由鋁制成的長度可變部件8，纖維10借助一個套管12固定在該長度可變部件8上。該長度可變部件8通過一個由槽16形成的彈性件14支承在另一個支承塊6上。
彈性件14由長度可變部件8上的槽16來形成，這些槽16在垂直于該長度可變部件8的長度方向的平面內(nèi)延伸，其中開口棱與基片相垂直。設(shè)置了偶數(shù)個槽，即四條槽。在此實施方式中長度可變部件8與彈性件14成一整體件，且該長度可變部件8的端部段成為套管12的支承裝置。
圖2給出本發(fā)明第二種實施方式耦合裝置的側(cè)視圖，其中兩個支承塊24、26固定或粘結(jié)在一個光波導(dǎo)基片22上。這兩個支承塊之一24支承著長度可變部件28，纖維30借助一個套管32固定在該長度可變部件28上。該長度可變部件28通過一個由通孔36形成的彈性件34支承在另一個支承塊26上。
如在前面所述的實施方式中那樣，該通孔36位于與光波導(dǎo)端面平行、而與長度可變部件的長度方向相垂直的平面中。該長度可變部件28與該彈性件34成一整體件，且該套管直接固緊在長度可變部件中，這樣長度可變部件的相應(yīng)段用作支承裝置。
圖3給出本發(fā)明第三種實施方式耦合裝置的側(cè)視圖，其中兩個支承塊44、46固定或粘結(jié)在一個光波導(dǎo)基片42上。這兩個支承塊之一44支承著長度可變部件48，纖維50借助一個套管52固定在該長度可變部件48上。該長度可變部件48通過一個由彈性薄片制成、由彈性段56形成的彈性件54支承在另一個支承塊46上。
彈性件54的彈性段56位于與基片面相垂直、且與長度可變部件48的長度方向相垂直的平面內(nèi)。在此實施方式中彈性件54與長度可變部件48是分開的。
圖4給出本發(fā)明第四種實施方式耦合裝置的側(cè)視圖，其中兩個支承塊64、66固定或粘結(jié)在一個光波導(dǎo)基片62上。這兩個支承塊之一64支承著長度可變部件68，該長度可變部件68通過支承裝置78和一個彈性件74支承在另一個支承塊66上。該支承裝置78與彈性件74相連，纖維70借助一個套管72固定在該支承裝置78上。在此實施方式中三個組成部分，即長度可變部件68、支承裝置78和彈性件74各為一個構(gòu)件。
圖5給出本發(fā)明耦合裝置第五種實施方式的俯視圖，其中有兩個支承塊84、86，其中一個支承塊84支承著一個長度可變部件88，該長度可變部件108具有一個供夾持光導(dǎo)纖維的套管用的孔90，且經(jīng)過一個彈性件92支承在另一個支承塊86上。該兩個支承塊84、86經(jīng)一個弓形件94彼此相連，如圖5的俯視圖和圖6的側(cè)視圖所示。如圖6所示，該耦合裝置與一個光波導(dǎo)基片82相耦合。
圖7給出本發(fā)明耦合裝置第六種實施方式的俯視圖，其中有兩個支承塊104、106，其中一個支承塊104支承著一個長度可變部件108，該長度可變部件88具有一個供夾持光導(dǎo)纖維的套管用的孔110，且經(jīng)過一個彈性件112支承在另一個支承塊106上。該兩個支承塊104、106經(jīng)兩個弓形件114、116彼此相連，從而形成一個用來使耦合裝置整體上穩(wěn)定的框架。在此實施方式中及在前一實施方式中，弓形件由一整體塊制成或彼此粘結(jié)而成。
圖8給出本發(fā)明耦合裝置第七種實施方式的透視側(cè)視圖，而圖9是同一實施方式另一側(cè)的透視側(cè)視圖。在此實施方式中，兩個支承塊固定或粘結(jié)在一個光波導(dǎo)基片122上。這兩個支承塊之一124支承著長度可變部件128，該長度可變部件128在該支承塊124的一個導(dǎo)向軸套130和該支承塊124的一個通孔132中作導(dǎo)向移動。導(dǎo)向軸套130與支承塊124為一整體件。軸套130中接納長度可變部件128外端的一個通孔134上設(shè)置有供一個螺釘138擰入的螺紋136，借助此螺釘可以改變該長度可變部件128在其長度方向的位置。此螺釘138與該長度可變部件128可以為一整體件或者是分離的。
兩個支承塊124、126經(jīng)一個弓形件140彼此相連，該弓形件140具有一個彈性件142，該彈性件142帶有一個供夾持纖維150的套管148用的支承裝置146。在支承裝置146和另一個支承塊126之間可以附加設(shè)置一個反向彈簧152，當(dāng)長度可變部件128縮短時，該反向彈簧152用來作相應(yīng)的返回運動。該反向彈簧不是強制必須的，因為支承裝置146已經(jīng)通過一個彈性件142而預(yù)緊了。當(dāng)長度可變部件128伸長時其壓向支承裝置146，纖維150向右運動(如圖8注視方向)，此時彈性件142相應(yīng)復(fù)位。最后，在弓形件140上還開有兩個通孔154、156，以減少耦合裝置的整體重量。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)耦合裝置，用于在兩個光波導(dǎo)的端面之間進行光耦合，其中一個光波導(dǎo)端面，如一個光導(dǎo)纖維相對于另一個光波導(dǎo)端面，如一個光導(dǎo)基片的幾何位置可借助一個長度可變部件改變，該長度可變部件通過一個支承裝置支承著兩個光波導(dǎo)中的一個，并通過一個支承塊固定在另一光波導(dǎo)上，其特征在于該長度可變部件(8，28，48，68，88，108，128)或該支承裝置由一個彈性件來保持，該彈性件直接或間接地支承在至少兩支承塊(4，6；24，26；44，46；64，66；84，86；104，106；124，126)之一上，允許該長度可變部件或該支承裝置沿著長度可變部件的長度方向，即沿著該長度可變部件的伸長或縮短方向運動，并阻止該長度可變部件垂直于長度可變部件的長度方向作運動，其中在支承塊固定時通過彈性件保持在靠近另一光波導(dǎo)處。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述長度可變部件(48)、支承裝置和彈性件(56)布置在兩個支承塊(44，46)之間，該支承裝置與該長度可變部件為整體件，而彈性件與之分開。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述長度可變部件(8，28)、支承裝置和彈性件布置在所述兩個支承塊(4，6；24，26)之間，該支承裝置、該長度可變部件和該彈性件為整體件。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述長度可變部件(68)、支承裝置(78)和彈性件(74)布置在所述兩個支承塊(64，66)之間，該支承裝置與該彈性件為整體件，而該長度可變部件與之分開。
5.按照權(quán)利要求2、3或4所述的裝置，其特征在于所述彈性件(14)通過構(gòu)造在該長度可變部件(8)或支承裝置上的槽(16)來構(gòu)成，這些槽位于與該長度可變部件的長度方向相垂直的平面內(nèi)，其中開口棱與基片平面相垂直。
6.按照權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于設(shè)置了偶數(shù)個槽(16)。
7.按照權(quán)利要求2、3或4所述的裝置，其特征在于所述彈性件(34)通過在該長度可變部件(28)或支承裝置上形成通孔(36)來構(gòu)成，這些通孔位于與該光波導(dǎo)端面平行、而與長度可變部件的長度方向相垂直的平面內(nèi)。
8.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述彈性件(54，74)由彎曲的彈性薄片制成，其彈性段位于與長度可變部件的長度方向相垂直的平面內(nèi)，其中彎曲棱與基片平面相垂直。
9.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述長度可變部件的長度這樣進行選擇，彈性件在該長度可變部件的起始位置時處于預(yù)緊狀態(tài)。
10.按照上述權(quán)利要求中任何一項所述的裝置，其特征在于兩個支承塊(84，86)通過一個弓形件(94)彼此相連，其中由兩支承塊、長度可變部件、支承裝置和彈性件構(gòu)成的裝置具有較大的穩(wěn)定性。
11.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于兩個支承塊通過一個框架彼此相連，其中在兩個支承塊之間設(shè)置了一個上部弓形件和一個下部弓形件，且此兩弓形件與兩個支承塊由一個整體塊制成。
12.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所述彈性件(142)位于該弓形件(140)與兩支承塊(124，126)間的支承裝置(146)之間；該長度可變部件(128)支承在兩支承塊中的一個(124)中，并與支承裝置(146)相連接。
13.按照權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于在支承裝置(146)與另一個支承塊(126)之間設(shè)置一個反向彈簧(152)，其在該長度可變部件的起始位置時處于預(yù)緊狀態(tài)，從而在該長度可變部件縮短時增強相應(yīng)的反向運動。
14.按照權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所述長度可變部件(128)在兩支承塊之一(124)中作導(dǎo)向移動，且其與一個波長相匹配的螺釘(138)在功能上相連，借助此螺釘可調(diào)節(jié)該長度可變部件(128)在長度方向上的位置。
15.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述支承裝置具有一個套管(如12)，光波導(dǎo)(10)或光學(xué)纖維固定在其中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在兩個光波導(dǎo)端面之間進行光耦合的光學(xué)耦合裝置,其中一個光波導(dǎo)端面相對于另一個光波導(dǎo)端面的幾何位置可借助一個長度可變部件改變。該長度可變部件支承著兩個光波導(dǎo)中的一個,并通過支承塊固定在另一光波導(dǎo)上。該長度可變部件或該支承裝置由一個彈性件來保持,該彈性件直接或間接地支承在至少一個支承塊上,允許該長度可變部件或該支承裝置沿著長度可變部件的長度方向,即沿著該長度可變部件的伸長或縮短方向運動,并阻止該長度可變部件在垂直于長度可變部件的長度方向作運動,其中纖維在支承塊固定時通過該彈性件保持在靠近另一光波導(dǎo)處。
文檔編號G02B7/00GK1375068SQ00813152
公開日2002年10月16日 申請日期2000年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月21日
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