專利名稱：光學(xué)準(zhǔn)直裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)準(zhǔn)直裝置，尤指一種用于密集波分復(fù)用器中的光學(xué)準(zhǔn)直裝置。
背景技術(shù)：
通過先進(jìn)的光學(xué)技術(shù)(如窄帶濾波技術(shù)等)，密集波分復(fù)用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)系統(tǒng)可將多個波長相近的光信號耦合入一根光纖傳輸，同時可將一根光纖內(nèi)傳輸?shù)亩鄠€不同波長光信號分波至多根光纖傳輸，從而增加網(wǎng)路的傳輸容量，使得其成為光纖傳輸網(wǎng)路的主流系統(tǒng)。密集波分復(fù)用系統(tǒng)中包括許多重要的光器件，如光分插復(fù)用器、波復(fù)用/解復(fù)用器、光開關(guān)、光耦合器及光電轉(zhuǎn)換器等，而準(zhǔn)直裝置廣泛應(yīng)用于上述器件以提供準(zhǔn)直平行光束的功能。
準(zhǔn)直裝置一般可分為三大類，具體如下第一類為棱鏡型準(zhǔn)直裝置，其由單個或數(shù)組棱鏡組成，可將分散光束轉(zhuǎn)換為平行光束。相關(guān)結(jié)構(gòu)可參閱美國專利第4,350,410號。
第二類為透鏡型準(zhǔn)直裝置，其利用球面透鏡、平凸鏡、凹凸鏡、非球面透鏡或自聚焦透鏡等中的單個或多個組合而成，以達(dá)到轉(zhuǎn)換平行光的目的。相關(guān)結(jié)構(gòu)可參閱美國專利第4,575,194號、第4,758,071號及第5,446,815號。
第三類為棱鏡與透鏡組合型準(zhǔn)直裝置，其通過棱鏡與透鏡的組合來獲得準(zhǔn)直光束。相近結(jié)構(gòu)可參閱美國專利第4,609,258號及第5,321,717號。
除卻棱鏡與透鏡，濾波器也可應(yīng)用到準(zhǔn)直裝置中將特定波長信號從多波長復(fù)合光信號中分離，如薄膜濾波器型密集波分復(fù)用系統(tǒng)采用的準(zhǔn)直裝置，該種準(zhǔn)直裝置一般為多端口準(zhǔn)直器，且通常包括一雙光纖頭與一窄帶濾波片。
一種制造透鏡型準(zhǔn)直裝置已知方法可參閱美國專利第5,150,230號(圖8與圖9參照)，首先，提供一凸緣裂縫套管48，該凸緣套管48是由軸向延伸的裂縫52與凸緣50構(gòu)成，該凸緣50上形成多個向外放射狀延伸的裂縫53彼此沿圓周間隔排列，其次，將一棒透鏡6套裝固定于凸緣裂縫套管48內(nèi)組成透鏡組件46；然后，將透鏡組件46的套管部分48插入階梯式套管12中，且透鏡組件46的凸緣50與階梯式套管12的一個端面于裂縫53中點(diǎn)P處通過激光焊接加以固定。由于其中每一個激光焊接點(diǎn)P均位于凸緣50的裂縫53的同一側(cè)，使得于退火過程中由于焊接點(diǎn)收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力可降低到幾乎為零。此種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可降低退火過程中產(chǎn)生的拉力，然而，這種方法對焊接技術(shù)要求極高，且需要較高的操作技巧與操作人員特別的專注與仔細(xì)。
另一種制造此種準(zhǔn)直裝置的已知方法包括以下步驟第一步，將一根或多根光纖插入到一根毛細(xì)管中，同時注入膠水或環(huán)氧樹脂將其固定；第二步，將光纖與毛細(xì)管組合組件套裝固定于一套管中，并將該組合組件的一個端面拋光成一個角度，該角度為6-8度時比較適宜，可使整個裝置獲得一較高回波損耗；第三步，通過在套管內(nèi)部涂抹環(huán)氧樹脂以在該套管內(nèi)粘貼固定自聚焦透鏡；最后，將整個裝置進(jìn)行烘烤固化環(huán)氧樹脂以固定各組件。然而，烘烤過程需要嚴(yán)格的溫度控制，因?yàn)樘叩臏囟葧姑?xì)管或透鏡破裂，而且，在組裝過程中容易產(chǎn)生自聚焦透鏡位置與角度的偏移，而此偏移無法進(jìn)行再調(diào)整，從而降低整個產(chǎn)品的光學(xué)性能甚至產(chǎn)生不良品。
另外，為獲得良好的準(zhǔn)直性能，需要嚴(yán)格要求環(huán)氧樹脂在毛細(xì)管中均勻分布且不污染光纖等器件，以及自聚焦透鏡與雙光纖的精確定位，由此，作業(yè)人員需要熟練的操作技巧，如操作不當(dāng)，將使得環(huán)氧樹脂非均勻分布于毛細(xì)管上，以致透鏡不可能精確的同毛細(xì)管相接對光。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于密集波分復(fù)用設(shè)備中的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，制造該準(zhǔn)直裝置操作簡單，可降低操作困難度，且可獲得良好的熱穩(wěn)定性與高合格率。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，其提供一種光學(xué)準(zhǔn)直裝置包括一透鏡組件與一雙光纖組件，其中透鏡組件包括一自聚焦透鏡、一粘貼于透鏡一端的濾波器及一貼于透鏡另一端的透鏡套管，該雙光纖組件包括一對光纖及一套管，且二光纖均有一端插入套管中，該套管外部含有保護(hù)光纖的襯套。該透鏡套管及光纖襯套均含有一接合端，使得透鏡套管與光纖襯套間形成一接合區(qū)域，通過毛細(xì)效應(yīng)將環(huán)氧樹脂均勻分布于其內(nèi)，烘烤接合區(qū)域固化環(huán)氧樹脂以固定透鏡組件與雙光纖組件。
與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下顯著特點(diǎn)，由于本實(shí)用新型是將透鏡組件與雙光纖組件配接好后再注入環(huán)氧樹脂，而非直接于兩接合端相應(yīng)端面涂抹環(huán)氧樹脂或?qū)⑼哥R與光纖插針直接固定于同一套管中，由此除了可減小環(huán)氧樹脂對透鏡和光纖插針相應(yīng)端面造成的污染，還可于加熱過程中再調(diào)整透鏡與雙光纖之間的對準(zhǔn)，以能獲得高質(zhì)量產(chǎn)品，同時也可提高生產(chǎn)良率。

圖1是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例準(zhǔn)直裝置中粘貼有濾波器的透鏡的側(cè)視圖。圖2是圖1的立體透視圖。圖3是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例準(zhǔn)直裝置中透鏡組件的剖面圖。圖4是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例準(zhǔn)直裝置配接前的剖面圖。圖5是圖4中準(zhǔn)直裝置配接完成的剖面圖。圖6是圖4中準(zhǔn)直裝置提供有環(huán)氧樹脂時的剖面圖。圖7是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例準(zhǔn)直裝置置于加熱器內(nèi)時剖面圖及該狀況下接合區(qū)域的放大圖。圖8是現(xiàn)有透鏡型準(zhǔn)直裝置的分解圖。圖9是圖8中透鏡型準(zhǔn)直裝置的后視圖。
具體實(shí)施方式圖1至圖7是本實(shí)用新型準(zhǔn)直裝置3的制造方法圖，包括以下步驟準(zhǔn)備一透鏡組件1；準(zhǔn)備一雙光纖組件2；將透鏡組件1與雙光纖組件2套接構(gòu)成準(zhǔn)直裝置3；在透鏡組件1與雙光纖組件2接合區(qū)域34注入環(huán)氧樹脂31，通過毛細(xì)效應(yīng)將環(huán)氧樹脂將均勻分布于接合區(qū)域34內(nèi)；烘烤接合區(qū)域34固化環(huán)氧樹脂31以固定透鏡組件1與雙光纖組件2。
請參照圖1至圖3，透鏡組件1包括一自聚焦透鏡11、一濾波器12及一透鏡套管14。該自聚焦透鏡11包括一端面17，且該端面17與垂直于自聚焦透鏡11的中心軸線平面成6-8度角。該透鏡套管14套裝固定自聚焦透鏡11含端面17的一端。該濾波器12通過粘合劑13粘貼于透鏡11與端面17相對的另一端面，該濾波器12通常為窄帶濾波器，可選擇性反射預(yù)設(shè)波長光信號。
請參照圖4，雙光纖組件2包括一對光纖23、24，光纖23、24的一端均固定于光纖插針21內(nèi)，且光纖插針21通過粘合劑套裝于一光纖襯套22內(nèi)。光纖23、24的另一末端分別連接一可調(diào)激光25及光功率計26。光纖插針21相鄰于自聚焦透鏡11的端面17形成有一斜面29，而與該斜面29相對端則為凸面(未標(biāo)示)。
可調(diào)激光25用以產(chǎn)生所需波長光束，該光束經(jīng)由光纖24進(jìn)入透鏡11及濾波器12，濾波器12反射預(yù)定波長光信號，該光信號經(jīng)由光纖23進(jìn)入光功率計26，光功率計26測量其能量，并由此計算出整個準(zhǔn)直裝置3對預(yù)設(shè)波長光信號的插入損耗。
透鏡組件1中的透鏡套管14與雙光纖組件2中的光纖襯套22可采用金屬、陶瓷或其它適當(dāng)材料制成，且分別具有一接合端16、28，該接合端16、28相互配套(詳后述)，藉此，可使得透鏡組件1與雙光纖組件2配合固定且于兩者之間形成一接合區(qū)域34(請參照圖5)。接合區(qū)域34(詳后述)可促使環(huán)氧樹脂31(請一并參照圖6)由于毛細(xì)效應(yīng)而均勻分布于其內(nèi)，且該接合區(qū)域34可使得透鏡組件與雙光纖組件于加熱固定過程中可從角度到坐標(biāo)軸各平面進(jìn)行再對準(zhǔn)調(diào)節(jié)。
光纖襯套22可容納光纖插針21，其接合端28是自光纖襯套22延伸形成，且其向內(nèi)有一臺階，從而形成一空間27。同時，透鏡套管14的接合端16與透鏡套管14的其余外表面間形成有一臺階，而于接合端16與透鏡套管14其余外表面相接位置處形成一傾斜面15。
請再次參照圖3，制作準(zhǔn)直裝置的第一步為準(zhǔn)備透鏡組件1，其進(jìn)一步包括粘貼固定自聚焦透鏡11與濾波器12，將透鏡11以膠水固定于透鏡套管14內(nèi)，并加熱透鏡組件1以固化膠水，一般是將透鏡組件于85度左右加熱約45分鐘。
請參照圖4，第二步為準(zhǔn)備一雙光纖組件2，其進(jìn)一步包括準(zhǔn)備一光纖插針21，該光纖插針21一末端為傾斜面29，且光纖插針21內(nèi)部對稱分布兩光纖信道，該光纖信道大致平行于光纖插針21的中心軸以固定光纖23、24的一端于插針21內(nèi)；定位并膠合光纖插針21于光纖襯套22內(nèi)，并使得其凸面端伸出光纖襯套22之外。
請參照圖5、6，第三步為將透鏡組件1與雙光纖組件2套接形成準(zhǔn)直裝置3。此過程包括，將透鏡套管14外階梯狀接合端16插入光纖襯套22接合端28構(gòu)成的空間27內(nèi)，并由此在兩接合端16及28間形成接合區(qū)域34。透鏡套管14接合端16與光纖襯套22接合端28之間的重疊配置使得操作過程中透鏡組件1與雙光纖組件2不容易分開。盡管接合端16與接合端28內(nèi)壁鄰接相靠，兩者之間不可避免存在一定間隔32。因此，接合區(qū)域34包括光纖襯套22之接合端28、透鏡套管14接合端16、間隔32及由透鏡套管14、傾斜面15與光纖襯套22的接合端28界定的空隙30組成。
第三步還包括在接合區(qū)域34的空隙30中注入環(huán)氧樹脂，通過毛細(xì)現(xiàn)象將環(huán)氧樹脂自空隙30均勻分布至該接合區(qū)域34之間隔32內(nèi)，該環(huán)氧樹脂需足夠充滿整個空隙30以及間隔32。
請參照圖7，第四步為烘烤過程，準(zhǔn)直裝置3被適當(dāng)定位于一加熱器4中，使得接合區(qū)域34置于加熱器4的中心位置，加熱器4可為業(yè)界采用的各種適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)或器件。加熱接合區(qū)域34以固化均勻分布于其間的環(huán)氧樹脂，從而接合固定兩接合端16、28，且加熱過程中一部分環(huán)氧樹脂將進(jìn)一步滲入到光纖襯套22與光纖插針21間以加強(qiáng)固定。
準(zhǔn)直裝置3置于加熱器4中加熱同時，監(jiān)控與光纖23相連的光功率計26的顯示數(shù)值，可在坐標(biāo)軸及旋轉(zhuǎn)角度方向適當(dāng)調(diào)整雙光纖組件2與透鏡組件1之間的對準(zhǔn)，直到光功率計顯示為最大值即插入損耗最小，保持該可獲得最小插入損耗的定位至整個準(zhǔn)直裝置裝配完畢，確保成品擁有最小插入損耗。
由于本實(shí)用新型是將透鏡組件1與雙光纖組件2配接好后再注入環(huán)氧樹脂，而非直接于兩接合端16及28相應(yīng)端面涂抹環(huán)氧樹脂或?qū)⑼哥R與光纖插針直接固定于同一套管中，由此除了可減小環(huán)氧樹脂對透鏡11和光纖插針21相應(yīng)端面造成的污染，還可于加熱過程中再調(diào)整透鏡與雙光纖之間的對準(zhǔn)，以能獲得高質(zhì)量產(chǎn)品，同時也可提高生產(chǎn)良率。
如透鏡套管14、光纖襯套22采用玻璃材料制成，則需涂抹環(huán)氧樹脂后(其外徑約為2.8mm)，再在其外套設(shè)一外徑大約為3.2mm的較大外金屬套管，以獲得較佳機(jī)械強(qiáng)度。如用金屬代替玻璃來制作透鏡套管14及光纖襯套22，則具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，而不需采用額外的金屬套管，該種透鏡套管14及光纖襯套22的外徑僅為2.2mm左右。
另外，在應(yīng)用玻璃材質(zhì)透鏡套管14及光纖襯套22的實(shí)施例中，可利用UV膠替代分別用于透鏡11與濾波器12之間、透鏡套管14與透鏡11之間、光纖襯套22與光纖插針21之間以及接合區(qū)域34之間的粘合劑、膠水及環(huán)氧化合物31，眾所周知在現(xiàn)有工業(yè)技術(shù)中，用UV槍固化UV膠極為方便，且，應(yīng)用UV膠所需透鏡套管14與光纖襯套22的外徑比應(yīng)用環(huán)氧樹脂的外徑要小，因?yàn)閁V膠本身即可達(dá)到所需機(jī)械強(qiáng)度，而勿需額外使用金屬套管。因此利用UV膠時，透鏡套管14及光纖襯套22外徑僅為2.2mm。
總之，如上所述，利用UV膠除可獲得與利用上述的環(huán)氧樹脂、粘合劑及膠水相同功效，還可節(jié)省制造時間、提高產(chǎn)出收益、提供更佳性能、減小尺寸及無需特殊操作技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其特征在于其包括第一、第二組件，該第一組件包括一自聚焦透鏡與一套管，該自聚焦透鏡內(nèi)置于該套管中，該第二組件包括一插針與襯套，該插針內(nèi)置于該襯套中，一對光纖套裝固定于該插針內(nèi)，且每一光纖分別具有一尾部伸至于該插針外，其中該套管有一第一末端，該襯套有一第二末端，該第二末端與第一末端互補(bǔ)且抵接相靠在該第一末端，且兩者有適當(dāng)?shù)妮S向定位，該第一及第二末端中的一末端上涂抹有粘合劑以固定連接該套管與襯套。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其特征在于該粘合劑是擴(kuò)散在該套管與襯套接合部分的空隙中。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其特征在于該襯套的第二末端是自襯套延伸形成，且其向內(nèi)有一臺階，從而與該插針共同構(gòu)成一空間。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其特征在于該套管的第一末端插入到該插針與第二末端構(gòu)成的空間內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其特征在于該套管的第一末端與該套管其余外表面間相接位置處形成有一斜面。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其特征在于該該襯套的第二末端是自襯套延伸形成，且其向內(nèi)有一臺階，從而同該插針共同構(gòu)成一空間，該套管的第一末端插入該空間內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其特征在于該第一、二末端及斜面共同構(gòu)成一接合區(qū)域，該粘合劑注入該接合區(qū)域內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其特征在于該第一組件進(jìn)一步包括一濾波器粘貼于該自聚焦透鏡與該第二組件相對的一端。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其特征在于該粘合劑是環(huán)氧樹脂。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)準(zhǔn)直裝置，其特征在于該粘合劑是UV膠。
專利摘要一種用于密集波分復(fù)用器中的光學(xué)準(zhǔn)直裝置,包括一透鏡組件與一雙光纖組件,該透鏡組件與雙光纖組件配置成一體,并將環(huán)氧樹脂注入到透鏡組件與雙光纖組件間的接合區(qū)域,通過毛細(xì)效應(yīng)將環(huán)氧樹脂均勻分布到整個接合區(qū)域空間內(nèi),烘烤接合區(qū)域固化環(huán)氧樹脂以固接透鏡組件與雙光纖組件。
文檔編號G02B6/32GK2503500SQ0126491
公開日2002年7月31日 申請日期2001年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月16日
發(fā)明者李亞, 張兆堯, 張小星 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司