專利名稱：一種光纖準(zhǔn)直器的制作方法
一種光纖準(zhǔn)直器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信及光電子領(lǐng)域，尤其涉及一種準(zhǔn)直器的光軸與外部固定件中軸
線平行的光纖準(zhǔn)直器。背景技術(shù)：
光纖準(zhǔn)直器Collimator由光纖頭、準(zhǔn)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(zhǔn)直透鏡中，所以光纖頭的前端面對這準(zhǔn)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(xì)管，固定后再經(jīng)端面研磨制成。毛細(xì)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(dá)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(zhǔn)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(zhǔn)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)生較大的損耗。 光纖頭與準(zhǔn)直透鏡之間的間距需要精確調(diào)節(jié)以使透鏡的焦點(diǎn)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(zhǔn)直器的主要作用是對光纖中發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光，或把準(zhǔn)直光耦合進(jìn)光纖。因此，光纖準(zhǔn)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(zhǔn)直器專利有中國專利00135413. 2—種制作光纖準(zhǔn)直器方法及美國專利4， 421， 383 Opticalfiberco騰ctors(光學(xué)光纖準(zhǔn)直器)以及6， 438， 290 Micro-aspheric collimatorlens(微光非球面準(zhǔn)直器透鏡)然而，幾乎所有的準(zhǔn)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(zhǔn)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(xué)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?yàn)橥ǔ５脑O(shè)計(jì)中，將準(zhǔn)直透鏡的后端面也設(shè)計(jì)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(jì)，所謂的回波損耗是指當(dāng)由光纖頭發(fā)出的光在離開準(zhǔn)直器前，反射回光纖頭的光或者由光纖頭接收的光在到達(dá)光纖頭前反射回去的光。 由于準(zhǔn)直器內(nèi)準(zhǔn)直透鏡的布置，準(zhǔn)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(zhǔn)直器的使用變得非常的困難。因?yàn)闇?zhǔn)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(zhǔn)直器的方法要有足夠?qū)捤傻臋C(jī)械尺寸來調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器的光束。另外，調(diào)節(jié)準(zhǔn)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(zhǔn)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(shí)時監(jiān)控調(diào)節(jié)的方法來確定準(zhǔn)直器的機(jī)械位置，然后挑選各種不同尺寸的固定組件來調(diào)整準(zhǔn)直器在X， Y， Z方向的位置變化。2/4頁

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上問題提出了一種能讓準(zhǔn)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(zhǔn)直器。 本發(fā)明的技術(shù)方案是一種光纖準(zhǔn)直器，包括至少一個精確定位的光纖頭和一個
準(zhǔn)直透鏡，固定光纖頭和準(zhǔn)直透鏡的套管，安裝在套管內(nèi)的光纖頭和準(zhǔn)直透鏡呈一直線首
尾相接放置，光纖頭的前端面對接于準(zhǔn)直透鏡的后端面，準(zhǔn)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(zhǔn)直透鏡的后端面與套管的中軸線垂直，準(zhǔn)直透鏡的后端面
與光纖頭的前端面之間的距離，等于準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)到準(zhǔn)直透鏡的后端面之間的距離。 所述準(zhǔn)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(zhǔn)固定光纖頭和準(zhǔn)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(dāng)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(xì)管，所述光纖頭有個經(jīng)過研磨的前端面。所述毛細(xì)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。 本發(fā)明的有益效果在光纖頭表面和透鏡后表面進(jìn)行了特殊的設(shè)計(jì)，以此達(dá)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(diǎn)是準(zhǔn)直器的使用者不一定再需要使用有源實(shí)時監(jiān)控調(diào)節(jié)的方法來確定準(zhǔn)直器的機(jī)械位置，然后挑選各種不同尺寸的固定組件來容允準(zhǔn)直器在X， Y， Z方向的位置變化。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有工藝的光纖準(zhǔn)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是本發(fā)明一實(shí)施例光纖準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明一實(shí)施例光線發(fā)散示意圖。 圖中102、中軸線；104、光軸；106、準(zhǔn)直透鏡；108、光纖頭；110、前端面；112、后
端面；220、套管；222、光纖。
具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對
本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。 在本實(shí)施例中，參見圖1可見所述光纖準(zhǔn)直器，包括至少一個精確定位的光纖頭108和一個準(zhǔn)直透鏡106，固定光纖頭108和準(zhǔn)直透鏡106的套管220，安裝在套管220內(nèi)的光纖頭108和準(zhǔn)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(zhǔn)直透鏡106的后端面112，準(zhǔn)直透鏡106具有一條光軸104，而套管220具有其固有的中軸線102。
4
準(zhǔn)直透鏡106的后端面112與套管220的中軸線102垂直，準(zhǔn)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(zhǔn)直透鏡106的焦點(diǎn)到準(zhǔn)直透鏡的后 端面的距離。光纖頭108與準(zhǔn)直透鏡之間的間距需要精確調(diào)節(jié)以使準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)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(zhǔn)直透鏡106之間的相 對位置。 參看圖4，在本實(shí)施例中準(zhǔn)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(dāng)從光纖頭108發(fā)出的光反射到準(zhǔn)直透鏡106 的后端面112，由于準(zhǔn)直透鏡106的后端面112與準(zhǔn)直透鏡106的光軸104垂直，所以光通 過準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)固定光纖頭108和準(zhǔn)直透鏡106的作用； 所述準(zhǔn)直透鏡，可以是C透鏡，GRIN透鏡，或Gradium透鏡中任意一種，當(dāng)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(xì)管220， 所述光纖具有一個經(jīng)過研磨的前端面110。 所述毛細(xì)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(biāo)要求，可以有很多方法實(shí)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(zhǔn)直器在套管220的中軸線102和光軸104所產(chǎn) 生的一個偏角9。準(zhǔn)直器包括了一個光纖頭108及準(zhǔn)直透鏡106。光纖頭端面110和準(zhǔn)直 透鏡端面112相平行。在光纖頭108和準(zhǔn)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(yīng)于光纖頭108的前端面做成傾斜面的設(shè)計(jì)，準(zhǔn)直透鏡106的后端面112也應(yīng) 該相應(yīng)地做成傾斜的，這是因?yàn)槿绻麥?zhǔn)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(dá)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(zhǔn)直器的回波損耗。而就是這樣的設(shè)計(jì)導(dǎo)致了上面所述的存在光束與 準(zhǔn)直器的中心軸不平行的問題。 通過使用光學(xué)軟件的模擬計(jì)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(zhǔn)直透鏡106具有傾斜的后端面所引起的。根據(jù)準(zhǔn)直透鏡106 所使用的準(zhǔn)直透鏡類型以及光學(xué)材料的不同，例如，C透鏡，GRIN透鏡，或Gradium透鏡，準(zhǔn) 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(zhǔn)直 器時使用的準(zhǔn)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(zhǔn)直透鏡使用的是玻璃類型材質(zhì)，準(zhǔn)直透鏡自身的 結(jié)構(gòu)以及端面斜角的設(shè)計(jì)都有差異，所以偏角一般在0.4。 1.0°之間。目前市場上供應(yīng) 商提供的大量產(chǎn)品也都證明了上述結(jié)論。 通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)摸擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的設(shè)計(jì)對回波損耗的影響并不明顯，這主要是因?yàn)橄麥p準(zhǔn)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，本發(fā)明又消除了出射光束不平行的問題。 在實(shí)施方案中，會使用機(jī)械辦法來將準(zhǔn)直透鏡和光纖頭固定。將光纖頭的前端面 朝向準(zhǔn)直透鏡的后端面，并將光纖頭的前端面置于準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)上，并使用膠黏、錫焊、 激光焊接等方法來進(jìn)行永久固定。
權(quán)利要求
一種光纖準(zhǔn)直器，包括至少一個精確定位的光纖頭和一個準(zhǔn)直透鏡，固定光纖頭和準(zhǔn)直透鏡的套管，安裝在套管內(nèi)的光纖頭和準(zhǔn)直透鏡呈一直線首尾相接放置，光纖頭的前端面對接于準(zhǔn)直透鏡的后端面，準(zhǔn)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(zhǔn)直透鏡的后端面與套管的中軸線垂直，準(zhǔn)直透鏡的后端面與光纖頭的前端面之間的距離，等于準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)到準(zhǔn)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(zhǔn)直器，其特征在于，所述準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(xì)管，所述光纖頭有個經(jīng)過研磨的前端面。
全文摘要
一種光纖準(zhǔn)直器，包括至少一個精確定位的光纖頭和一個準(zhǔn)直透鏡，固定光纖頭和準(zhǔn)直透鏡的套管，安裝在套管內(nèi)的光纖頭和準(zhǔn)直透鏡呈一直線首尾相接放置，光纖頭的前端面對接于準(zhǔn)直透鏡的后端面，準(zhǔn)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(zhǔn)直透鏡的后端面與套管的中軸線垂直，準(zhǔn)直透鏡的后端面與光纖頭的前端面之間的距離，等于準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)到準(zhǔn)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(jìn)行了特殊的設(shè)計(jì)，以此達(dá)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G02B7/02GK101750752SQ20101004440
公開日2010年6月23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:黃燕平