CN106772829B - 光学传输系统、光纤耦合装置及光纤耦合方法 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种光纤耦合装置及光纤耦合方法，该装置包括：第一耦合板，设有用于供光纤通过的第一通孔；第二耦合板，设有供光纤通过的第二通孔且一第一光学器件和一第二光学器件借由穿过第一通孔和第二通孔的光纤耦接；以及支架，用于连接并固定第一耦合板和第二耦合板；其中，第一耦合板与第一光学器件的耦接面适配，第二耦合板与第二光学器件的耦接面适配。本公开能够方便地连接尺寸、角度不同的两个截面，并且操作简单、制造成本低。

Description

光学传输系统、光纤耦合装置及光纤耦合方法

技术领域

本公开涉及光学工程技术领域，具体而言，涉及一种光纤耦合装置以及光纤耦合方法。

背景技术

目前光学工程领域经常遇到需要将两个截面尺寸不匹配的光学元件进行导通或耦接的情况，例如，光探测时需要将尺寸不匹配的发光元件和探测元件进行耦接，以及光传导过程中需要将截面尺寸不一致的上下级的导光元件进行耦接。

目前常用的解决方式包括：利用光锥将两个相互平行但大小不一的截面进行耦合，但是这种方式成本高、截面变化少，应用场合受限；利用多根光纤、或者其他导光元件，对每个传导路径进行耦合，这种方式操作复杂，尤其是在有大量像素点时，整个机构会变得复杂、庞大。

因此，需要提供一种能够方便地连接尺寸不同、角度不同的两个光学元件截面，并且操作简单、制造成本低的光学器件。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种光纤耦合装置及光纤耦合方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供了一种光纤耦合装置，包括：

第一耦合板，设有用于供光纤通过的第一通孔；

第二耦合板，设有供所述光纤通过的第二通孔且一第一光学器件和一第二光学器件借由穿过所述第一通孔和第二通孔的光纤耦接；以及

支架，用于连接并固定所述第一耦合板和所述第二耦合板；

其中，所述第一耦合板与所述第一光学器件的耦接面适配，所述第二耦合板与所述第二光学器件的耦接面适配。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一通孔和所述第二通孔以一对一的方式或一对多的方式设置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一通孔的分布、大小以及数量中的一种或多种是根据所述第一光学器件设置；及/或

所述第二通孔的分布、大小以及数量中的一种或多种是根据所述第二光学器件设置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述支架的形状是根据所述第一光学器件的耦接面与所述第二光学器件的耦接面之间的角度设置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一耦合板内的孔之间的间距为5mm或6mm，所述第二耦合板内的孔之间的间距为3mm或3.5mm。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光纤为单根光纤或多根光纤。

在本公开的一种示例性实施例中，其特征在于，所述第一耦合板与所述光纤之间的缝隙和所述第二耦合板与所述光纤之间的缝隙中填充有灌封胶。

根据本公开的另一方面，提供了一种光纤耦合方法，包括：

提供一第一耦合板，所述第一耦合板与一第一待耦接光学器件的耦接面适配且设有用于供光纤通过的第一通孔；

提供一第二耦合板，所述第二耦合板与一第二待耦接光学器件的耦接面适配且设有用于供所述光纤通过的第二通孔；

将光纤以对应方式按顺序穿入所述第一耦合板的第一通孔中和所述第二耦合板的第二通孔中；以及

通过一支架连接并固定所述第一耦合板和所述第二耦合板。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光纤耦合方法还包括：

利用填充物填充所述第一耦合板与所述光纤之间的缝隙和所述第二耦合板与所述光纤之间的缝隙。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光纤耦合方法还包括：

对所述填充物、所述光纤以及所述第一耦合板构成的截面进行整体抛光；以及

对所述填充物、所述光纤以及所述第二耦合板构成的截面进行整体抛光。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光纤耦合方法还包括：

根据所述第一待耦接光学器件设置所述第一通孔的分布、大小以及数量中的一种或多种；及/或

根据所述第二待耦接光学器件设置所述第二通孔的分布、大小、以及数量中的一种或多种。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光纤耦合方法还包括：

根据所述第一光学器件的耦接面与所述第二光学器件的耦接面之间的角度来改变所述支架的形状。

根据本公开的再一方面，提供了一种光学传输系统，包括前述的光纤耦合装置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一光学器件为光源装置，以及所述第二光学器件为显示面板。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一光学器件为闪烁晶体，以及所述第二光学器件为光电倍增管。

根据本公开的示例实施例的光纤耦合装置及光纤耦合方法，根据待耦接的两个光学器件的尺寸提供第一耦合板和第二耦合板，根据待耦接的两个光学器件的耦接面之间的角度提供支架，将多根光纤穿过耦合板组成整体的耦合面。一方面，根据待耦接的两个光学器件的尺寸提供第一耦合板和第二耦合板，能够方便地连接两个尺寸不同的光学器件；另一方面，根据待耦接的两个光学器件的耦接面之间的角度提供支架，能够方便地连接两个角度不同的光学器件；再一方面，将多根光纤穿过耦合板组成整体的耦合面，使操作更简便，并且避免了多根光纤分别耦合造成的系统复杂，从而降低了制造成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本公开一示例性实施例的第一光纤耦合装置的示意图；

图2示出了根据图1所示的第一光纤耦合装置的剖面图；

图3示出了根据本公开一示例性实施例的光纤耦合方法的工艺流程图；

图4示出了根据本公开一示例性实施例的第二光纤耦合装置的剖面图；以及

图5示出了根据本公开一示例性实施例的第三光纤耦合装置的剖面图。

图中：1、支架；2、前耦合板；3、后耦合板；4、前封胶；5、后封胶；6、光纤。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免使本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

本示例实施例中，首先提供了一种光纤耦合装置。参照图1所示，该光纤耦合装置包括：第一耦合板2，设有用于供光纤6通过的第一通孔；第二耦合板3，设有供所述光纤6通过的第二通孔且一第一光学器件和一第二光学器件借由穿过所述第一通孔和第二通孔的光纤6耦接；以及支架1，用于连接并固定所述第一耦合板2和所述第二耦合板3；其中，所述第一耦合板2与所述第一光学器件的耦接面适配，所述第二耦合板3与所述第二光学器件的耦接面适配。

本示例实施例提供的光纤耦合装置，一方面，根据待耦接的两个光学器件的尺寸提供第一耦合板和第二耦合板，能够方便地连接两个尺寸不同的光学器件；另一方面，根据待耦接的两个光学器件的耦接面之间的角度提供支架，能够方便地连接两个角度不同的光学器件；再一方面，将多根光纤穿过耦合板组成整体的耦合面，使操作更简便，并且避免了多根光纤分别耦合造成的系统复杂，从而降低了制造成本。

下面，将对本示例实施例中的光纤耦合装置的各部分进行更详细的说明。

如图1和图2所示，该光纤耦合装置可以包括：支架1、前耦合板2、后耦合板3、光纤6、前封胶4、后封胶5六部分。

在本示例实施例中，支架1、前耦合板2、后耦合板3可以通过机械螺钉紧固在一起，形成整个器件的支架，但是本公开的示例实施例中还可以采用其他方式将支架1、前耦合板2、后耦合板3固定在一起，例如通过胶水或焊接固定支架1、前耦合板2、后耦合板3，本示例实施例中对此不作特殊限定。

在本示例性实施例中，前耦合板2、后耦合板3上面设计有供光纤通过的通孔。根据光传输的需要，这些通孔可以以一对一的方式或一对多的方式设置。例如，图2和图4示出了以一对一方式设置的通孔，图5示出了以一对多方式设置的通孔。而且，可以根据光传输过程的实际需要设置这些通孔的大小，例如根据前耦合板2和后耦合板3分别耦接的光学器件来设置通孔的大小。

此外，当耦合板2和耦合板3分别耦接的光学器件确定之后，可以根据前后级光学器件的尺寸和实际位置确定通孔之间的间距。如图2所示，前耦合板通孔之间的间距为5mm，后耦合板通孔之间的间距为3mm，可以实现5*5mm的发光元件和3*3mm的探测元件的光路导通。

在本示例实施例中，前后耦合板对应的通孔之间填充光纤6，光纤6可以是单根光纤，也可以是多根细光纤的组合。每根光纤传递一路光信息，图2所示光纤耦合装置可以耦合81路光纤。

在本示例实施例中，为了连接两个角度不同的光学器件，可以根据与前耦合板2耦接的光学器件的耦接面和与后耦合板3耦接的光学器件的耦接面之间的角度设置支架的形状。通过改变中间支架的形状就可以改变整个装置的形状，从而扩宽光纤耦合装置的适用场合。

在本示例实施例中，前耦合板2的截面形状和后耦合板3的截面形状可以根据待耦接的前后级光学器件来确定。例如，当待耦接的前后级光学器件的截面形状都为矩形时，前耦合板2的截面形状和后耦合板3的截面形状也都为矩形，但是，本公开的其他示例性例中的前耦合板2的截面形状和后耦合板3的截面形状还可以根据情况为圆形或椭圆形等，本示例实施例中对此不作特殊限定。

此外，在本示例实施例中，还提供了一种光纤耦合方法，如图3所示，该光纤耦合方法包括：

步骤310.提供一第一耦合板，所述第一耦合板与一第一待耦接光学器件的耦接面适配且设有用于供光纤通过的第一通孔；

步骤320.提供一第二耦合板，所述第二耦合板与一第二待耦接光学器件的耦接面适配且设有用于供所述光纤通过的第二通孔；

步骤330.将光纤以对应方式按顺序穿入所述第一耦合板的第一通孔中和所述第二耦合板的第二通孔中；以及

步骤340.通过一支架连接并固定所述第一耦合板和所述第二耦合板。

在本示例性实施例中，为了固定光纤6和前后耦合板，该光纤耦合方法还可以包括：利用填充物填充所述第一耦合板与所述光纤之间的缝隙和所述第二耦合板与所述光纤之间的缝隙。在本示例实施例中，所述填充物可以为环氧树脂灌封胶或硅橡胶灌封胶，但是在本公开的其他示例实施例中所述填充物可以是其他类型的灌封胶如聚氨酯灌封胶等，这也属于本公开的保护范围。

在本示例性实施例中，为了使构成的光纤耦合装置更好地耦接前后光学器件，该光纤耦合方法还可以包括：对所述填充物、所述光纤以及所述第一耦合板构成的截面进行整体抛光；以及对所述填充物、所述光纤以及所述第二耦合板构成的截面进行整体抛光。

在本示例性实施例中，在填充物凝固后对填充物、光纤以及第一耦合板构成的截面进行整体抛光，从而形成如图2所示的前封胶4结构。抛光后的前耦合板作为整体和上一级的发光元件或者传导元件进行耦合。后封胶5的结构和前封胶4一致，对填充物、光纤以及第二耦合板构成的截面进行整体抛光后和后一级的传导器件或者感光元件进行耦合。

在本示例性实施例中，为了能够应用于更多的场合，所述光纤耦合方法还可以包括：根据所述第一待耦接光学器件设置所述第一通孔的分布、大小以及数量中的一种或多种；及/或根据所述第二待耦接光学器件设置所述第二通孔的分布、大小、以及数量中的一种或多种。

进一步地，在第一光学器件和第二光学器件的耦接面尺寸保持不变的情况下，还可能出现两个耦接面的角度发生改变的情况，因此，所述光纤耦合方法还可以包括：根据所述第一光学器件的耦接面与所述第二光学器件的耦接面之间的角度来改变所述支架的形状。

在本示例性实施例中，中间支架1用来连接前后耦合板，同时用来保证前后耦合板的相对位置及角度。在使用该光纤耦合方法构成光纤耦合装置时，通过改变中间支架的形状以及前后耦合板即可改变整个器件的形状，从而扩宽光纤耦合装置的适用场合。

图4示出了改变了支架形状和两个耦合板中的通孔分布的示例光纤耦合装置的剖面图，前后耦合板成90度布置，前后耦合板通孔间距也发生了变化。图5示出了改变了支架形状和一个耦合板中的通孔分布的示例光纤耦合装置的剖面图。因此，在整体结构不变的情况下，改变前后耦合板形状、前后耦合板的相对位置角度、光纤数目等参数即可产生一种新的形式，这些变化的形式也在本公开的保护范围内。

此外，通过该光纤耦合方法制作完成后的光纤耦合装置具有稳定的结构，方便与其他器件的连接、固定。

进一步地，本公开还提供了一种光学传输系统，该光学传输系统包括上述的光纤耦合装置。该光学传输系统可以应用于光探测领域，在这种情况下，该光学传输系统还可以包括发光元件(闪烁晶体)和探测元件(光电倍增管)。此外，该光学传输系统还可以应用于显示领域，在这种情况下，该光学传输系统还可以包括显示光源和显示面板。除了应用于光探测领域或显示领域之外，该光学传输系统还可以应用于其他领域如光传导领域等，这也属于本公开的保护范围。由于本示例实施方式中的光学传输系统采用了上述光纤耦合装置，因此至少具有与上述光纤耦合装置相应的全部优点。

本公开的权利要求书中，用语“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包含”和“包括”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种光纤耦合装置，其特征在于，包括：

第一耦合板，设有用于供光纤通过的第一通孔；

第二耦合板，设有供所述光纤通过的第二通孔且一第一光学器件和一第二光学器件借由穿过所述第一通孔和所述第二通孔的光纤耦接；以及

支架，用于连接并固定所述第一耦合板和所述第二耦合板；

其中，所述第一耦合板与所述第一光学器件的耦接面适配，所述第二耦合板与所述第二光学器件的耦接面适配，所述支架的形状是根据所述第一光学器件的耦接面与所述第二光学器件的耦接面之间的角度设置。

2.根据权利要求1所述的光纤耦合装置，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔以一对一的方式或一对多的方式设置。

3.根据权利要求1所述的光纤耦合装置，其特征在于，其中：

所述第一通孔的分布、大小以及数量中的一种或多种是根据所述第一光学器件设置；及/或

所述第二通孔的分布、大小以及数量中的一种或多种是根据所述第二光学器件设置。

4.一种光纤耦合方法，其特征在于，包括：

提供一第一耦合板，所述第一耦合板与一第一待耦接光学器件的耦接面适配且设有用于供光纤通过的第一通孔；

提供一第二耦合板，所述第二耦合板与一第二待耦接光学器件的耦接面适配且设有用于供所述光纤通过的第二通孔；

将光纤以对应方式按顺序穿入所述第一耦合板的第一通孔中和所述第二耦合板的第二通孔中；以及

通过一支架连接并固定所述第一耦合板和所述第二耦合板。

5.根据权利要求4所述的光纤耦合方法，其特征在于，所述光纤耦合方法还包括：

利用填充物填充所述第一耦合板与所述光纤之间的缝隙和所述第二耦合板与所述光纤之间的缝隙。

6.根据权利要求5所述的光纤耦合方法，其特征在于，所述光纤耦合方法还包括：

对所述填充物、所述光纤以及所述第一耦合板构成的截面进行整体抛光；以及

对所述填充物、所述光纤以及所述第二耦合板构成的截面进行整体抛光。

7.根据权利要求4所述的光纤耦合方法，其特征在于，所述光纤耦合方法还包括：

根据所述第一待耦接光学器件设置所述第一通孔的分布、大小以及数量中的一种或多种；及/或

根据所述第二待耦接光学器件设置所述第二通孔的分布、大小、以及数量中的一种或多种。

8.根据权利要求4所述的光纤耦合方法，其特征在于，一第一光学器件和一第二光学器件借由穿过所述第一通孔和所述第二通孔的光纤耦接；所述光纤耦合方法还包括：

根据所述第一光学器件的耦接面与所述第二光学器件的耦接面之间的角度来改变所述支架的形状。

9.一种光学传输系统，其特征在于，包括根据权利要求1至3中任一项所述的光纤耦合装置。