CN108919422A - 一种渐变折射率透镜光纤的制作方法 - Google Patents
一种渐变折射率透镜光纤的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108919422A CN108919422A CN201810867602.5A CN201810867602A CN108919422A CN 108919422 A CN108919422 A CN 108919422A CN 201810867602 A CN201810867602 A CN 201810867602A CN 108919422 A CN108919422 A CN 108919422A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waveguide
- clamp
- fiber
- optical fiber
- clamping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 57
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 17
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 60
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 13
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007526 fusion splicing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/25—Preparing the ends of light guides for coupling, e.g. cutting
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
- G02B6/2553—Splicing machines, e.g. optical fibre fusion splicer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
本发明公开了一种渐变折射率透镜光纤的制作方法，通过定长切割夹具和光纤熔接机在单模光纤上分别熔接一段纯石英波导和一段渐变折射率波导，其中渐变折射率波导为气象沉积法或离子渗透法制备的胚体后拉丝制成。本发明可以增加透镜光纤的光斑直径和光束束腰直径，有利与透镜光纤的光束耦合，缩短透镜光纤的制作时间，且圆柱形外表面容易在安装槽中定位，操作更简单，并降低制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及光无源器件等领域，具体为一种渐变折射率透镜光纤的制作方法。
背景技术
光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。准直透镜是基础性光无源器件，有优良的聚光、准直、成像等特性。广泛用于光器件中的光路耦合和封装中。
透镜光纤是一种直接在光纤端面加工制成的准直透镜，具有体积小、结构紧凑、光斑直径小、耦合效率高、可以直接用光纤外表面定位等特点，在集成光学器件封装领域，尤其是微光学平台器件封装中有不可代替的用途。
目前在透镜光纤的制作过程中，有一种方法使用在光纤端面加热烧熔成球形的方法，形成一个透镜，这种方法使用定长切割的方法，在单模光纤上熔接一段无核光纤，然后高温烧熔无核光纤，形成一个球面或类球面。这种制作透镜光纤方法，由于烧熔形成球面的过程中，球形的直径会大于光纤直径，这种带有球形头部的透镜光纤，使用时，在放置在定位槽中由于透镜头部与光纤直径不一致，球形头部没有平直的定位面，因此不能把球形头部作为定位，不易安装。
另外，有一种制作透镜光纤的方法，直接在单模光纤粘结或熔接一段多模光纤或自聚焦透镜。这种方法，由于通信用多模光纤的芯径为50微米和62.5微米，外径为125微米，芯径和外径都较小，最高折射率小，折射率随直径变化率较小，得到的透镜光纤，光斑直径和光束束腰宽度较小，且加工要求精度非常高，加工困难且不稳定。
为解决上述问题，本发明提供一种渐变折射率透镜光纤的制作方法，这种方法在制作过程中光纤和波导外径没有变化，得到的透镜有圆柱形外表面可以安放在平直的“V”形槽或“U”形槽等定位槽中；同时本发明采用三段式的结构，制作过程中两次采用定长切割，纯石英波导和渐变折射率波导直径可以大于单模光纤直径，得到的透镜光纤与传统透镜光纤相比，增加了透镜光纤的光斑直径和光束束腰宽度，有利于透镜光纤的光束耦合。
发明内容
本发明的目的是：提供一种渐变折射率透镜光纤的制作方法，以解决现有技术中至少一种技术问题。
实现上述目的的技术方案是：提供定长切割机，分别将单模光纤和纯石英波导夹持在一号夹具和二号夹具上，并放置在切割刀上，切割单模光纤和纯石英波导；提供单模光纤熔接机，将夹持单模光纤一号夹具和和夹持纯石英波导的二号夹具放置在熔接机上，并将单模光纤与一段纯石英波导熔接成一体；将夹持纯石英波导的一号夹具打开，将夹持单模光纤的二号夹具连同单模光纤与纯石英波导熔接的一体从熔接机拿出，然后放置在定长切割机夹具位置上；将安装在定长切割机上的三号夹具盖子合上，夹持住单模光纤，将二号夹具盖子打开；调节定长切割机旋钮，向远离刀片方向调节夹持单模光纤的定长切割机上的三号夹具，调节距离为L1，L1为传输波长的四分之一或传输波长的整数倍与波长的四分之一相加之和，切单模光纤与纯石英波导熔接的一体的纯石英波导部分，得到一段与不定长的单模光纤熔接为一体的一段长度为L1的纯石英波导；再调节定长切割机旋钮，向靠近刀片方向调节夹持单模光纤的定长切割机上的三号夹具，调节距离为L1；将二号夹具盖子合上，夹持住单模光纤，将三号夹具盖子打开；将一段渐变折射率波导放置在一号夹具上，并将夹具放置在切割刀上，切割渐变折射率波导；将夹持单模光纤与纯石英波导熔接的一体的二号夹具与夹持渐变折射率波导的一号夹具放置在熔接机上，熔接纯石英波导与渐变折射率波导，得到单模光纤、纯石英波导、渐变折射率波导三段熔接的一体；将夹持渐变折射率波导的一号夹具打开，将夹持单模光纤的二号夹具连同单模光纤与纯石英波导以及渐变折射率波导熔接的一体从熔接机拿出，然后放置在定长切割机夹具位置上；将安装在定长切割机上的三号夹具盖子合上，夹持住单模光纤，将二号夹具盖子打开；调节定长切割机旋钮，向远离刀片方向调节夹持单模光纤的定长切割机上的三号夹具，调节距离为L2，L2为传输波长的四分之一或传输波长的整数倍与波长的四分之一相加之和，切单模光纤与纯石英波导以及渐变折射率波导熔接的一体的渐变折射率波导部分，得到一段与不定长的单模光纤熔接为一体的一段长度为L1的纯石英波导以及一段长度为L2的渐变折射率波导。
进一步的，所述渐变折射率透镜光纤由单模光纤和纯石英波导以及渐变折射率波导三部分组成；其中单模光纤为不限定长度，纯石英波导和渐变折射率波导需达到设定的长度，以满足光线准直的要求。渐变折射率波导由气象沉积法制作的预制棒通过拉丝法制得，也可以由石英纤维或石英棒通过离子渗透方法制得。
进一步的，所述纯石英波导和渐变折射率波导的直径大于或等于单模光纤。
进一步的，渐变折射率波导为气象沉积法或离子渗透法制备的胚体后拉丝制成，在拉丝过程中，渐变折射率波导按外径比的比例值，保持了胚体沿折射率沿径向的分布。
本发明的优点是，本发明的一种渐变折射率透镜光纤的制作方法，可以增加透镜光纤的光斑直径和光束束腰宽度，有利与透镜光纤的光束耦合，缩短透镜光纤的制作时间，且圆柱形外表面容易在安装槽中定位，操作更简单，并降低制作成本。
下面结合附图和实施实例对本发明作进一步解释。
图1是本发明实施实例渐变折射率透镜光纤结构示意图。
图2是本发明实施实例渐变折射率透镜光纤纵向截面和内部光路示意图。
图3是本发明实施实例在渐变折射率透镜光纤纵向截面和出射光路示意图。
图4是本发明实施实例渐变折射率波导纵向截面示意图。
图5是本发明实施实例折射率沿渐变折射率波导径向分布图。
图6是发明实施实例定长切割机结构示意图。
其中，
11单模光纤； 12纯石英波导；
13渐变折射率波导； 14透镜光纤内部光路；
15透镜光纤外部光路； 16透镜光纤外部光路束腰区域；
21渐变折射率波导高折射率部分； 22渐变折射率波导低折射率部分；
31定长切割机； 32旋钮；
33二号夹具； 34二号夹具盖子；
35弹簧； 36三号夹具；
37三号夹具盖子； 38定长切割机刀片
39单模光纤与纯石英波导熔接的一体；
40活动基座
具体实施方式
以下实施实例的说明是参考附加的图式，用以示例本发明可用以实施的特定实施实例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
实施实例：
如图1所示，渐变折射率透镜光纤分为三个部分，分别是单模光纤11，纯石英波导12和渐变折射率波导13。
如图2所示，渐变折射率透镜光纤的内部光路，光由左侧单模光纤端面注入后经过单模光纤11、纯石英波导12、渐变折射率波导13光线扩束和光线准直后由右侧渐变折射率波导13射出后，在渐变折射率波导13端面的光斑直径D，通过增加渐变折射率透镜波导13的直径和长度可以增加在渐变折射率波导13端面的光斑直径D。
如图3所示，由于渐变折射率透镜光纤的光线准直作用，出射光线在离开渐变折射率透镜光纤一定距离后形成透镜光纤外部光路15束腰区域16，这个束腰区域可用于安放光器件，透镜光纤外部光路15束腰区域的直径最小值为束腰直径d，通过增加渐变折射率波导13的直径和长度可以增加束腰直径d。
如图4所示，渐变折射率波导13由渐变折射率波导高折射率部分21和渐变折射率波导低折射率部分22组成。
如图5所示，渐变折射率波导13的折射率n沿渐变折射率波导的径向，成渐变型分布，这一部分即为渐变折射率波导高折射率部分21，在接近r和-r时有一段区域不变化，这一部分即为渐变折射率波导低折射率部分22，其中在半径为0即在圆心时时折射率最大。
如图6所示，定长切割机31上设有活动基座40，活动基座安装在导轨上，活动导轨上设有弹簧35，弹簧35可以把活动基座推离远离定长切割机31刀片38的方向；同时定长切割机31上设有旋钮32，调节旋钮32前进可以把活动基座推向刀片方向，或后退旋钮32由弹簧35把活动基座推离远离定长切割机31刀片38的方向。
渐变折射率透镜光纤的具体制作步骤如下：
提供渐变折射率波导胚体，并拉制成渐变折射率波导13。
提供定长切割机31，分别将单模光纤11和纯石英波导12夹持在一号夹具和二号夹具33上，并放置在光纤切割刀上，切割单模光纤11和纯石英波导12；提供单模光纤11熔接机，将夹持单模光纤11一号夹具和和夹持纯石英波导的二号夹具33放置在熔接机上，并将单模光纤11与一段纯石英波导12熔接成一体；将夹持纯石英波导12的一号夹具打开，将夹持单模光纤11的二号夹具33连同单模光纤11与纯石英波导12熔接的一体39从熔接机拿出，然后放置在夹具位置上；将安装在定长切割机31上的三号夹具盖子37合上，夹持住单模光纤11，将二号夹具盖子34打开；调节旋钮32，向远离定长切割机31刀片38方向调节夹持单模光纤11的上的二号夹具36，调节距离为300微米，切单模光纤11与纯石英波导12熔接的一体的纯石英波导12部分，得到一段与不定长的单模光纤11熔接为一体的一段长度为300微米的纯石英波导；再调节旋钮32，向靠近刀片方向调节夹持单模光纤11的上的二号夹具36，调节距离为300微米；将二号夹具盖子34合上，夹持住单模光纤11，将三号号夹具盖子37打开；将一段渐变折射率波导13放置在光纤切割刀上切割渐变折射率波导13；将夹持单模光纤11与纯石英波导12熔接的一体39的二号夹具33与夹持渐变折射率波导13的一号夹具放置在熔接机上，将纯石英波导12与渐变折射率波导13熔接，得到单模光纤11、纯石英波导、渐变折射率波导13三段熔接的一体；将夹持渐变折射率波导13的一号夹具打开，将夹持单模光纤11的二号夹具33连同单模光纤11与纯石英波导12以及渐变折射率波导13熔接的一体从熔接机拿出，然后放置在定长切割机31的夹具位置上；将安装在夹具位置上的三号夹具盖子37合上，夹持住单模光纤11，将二号夹具33盖子打开；调节旋钮32，向远离刀片方向调节夹持单模光纤11的上的二号夹具36，调节距离为155微米，切单模光纤11与纯石英波导12以及渐变折射率波导13熔接的一体的渐变折射率波导13部分，得到一段与不定长的单模光纤11熔接为一体的一段长度为300微米的纯石英波导12以及一段长度为155微米的渐变折射率波导13，即得到一个渐变折射率透镜光纤。
以上仅为本发明的较佳实施实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种渐变折射率透镜光纤的制作方法，其特征在于，所述渐变折射率透镜光纤包括以下制作步骤：
提供定长切割机，分别将单模光纤和纯石英波导夹持在一号夹具和二号夹具上，并放置在切割刀上，切割单模光纤和纯石英波导；
提供单模光纤熔接机，将夹持单模光纤一号夹具和和夹持纯石英波导的二号夹具放置在熔接机上，并将单模光纤与一段纯石英波导熔接成一体；
将夹持纯石英波导的一号夹具打开，将夹持单模光纤的二号夹具连同单模光纤与纯石英波导熔接的一体从熔接机拿出，然后放置在定长切割机夹具位置上；
将安装在定长切割机上的三号夹具盖子合上，夹持住单模光纤，将二号夹具盖子打开；
调节定长切割机旋钮，向远离刀片方向调节夹持单模光纤的三号夹具，调节距离为L1,切单模光纤与纯石英波导熔接的一体的纯石英波导部分，得到一段与不定长的单模光纤熔接为一体的一段长度为L1的纯石英波导；
再调节定长切割机旋钮，向靠近刀片方向调节夹持单模光纤的定长切割机上的三号夹具，调节距离为L1；
将二号夹具盖子合上，夹持住单模光纤，将三号夹具盖子打开；
将一段渐变折射率波导放置在一号夹具上，放置在光纤切割刀上切割渐变折射率波导，切割后得在渐变折射率波导端面得到一个平面；
将夹持单模光纤与纯石英波导熔接的一体的二号夹具与夹持渐变折射率波导的一号夹具放置在熔接机上，熔接纯石英波导与渐变折射率波导，得到单模光纤、纯石英波导、渐变折射率波导三段熔接的一体；
将夹持渐变折射率波导的一号夹具打开，将夹持单模光纤的二号夹具连同单模光纤与纯石英波导以及渐变折射率波导熔接的一体从熔接机拿出，然后放置在定长切割机夹具位置上；
将安装在定长切割机上的三号夹具盖子合上，夹持住单模光纤，将二号夹具盖子打开；
调节定长切割机旋钮，向远离刀片方向调节夹持单模光纤的定长切割机上的三号夹具，调节距离为L2，L2为传输波长的四分之一或传输波长的整数倍与波长的四分之一相加之和，切单模光纤与纯石英波导以及渐变折射率波导熔接的一体的渐变折射率波导部分，得到一段与不定长的单模光纤熔接为一体的一段长度为L1的纯石英波导以及一段长度为L2的渐变折射率波导。
2.根据权力要求1所述的一种渐变折射率透镜光纤的制作方法，其特征在于，所述渐变折射率透镜光纤由单模光纤和纯石英波导以及渐变折射率波导三部分组成；其中单模光纤为不限定长度，纯石英波导和渐变折射率波导需达到设定的长度，以满足光线准直的要求。
3.根据权力要求1所述的一种渐变折射率透镜光纤的制作方法，其特征在于，所述单模光纤、纯石英波导以及渐变折射率波导的直径相等或不相等且纯石英波导和渐变折射率波导的直径大于单模光纤。
4.根据权力要求1所述的一种渐变折射率透镜光纤的制作方法，其特征在于，所述渐变折射率波导的折射率分布为靠近圆柱中心折射率最大，并沿直径向外折射率逐渐减少。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810867602.5A CN108919422A (zh) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | 一种渐变折射率透镜光纤的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810867602.5A CN108919422A (zh) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | 一种渐变折射率透镜光纤的制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108919422A true CN108919422A (zh) | 2018-11-30 |
Family
ID=64394239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810867602.5A Pending CN108919422A (zh) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | 一种渐变折射率透镜光纤的制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108919422A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112285837A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-01-29 | 武汉阿格斯科技有限公司 | 一种光纤透镜 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1650206A (zh) * | 2002-04-08 | 2005-08-03 | 奥普托古纳股份有限公司 | 用于单模光纤并具有渐变折射率光纤段的光准直器、展阔芯型单模光纤、以及相应的制造方法 |
| CN101872037A (zh) * | 2010-06-13 | 2010-10-27 | 浙江同星光电科技有限公司 | 一种球面透镜光纤的制作方法 |
| US20150286000A1 (en) * | 2013-08-26 | 2015-10-08 | Afl Telecommunications Llc | Making fiber axicon tapers for fusion splicers |
| JP2017187613A (ja) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | 東洋製罐グループホールディングス株式会社 | レンズ付き光ファイバ及び光結合器 |
-
2018
- 2018-08-02 CN CN201810867602.5A patent/CN108919422A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1650206A (zh) * | 2002-04-08 | 2005-08-03 | 奥普托古纳股份有限公司 | 用于单模光纤并具有渐变折射率光纤段的光准直器、展阔芯型单模光纤、以及相应的制造方法 |
| CN101872037A (zh) * | 2010-06-13 | 2010-10-27 | 浙江同星光电科技有限公司 | 一种球面透镜光纤的制作方法 |
| US20150286000A1 (en) * | 2013-08-26 | 2015-10-08 | Afl Telecommunications Llc | Making fiber axicon tapers for fusion splicers |
| JP2017187613A (ja) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | 東洋製罐グループホールディングス株式会社 | レンズ付き光ファイバ及び光結合器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112285837A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-01-29 | 武汉阿格斯科技有限公司 | 一种光纤透镜 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100822953B1 (ko) | 광 도파관 렌즈 및 그 제조방법 | |
| US6963682B2 (en) | Beam altering fiber lens device and method of manufacture | |
| CN104254734B (zh) | 带有多面光学元件的多光斑激光探针 | |
| US7474822B2 (en) | Optical fiber collimator | |
| US7474821B2 (en) | Manufacturing a microlens at the extremity of a lead waveguide | |
| US6094515A (en) | Optical module | |
| CN108469652B (zh) | 一种光学模式适配器及其制备方法 | |
| WO2003076993A1 (en) | Beam bending apparatus and method of manufacture | |
| EP1435536B1 (en) | Optical coupling device and fabricating method thereof | |
| US9494739B2 (en) | Cladding mode spatial filter | |
| US10725244B2 (en) | Optical fiber with cladding-embedded light-converging structure for lateral optical coupling | |
| US9229170B1 (en) | Two-port optical devices using mini-collimators | |
| CN104656194B (zh) | 一种准直器及包括该准直器的在线起偏器 | |
| US5638471A (en) | Method of preparing an optical fiber for coupling with a phototransducer and an optical system obtained thereby | |
| CN108919422A (zh) | 一种渐变折射率透镜光纤的制作方法 | |
| US20030026539A1 (en) | Optical fiber having a light converging function and method of manufacturing the same | |
| JP2007500870A (ja) | 形状因子が小さいレンズ付ファイバ及びその作成方法 | |
| GB1570001A (en) | Manufacturing optical fibre connectors | |
| US9429707B2 (en) | Making fiber axicon tapers for fusion splicers | |
| CN105051583A (zh) | 侧方射出装置 | |
| JP4344663B2 (ja) | 光コネクタ | |
| US20040052475A1 (en) | Fiber collimator and method of manufacturing the same | |
| CN101251630A (zh) | 一种光纤头的光纤套管 | |
| TW569049B (en) | Optical fiber collimators and their manufacture | |
| JP2017026660A (ja) | 光ファイバ端末 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181130 |