CN1221121A - 柱状光学组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种光学组件,包括有一配属的光纤(12),一套管(14),做为一种强化介面装置而成型在光纤(12)的一输出端(16),以连接一面对的镜面(18),该套管(14)及镜面(18)都分别由一弹性分光固持器(20)的两端开口插入,以在该套管(14)及该镜面(18)间做自动调整及自动对齐,从而确保两者轴向对齐,一保护套(24),可选择性地包覆住该分光固持器(20)及配属的套管(14)及镜面(18)。

Description

柱状光学组件及其制造方法
本发明涉及一种柱状光学组件及其制造方法，特别是涉及一种柱状光学组件的创新排列以简化该柱状光学组件的组装方法。
具有格林(GRIN)镜面的柱状光学组件，例如准直仪(collimator)，可与至少一支光纤一起使用以准直(collimating)出现在该光纤输出端的色散光(dispersive light)，准直(Collimated)光线可有效及可控制地用在传输或测试用途上，可以了解，镜面可通过改变镜面的厚度而以Sine/Cosine公式来转换光线的输出，以符合实际需求，例如以一集束光线来取代前述的collimated光线。
如图1及2所示，传统结构的柱状光学组件100使用了紧靠一光纤104输出端的镜面102，即GRIN镜面，因为光纤104非常的纤细及柔软feeble，在光纤104的输出端於是在设计上包覆了一可取下的毛细管(capillary)106，然后该capillary 106连同该光纤104则非常非常小心及轻轻地与该GRIN镜面102一起置入一筒状固持器108内，在光纤104的端部包覆capillary106有两个理由，其一为强化光纤104的端部，以容易控制地将该光纤104对该镜面102做定位，第二个理由是做为一种转换器，从而大大地增加光纤104端部组件部分的直径，使该光纤104端部组件部分及该镜面102达到相合的情况，即该两个元件的外径或周缘结构都相合要知道，光纤104的直径为150μm，而镜面102的直径为1800μm，两者间有很大的差异，因此要在光纤104的端部接上capillary 106以做为转接器，由于通过capillary 106可使光纤104端部组件部分共同定义出一个大致与镜面102直径相同的尺寸，因此，这样便可以较为容易地控制调整介于镜面102及光纤104端部位于固持器108内的相对位置在某些特定情况下，因为现有镜面102及光纤104的规格限制，光纤104及镜面102都要各自拥有专属的转接器才能在两者间的周缘一致。
当该capillary 106及GRIN镜面102相互/相对位置到位后，便使用粘胶110将两者分别地粘在固持器108的内壁上，于是完成光学组件，该组件具有一连接的光纤及可同时发射出collimated或集束光线，可以了解的是，筒状固持器108的内壁相对地大于capillary 106及GRIN镜面102的外径，于是在其间形成了一个相当大的间隙C，于是capillary 106及GRIN镜面102在固持器108内可沿着各个方向移动，直到获得相互校准位置，然后再将两者用粘胶粘起来，以维持最终位置。
必需要知道的是，调整capillary 106及GRIN镜面102间的相互校准位置是非常困难的，因为该项调整包括五个参数，即直角座标系统中的X、Y、Z三轴以及极座标系统中的角度，其往往要花上数小时来调整capillary106及GRIN镜面102与固持器108间的相对位置，同时，既使两个元件之间的最终位置获得了，将两元件粘着至固持器102的上胶程序也是非常耗时，而要格外地谨慎，以免将两元件在固持器102内不易获得的校准位置被破坏。
本发明的目的在于提供一种具有简化结构的柱状光学组件，该结构可将GRIN镜面102及相对应的光纤做简易的校准，且同时维持两者间的精确校准要求。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种光学组件，包括至少一光纤；一成型在该光纤的一输出端上套管(ferrule)；一面对该套管的镜面；及一包覆该套管及该镜面径向可扩展及调整的固持器，以在一轴向方向上对齐该套管及该镜面。
本发明还提供一种制造光学组件的方法，它包括以下的步骤：提供一形成在一光纤前输出端上的套管；提供一面对该套管前端的镜面；提供一径向可扩展的固持器，以包覆该套管及该镜面，从而在该分光固持器内对该套管及该镜面做径向调整；沿着该轴向方向调整该套管及该镜面的相对位置；及在该分光固持器内保持该套管的该镜面的相对位置。
本发明还提供一种光学组件，它包括一成型在该光纤前端的套管(ferrule)；一面对该套管且与其直径实质相同的镜面，该镜面与该套管之间保持一非最终距离；一直径比该套管及该镜面直径小的可扩展式固持器，可扩展地将该套管及该镜面都包覆在其中；其中，该套管及该镜面可在一轴向方向由该固持器收缩所施加的力量而彼此对齐，从而调整了该套管及该镜面在该固持器内的径向相对位置。
本发明还提供一种制造光学组件的方法，它包括有以下的步骤：提供至少一光纤；提供一可形成至该光纤一输出端上的套管；提供一面对该套管的镜面；提供可将该套管及该镜面包覆在内的装置，以在一轴向方向调整该套管及该镜面沿着该轴向方向调整及维持介于该套管及镜面间的一预定距离。
本发明还提供一种光学组件，它包括一光纤；一周缘地固定至该光纤一输出端上的套管；一以适当距离面对该套管的镜面；及同时固持该套管及该镜面以做径向调整的装置。
根据本发明的一项特征，一种柱状光学组件包括有一配属的光纤，一套管或传统的毛细管(capillary)做为一种强化介面装置/转接器而成型在光纤的一输出端，以连接一面对的镜面。该套管及该镜面都分别由一弹性/可扩展分光固持器的两端开口插入，以在该套管及该镜面间做自动调整及自动对齐，从而确保两者轴向对齐，该套管及镜面可在两者间的预定相对轴向位置获得后，固定到分光固持器内，再者，一保护套可选择地包覆住该分光固持器及配属的套管及镜面。
下面结合附图，详细说明本发明的实施例，其中：
图1为传统柱状光学组件的立体图；
图2为图1的剖视图；
图3为根据本发明柱状光学组件较佳实施例的分解图；
图4为图3的组合图，以显示两者间的相对位置；
图5为图3光学组件中可选择使用的辅助转接管示意图，套管及镜面两者之一具有较小的直径；
图6为根据本发明第二实施例组装有两光纤套管的剖视图；
图7为根据本发明第三实施例组装有三光纤套管的剖视图；
图8A及图8B为另二实施例固持器的立体图。
请参阅图3及图4，一种柱状光学组件10包括有一光纤12，及一套管14，其固定到该光纤12的前输出端16，一GRIN镜面18面对该套管14，其中该镜面18的直径与该套管14的直径相同。一可扩展分光固持器或束管20，大致可将套管14及镜面18包覆起来，其中该分光固持器20具有切开的细缝22，所以该分光固持器20可以径向地扩展。在本实施例中，该内径多少小于该套管14或镜面18的外径，所以在该套管14及该镜面同时由相对两端插入固持器20后，分光固持器20可以稍微扩展，以适当地将两者固持在其中，很自然，套管14及镜面18是可在一轴向方向由分光固持器20径向收缩所施加的内缩力而做自动的相互调整，在套管14及其配属光纤12端部16与镜面18间的相对轴向位置到位后，便可利用粘胶25将套管14及镜面粘固至固持器20上，最后，可选择性地将一保护套或筒24包覆在分光固持器20上。
可以了解的是，介于光纤输出端及镜面间的相对位置是该组件性能优劣的主要参考值。传统的方法因为缺乏本发明的分光固持器，而使用了复杂的设备而同时来校准配套元件间的相对关系，即对capillary及镜面做全方位调整，因此需要非常高的技巧及非常长的时间才能完成全部组装，但利用本发明却完全不一样，利用分光固持器20，光纤12的输出端16及镜面18可沿着轴向方向轻易地使它们的中点对齐，而只剩下两元件间的轴向距离需要做调整，以获得镜面18的适当焦点及/或焦距，因此整个组件10的组装可利用简单经济及省时的方法来完成。
为了让套管14顺利地插入分光固持器20内时，该套管14的前端做为锥状或具有导角结构，在本发明中，组件中仅使用了一支光纤12，必需了解的是，该组件可与许多根光纤一起使用。例如，可以套管14的中心线L为中心，将两支光纤以对称方式装在套管14内，如图6所示；以相同的方式，也可将三支光纤12着床在套管14上，如图7所示，在另一种实施中，三支光纤12亦可以等角方式设置在套管14内。
同时注意到，当套管14及镜面18两者间的直径出现不同后，其中直径较小的便需要使用一辅助转接束管30(图5)来做转接，以使两者间完成对接。
可以了解的是，现有技术使用具有内径A大于capillary 106外径或镜面102外径C的固持器108，以让镜面102及capillary 106在固持器10内相对移动调整。在本发明中不同的是，固持器20的内径A’本身便比套管14的外径B’及镜面18的外径C’小，于是强迫套管14及镜面18在轴向方向上做调整。同时，因为镜面18及套管14是由固持器20的相对两端做相对移动，且固持器20的内径又比镜面18及套管14小，该细缝22于是提供了一空间，以容许镜面18及套管14在由固持器20的相对两端做相对移动时排除空气，并使两者逐渐靠近，直到接近固持器20的中间位置，可以了解的是，因为镜面102及capillary 106由现有固持器108的两端插入时，空气会自动释出，这是因为固持器108的内径A大于capillary 106外径或镜面102外径C，因此排放空气不会成为问题，因为空气会由相对的两端释出。
可以了解的是，在实施例中细缝22沿着固持器20的全部长度延伸，在图8A及图8B中则揭露了一对不连贯的细缝22来取代整条式细缝22。

Claims (12)

1、一种光学组件，其特征在于，它包括：
至少一光纤；
一成型在该光纤的一输出端上的套管(ferrule)；
一面对该套管的镜面；及
一包覆该套管及该镜面径向可扩展及调整的固持器，以在一轴向方向上对齐该套管及该镜面。
2、根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，可选择地使用一保护套来包覆该固持器及其内的镜面及套管。
3、根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，该套管在其前端包括一锥型端缘部分。
4、根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，该固持器沿着其轴向方向包括一细缝，以提供可径向扩展性。
5、一种制造光学组件的方法，其特征在于，它包括以下的步骤：
提供一形成在一光纤前输出端上的套管；
提供一面对该套管前端的镜面；
提供一可径向扩展的固持器，以包覆该套管及该镜面，从而在该分光固持器内对该套管及该镜面做径向调整；
沿着该轴向方向调整该套管及该镜面的相对位置；及
在该分光固持器内保持该套管及该镜面的相对位置。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括另一步骤以利用一保护套来包覆该分光固持器。
7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该套管的前端为锥面或斜角面，以利于该套管插入该固持器内。
8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该固持器在沿着一轴向方向至少包括一细缝。
9、一种光学组件，其特征在于，它包括：
一成型在该光纤前端的套管(ferrule)；
一面对该套管且与其直径实质相同的镜面，该镜面与该套管之间保持一非最终距离；
一直径比该套管及该镜面直径小的可扩展式固持器，可扩展地将该套管及该镜面都包覆在其中；其中
该套管及该镜面可在一轴向方向由该固持器收缩所施加的力量而彼此对齐，从而调整了该套管及该镜面在该固持器内的径向相对位置。
10、根据权利要求9所述的光学组件，其特征在于，该固持器包括有提供该固持器扩展性或径向弹性的装置。
11、一种制造光学组件的方法，其特征在于，它包括有以下的步骤：
提供至少一光纤；
提供一可在该光纤一输出端上形成的套管；
提供一面对该套管的镜面；
提供可将该套管及该镜面包覆在内的装置，以在一轴向方向调整该套管及该镜面沿着该轴向方向调整及维持介于该套管及镜面间的一预定距离。
12、一种光学组件，其特征在于，它包括：
一光纤；
一周缘地固定至该光纤一输出端上的套管；
一以适当距离面对该套管的镜面；及
同时固持该套管及该镜面以做径向调整的装置。
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