DE60313113T2 - Optische Kopplungsvorrichtung und ihr Herstellungsverfahren - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf ein Herstellungsverfahren derselben.
  • Aus der Druckschrift GB-A-2272306 ist bereits eine optische Kopplungsvorrichtung bekannt, enthaltend einen Wellenleiter, der eine erste und eine zweite Stirnfläche der Kopplungsvorrichtung verbindet, um als Übertragungsweg von auftreffendem Licht durch die Kopplungsvorrichtung zu dienen, wobei das zweite Ende der optischen Kopplungsvorrichtung mit dem Kern der Lichtwellenleitervorrichtung verbunden ist und das erste Ende eine konvexe Form hat, und eine Ummantelung, die den Wellenleiter umgibt, wobei der Wellenleiter eine sich verjüngende Form hat.
  • Die Druckschrift US 2001/033712A1 beschreibt eine optische Kopplungsanordnungsvorrichtung zum Koppeln von Licht mit einem Kern einer Lichtwellenleitervorrichtung, enthaltend ein offenes Gehäuse mit einem Loch im Boden zum Aufnehmen der Lichtwellenleitervorrichtung durch das Loch und eine optische Kopplungsvorrichtung, befestigt an der Innenwand des Gehäuses, verbunden mit dem Kern der optischen Vorrichtung an einem zweiten Ende, das an einem ersten Ende, gegenüberliegend dem zweiten Ende, konvex ist.
  • Die Druckschrift WO 00/46622A zeigt bereits eine optische Kopplungsvorrichtung zum Koppeln von Licht mit einem Kern einer optische Vorrichtung, wobei ein Wellenleiter ein erstes Ende und ein zweites Ende, das zum ersten Ende der optischen Kopplungsvorrichtung passt, verbindet, wobei ein zweites Ende, das mit dem Kern der Lichtwellenleitervorrichtung verbunden ist, und ein erstes Ende, das eine konvexe Form hat, vorgesehen sind. Diese Druckschrift zeigt zudem, dass der Verbindungsteil ein schmales Ende des sich verjüngenden Teils mit dem Kern zur Kopplung des gebündelten Lichts in den Kern verbindet.
  • Der jüngste technologische Trend zielt auf die Herstellung eines kostengünstigen optischen Moduls für ein optisches Kommunikationssystem ab. Die optische Kopplung ist für die Systemstabilität, die Massenproduktion und die Kostenverringerung äußerst wichtig. Für zukünftige optische Netzwerke müssen kleine, einfach auszurichtende, optische Vorrichtungen entwickelt werden. Eine der aktuellen optischen Vorrichtungen, die über die effektivsten optischen Kopplungseigenschaften verfügt, ist eine Faser mit integrierter Linse.
  • Eine wirkungsvolle Kopplung zwischen einer Laserdiode (LD) und einer Lichtleitfaser ist in einem optischen Kommunikationssystem von Bedeutung. Verglichen mit dem "butt-coupling" oder dem "bulk optics-based coupling" bietet die Kopplung unter Verwendung einer Faser mit integrierter Linse zahlreiche Vorteile. Sie bietet einen hohen Kopplungswirkungsgrad, der in einzelnen Fällen beinahe 100% erreicht. Infolge der geringen Fläche der Faser mit integrierter Linse, besteht die Möglichkeit, ein optisches Modul geringer Größe oder eine gekoppelte LD-Anordnung herzustellen. Zudem ist ohne Verwendung einer zusätzlichen Vorrichtung zum Koppeln die thermomechanische Stabilität von Fasern mit integrierter Linse ebenfalls hoch.
  • Es gibt zahlreiche Ansätze für die Herstellung eine Faser mit integrierter Linse. Eine Lichtleitfaser mit einer Mikrolinse, einem polierten Ende oder einem durch einen Laser fein bearbeiteten Ende weist jeweils einen Kopplungswirkungsgrad auf, der sich 100% nähert. In dieser Lichtleitfaser wird Licht, das von einer LD emittiert wird, direkt in einen Faserkern gekoppelt. Somit ist eine Gebrauchsdistanz sehr gering und beträgt lediglich den Durchmesser des Kerns. Diese Einschränkung verursacht zahlreiche Probleme, wenn die Lichtleitfaser in ein optisches Modul integriert wird. Die Gebrauchsdistanz kann auf etwa 20 μm unter Verwendung einer Faser mit einem sich verjüngenden halbkugelförmigen Ende erhöht werden. Ein Gradienten-Multimodalfaserende kann die Gebrauchsdistanz auf bis zu 45 μm erhöhen, wenngleich ein Verlust von bis zu 4 dB auftritt. Eine Quarzglasfaser mit einer asphärischen Stirnfläche kann die Gebrauchsdistanz deutlich auf bis zu 152 μm erhöhen.
  • In den oben erläuterten Fällen muss die axiale und die radiale Fehlausrichtung relativ klein sein, wobei die Möglichkeit einer Fehlausrichtung einen großen Einfluss auf die Massenproduktion und die Reproduzierbarkeit optischer Module hat. Wenngleich eine Faser mit integrierter Linse, bei der eine Faser mit erweitertem Kern und eine kernlose Faser mit halbkugelförmigem Ende Verwendung finden, eine große Gebrauchsdistanz hat, leidet sie unter einem geringen Kopplungswirkungsgrad von etwa 4 dB und einer geringen seitlichen Fehlausrichtungstoleranz von etwa 1,5 μm. Eine weitere Kopplungsvorrichtung, bei der zwei Gradientenfasern mit halbkugelförmigen Enden verwendet werden, hat eine relativ lange Gebrauchsdistanz von etwa 50 μm und einen hohen Kopplungswirkungsgrad von 1,5 dB. Trotzdem ist die Fehlausrichtungstoleranz weitaus geringer als die anderer Fasern mit integrierter Linse, weshalb lediglich eine aktive Ausrichtung zulässig ist. Sämtliche der oben beschriebenen Fasern mit integrierter Linse sind sehr komplex herzustellen und haben eine geringe Reproduzierbarkeit.
  • 1 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen Faser mit integrierter Linse, und 2 bis 5 stellen die Eigenschaften der Faser mit integrierter Linse dar. Um unter Bezugnahme auf 1 die optische Kopplung einer herkömmlichen Faser 110 mit integrierter Linse zu beschreiben, ist zudem eine LD dargestellt. Die LD ist mit der Faser 110 mit integrierter Linse im Bezug auf eine optische Achse 150 ausgerichtet. Die Faser 110 mit integrierter Linse ist in eine Einzelmodusfaser 120 und ein halbkugelförmiges, kernloses Spitzenende 130 unterteilt, das mit der Einzelmodusfaser 120 verbunden ist. Wie es in 2, 3 und 4 gezeigt ist, kann die Spitze 130 infolge der starken Einschränkungen bezüglich Einfallshöhe h und Einfallswinkel Φ, die jeweils in 1 gezeigt sind, nicht die gesamte einfallende Lichtleistung auf die Einzelmodusfaser 120 übertragen. Der Faktor, der den größeren Einfluss hat, ist die Einfallshöhe h.
  • 2 zeigt die Einfallswinkel-Einfallshöhen-Kurven 161, 162 und 163, wenn eine Gebrauchsdistanz D 130, 150 bzw. 170 μm ist, für den Fall, bei dem das Ende der Sitze 130 einen Krümmungsradius R von 75 μm und eine Länge von 1.000 μm hat.
  • 3 zeigt die Einfallswinkel-Einfallshöhen-Kurven 171, 172 und 173, wenn R 130, 150 bzw. 170 μm ist, für den Fall, bei dem D = 150 μm und L = 1.000 μm ist.
  • 4 zeigt die Einfallswinkel-Einfallshöhen-Kurven 181, 182 und 183, wenn L 800, 1.000 bzw. 1.200 μm ist, für den Fall, bei dem R = 75 μm und D = 150 μm ist.
  • Um die Kopplungsfähigkeit zu verbessern, hat die Einzelmodusfaser 120 einen thermisch ausgedehnten Kern 125 an ihrem Ende. Diese Art einer Einzelmodusfaser 120 ist durch ihre normalisierte Frequenz gekennzeichnet, die während der Herstellung beibehalten wird. Daher wird das Produkt einer maximalen Einfallshöhe und eines maximalen Einfallswinkels während der thermischen Ausdehnung des Endes des Kerns 125 als Konstante beibehalten. Ein weiterer Parameter, der bei der Einzelmodusfaser zu berücksichtigen ist, ist der, dass, wenn ein modaler Felddurchmesser zunimmt, der Durchmesser des Endes des Kerns 125 zunimmt und ein relativer Brechungsindex abnimmt.
  • 5 zeigt eine Einfallswinkel-Einfallshöhen-Kurve 191 des thermisch ausgedehnten Kerns 125 und eine Einfallswinkel-Einfallshöhen-Kurve 192 eines nicht thermisch ausgedehnten Kerns (nicht gezeigt). Unter Bezugnahme auf 5 kann ein größeres Maß der Lichtleistung in den ausgedehnten Kern 125 unter den oben beschriebenen Bedingungen gekoppelt werden. Das Ende des thermisch ausgedehnten Kerns 125 gleicht in vielfacher Hinsicht einem verjüngten Lichtwellenleiter. In einer Hinsicht nimmt der relative Brechungsindexunterschied während der thermischen Ausdehnung drastisch ab. Wenn beispielsweise der Querschnittsdurchmesser des Kernendes senkrecht zu einer Z-Achse von 4 auf 16,8 μm zunimmt, fällt der relative Brechungsindex von 0,356 auf 0,02%.
  • Insgesamt bieten die herkömmlichen Fasern mit integrierter Linse zahlreiche Vorteile, wie etwa einen hohen Kopplungswirkungsgrad, eine geringe Größe und eine hohe Stabilität. Jedoch haben sie die Unzulänglichkeiten einer komplexen Herstellung und einer geringen Reproduzierbarkeit. Darüber hinaus haben sie relativ kurze Gebrauchsdistanzen und geringe seitliche Fehlausrichtungstoleranzen. Was noch schlimmer ist, ist, dass die herkömmlichen Fasern mit integrierter Linse präzise teure Werkzeuge, wie etwa V-Rillen verlangen, um einen hohen Kopplungswirkungsgrad zu erzielen.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine optische Kopplungsvorrichtung, ein Herstellungsverfahren derselben, eine Anordnung einer optischen Kopplungsvorrichtung und eine Faser mit integrierter Linse, bei der die Anordnung der optischen Kopplungsvorrichtung Verwendung findet, anzugeben, die kostengünstig sind und über eine lange Gebrauchsdistanz, einen hohen Kopplungswirkungsgrad und eine große seitliche Fehlausrichtungstoleranz verfügen.
  • Dieses Ziel wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 5 erreicht.
  • Bei der Anordnung der optischen Kopplungsvorrichtung hat ein offenes Gehäuse ein Loch im Boden, wobei die Lichtwellenleitervorrichtung durch das Loch eingefügt ist. Eine optische Kopplungsvorrichtung ist an der Innenwand des Gehäuses befestigt. Ein erstes Ende der optischen Kopplungsvorrichtung ist mit dem Kern der Lichtwellenleitervorrichtung verbunden, wobei ein zweites Ende derselben konvex ist. Die optische Kopplungsvorrichtung enthält einen konischen Wellenleiter, der beide Enden der optischen Kopplungsvorrichtung für die Lichtübertragung verbindet, und eine Ummantelung, die den Wellenleiter umgibt.
  • Die Faser mit integrierter Linse verfügt über eine Lichtleitfaser mit einem Kern und einer Ummantelung, die den Kern umgibt, sowie eine optische Kopplungsvorrichtung. Ein erstes Ende der optischen Kopplungsvorrichtung ist mit dem Kern der Lichtleitfaser verbunden, und ein zweites Ende ist in einer konvexen Form ausgebildet. Es enthält einen konischen Wellenleiter, der das erste und das zweite Ende der optischen Kopplungsvorrichtung für die Lichtübertragung verbindet, sowie eine Ummantelung, die den Wellenleiter umgibt.
  • Beim Herstellungsverfahren für die optische Kopplungsvorrichtung wird die Lichtwellenleitervorrichtung in ein Loch eingefügt, das im Boden eines Gehäuses ausgebildet ist, worauf ein UV-härtendes Gemisch in das Gehäuse gefüllt wird. Ein konischer, sich verjüngender Teil zum Bündeln von UV-Licht im Gemisch wird ausgebildet, indem UV-Licht auf die Oberfläche des Gemisches gestrahlt wird.
  • Ein Verbindungsteil zum Verbinden eines schmalen Endes des sich verjüngenden Teils mit dem Kern wird durch Emittieren des UV-Lichtes durch einander zugewandte Enden des sich verjüngenden Teils und des Kerns erzeugt. Schließlich wird eine Ummantelung ausgebildet, indem UV-Licht auf das verbleibende nicht ausgehärtet Gemisch gestrahlt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und anderen Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen umfassender verständlich.
  • 1 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen Faser mit integrierter Linse;
  • 2 bis 5 zeigen Einfallshöhen gegenüber Einfallswinkeln für die herkömmliche Faser mit integrierter Faser aus 1;
  • 6 zeigt den Aufbau einer optischen Kopplungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung der optischen Kopplungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 8 bis 14 sind Ansichten, die nacheinander das Herstellungsverfahren von 7 zeigen;
  • 15 zeigt den Aufbau einer Faser mit integrierter Linse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 16, 17 und 18 zeigen Fehlausrichtungen einer Laserdiode (LD), die in 15 gezeigt ist; und
  • 19 zeigt den Aufbau einer Faser mit integrierter Linse gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. In der folgenden Beschreibung werden hinlänglich bekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht im Detail beschrieben, da sie die Erfindung mit unnötiger Genauigkeit unverständlich machen würden.
  • 6 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer optischen Kopplungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Zusätzlich zur optischen Kopplungsvorrichtung 210 sind eine LD 250 und eine Lichtwellenleitervorrichtung 240 dargestellt, um die Funktion der optischen Kopplungsvorrichtung 210 zu beschreiben.
  • Die LD 250 erzeugt Licht 252 mit einer vorbestimmten Wellenlänge und emittiert das Licht 252 in einem vorbestimmten Diffusionswinkel.
  • Die Lichtwellenleitervorrichtung 240, die von der LD 250 einen vorbestimmten Abstand D+L hat, enthält einen Kern 242, der ein Lichtübertragungsweg ist, und eine Ummantelung 244, die den Kern 242 umgibt. Die Lichtwellenleitervorrichtung 240 bezieht sich auf eine beliebige Vorrichtung, die einen Kern als Lichtübertragungsweg beinhaltet. Somit kann sie eine Einzelmodusfaser, die aus einer Lichtleitfaser-Vorform gezogen wird, ein Planarlichtwellen-Schaltkreis (PLC), der durch Abscheiden einer Vielzahl von Schichten auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet wird, eine LD oder eine Fotodiode sein.
  • Die optische Kopplungsvorrichtung 210 ist einen vorbestimmten Abstand D von der LD 250 entfernt. Die optische Kopplungsvorrichtung 210 hat ein erstes Ende 212, das der LD 250 zugewandt ist, eine konvexe Form aufweist und einen vorbestimmten Krümmungsradius R vom Zentrum hat, und ein zweites Ende 214, das dem ersten Ende 212 gegenüberliegt, wobei das zweite Ende 214 mit der optischen Wellenlängenvorrichtung 240 verbunden ist. Die optische Kopplungsvorrichtung 210 besteht aus einem konischen oder trichterförmigen Wellenleiter 220, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 212 und 214 erstreckt, sowie einer Ummantelung 230, die den Wellenleiter 220 umgibt. Der Wellenleiter 220 hat einen größeren Brechungsindex als die Ummantelung 230. Da das erste konvexe Ende 212 als Linse fungiert, wird Licht 252, das auf das erste Ende 212 trifft, gebrochen und gebündelt. Der Wellenleiter 220 ist in einen konischen, sich verjüngenden Teil 222 mit einem vorbestimmten Innenwinkel θ und einen Verbindungsteil 224 unterteilt, der den sich verjüngenden Teil 222 mit dem Kern 242 der Lichtwellenleitervorrichtung 240 verbindet. Der Abschnitt des sich verjüngenden Teils 222 senkrecht zur Z-Achse wird vom ersten Ende 212 zum zweiten Ende 214 kleiner. Selbst wenn der Brennpunkt des Lichtes, das auf das erste Ende 212 trifft, nicht identisch mit einem voreingestellten Punkt (d.h. einem Konvergenzpunkt 223 des sich verjüngenden Teils 222) ist, dient der sich verjüngende Teil 222 zur Bündelung des Lichtes 252 im Konvergenzpunkt 223 auf der Basis der Reflexion des Lichtes 252 an der Grenze zwischen dem sich verjüngenden Teil 222 und der Ummantelung 230. Der Verbindungsteil 224 koppelt das gebündelte Licht 252 in den Kern 242 der Lichtwellenleitervorrichtung 240.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen der optischen Kopplungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 8 bis 14 sind Ansichten, die nacheinander das Herstellungsverfahren von 7 zeigen. Das Herstellungsverfahren der optischen Kopplungsvorrichtung umfasst die Vorbereitung (Schritt 310), die Ausrichtung (Schritt 350) und die Aushärtung (Schritt 360).
  • In Schritt 310 wird eine Lichtwellenleitervorrichtung durch ein Loch, das im Boden eines Gehäuses ausgebildet ist, eingeführt und ein Gemisch in das Gehäuse gefüllt. Das Resultat ist in 8 dargestellt. Der Schritt 310 verzweigt sich weiter in die Teilschritte 320, 330 und 340.
  • Im ersten Teilschritt 320 wird eine Lichtwellenleitervorrichtung 510, die einen Kern 512 und eine Ummantelung 514 hat, fest in ein Loch im Zentrum eines Halters 520 eingefügt. Vorzugsweise ragt die Lichtwellenleitervorrichtung 510 wenigstens 100 μm (dargestellt als Abstand L1) von dem Ende des Halters 520 hervor. Die Lichtwellenleitervorrichtung 510 kann eine Lichtleitfaser oder ein PLC sein, und es kann eine Hülse, die einen kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt senkrecht zur Z-Achse hat, als der Halter 520 verwendet werden. Ist die Lichtwellenleitervorrichtung 510 durch den Halter 520 eingefügt, wird ein Klebstoff zwischen die Innenwand des Halters 520 und die Außenumfangsfläche der Lichtwellenleitervorrichtung 510 eingefüllt und ausgehärtet, wodurch die Lichtwellenleitervorrichtung 510 am Halter 520 befestigt wird. Der Halter 520 kann beispielsweise aus Metall oder Kunststoff bestehen.
  • Beim zweiten Teilschritt 320 wird ein geöffnetes Gehäuse 530, das ein Loch im Boden hat, vorbereitet und der Halter 520 in das Loch eingeführt. Das Gehäuse 530 besteht aus einem Metall oder einem UV-durchlässigen Schmelzquarz. Das Gehäuse 530 und der Halter 520 werden miteinander durch Leserschweißen verbunden. Alternativ können das Gehäuse 530 und der Halter 520 integral aus demselben Material beispielsweise durch Spritzgießen oder Formguss ausgebildet werden. Das Gehäuse 530 hat vorzugsweise einen runden Querschnitt, wahlweise einen quadratischen Querschnitt, senkrecht zur Z-Achse verlaufend. Das Loch im Gehäuse 530 ist in derselben Form ausgebildet wie der Querschnitt der Lichtwellenleitervorrichtung 510, die in das Loch eingefügt wird.
  • Wenngleich dem festen Einfügen der Lichtwellenleitervorrichtung 510 in den Halter 520 das feste Einfügen des Halters 520 in das Gehäuse 530 in den Teilschritten 320 und 330 folgt, kann diese Reihenfolge umgekehrt werden. In ähnlicher Weise ragt beim letzten Fall die Lichtwellenleitervorrichtung 510 eine vorbestimmte Länge L1, vorzugsweise jedoch wenigstens 100 μm vom Ende des Halters 520 hervor.
  • Beim dritten Teilschritt 340 wird ein UV-empfindliches Gemisch in das Gehäuse 530 eingefüllt. Das Gemisch 540 ist eine Lösung unterschiedlicher Bestandteile, die in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt sind, von denen wenigstens einer UV-empfindlich ist. Vorzugsweise ist eine Lösung aus Acrylharz und einem UV-empfindlichen Epoxyharz bei einem Verhältnis von 50 zu 50 als Gemisch zu verwenden. Die Oberfläche 542 des Gemisches 540, das in das Gehäuse gefüllt ist, ist konvex, beinahe halbkugelförmig mit einem vorbestimmten Krümmungsradius R1 vom Zentrum. Diese Krümmung entsteht infolge der Oberflächenspannung des Gemisches 540. R1 kann durch Einstellen der Haftkraft zwischen dem Gemisch 540 und der Innenwand des Gehäuses 530 (d.h. der Oberflächenbe schaffenheit des Gehäuses) und der Form sowie des Durchmessers des Querschnittes des Gehäuses 530 senkrecht zur Z-Achse verändert werden.
  • 9A und 9B zeigen die Änderung der Oberflächenkrümmung eines Gemisches im Bezug auf die Veränderung des Durchmessers eines zylindrischen Gehäuses. Ein erstes Gehäuses 430 mit einem ersten Durchmesser (eines Querschnittes senkrecht zur Z-Achse) und ein zweites Gehäuse 430', das einen zweiten Durchmesser hat, sind in 9A bzw. 9B dargestellt. Der erste Durchmesser des Gehäuses 430 ist geringer als der zweite Durchmesser des Gehäuses 430'. Der Krümmungsradius R2 der Oberfläche 442 eines Gemisches 440, das in das erste Gehäuse 430 gefüllt ist, ist geringer als der Krümmungsradius R3 der Oberfläche 442' eines Gemisches 440', das in das zweite Gehäuse 430' gefüllt ist. Die Volumina der Gemische 440 und 440' beeinflussen die Abstände zwischen ihren Oberflächen 442 und 442' und den Enden der Lichtwellenleitervorrichtungen 410 und 410'. Daher müssen die Volumina der Gemische 440 und 440' im Bezug auf die voreingestellten geometrischen Strukturen der Gehäuse 430 und 430' präzise gesteuert werden. Die Durchmesser der Gehäuse 430 und 430' beeinflussen R2 und R3 und beeinflussen infolgedessen den Brennpunkt des einfallenden Lichtes. Zudem werden R2 und R3 durch die Zwischenflächenspannungen zwischen der Luft und den Gemischen 440 und 440', die Benetzungseigenschaften der Gehäuse 430 und 430', die Zusammensetzungen und Konzentrationen der Gemische 440 und 440' und die Temperatur beeinflusst.
  • Unter Bezugnahme auf 7 und 10 wird beim Ausrichtschritt 350 das Gehäuse 530 in Vorbereitung auf Schritt 360 zentriert. In Schritt 360 wird UV-Licht durch die Oberfläche 542 des Gemisches 540 unter Verwendung eines ersten optischen Systems 550 gebündelt. Um dies zu bewerkstelligen, wird das Gehäuse 530 mit dem ersten optischen System 550 im Bezug auf eine optische Achse 551 ausgerichtet. Diese Ausrichtschritt 350 kann beispielsweise dann übergangen werden, wenn die der gesamte Herstellungsvorgang automatisiert ist. Andernfalls unterstützt der Ausrichtschritt 350 eine präzise Herstellung.
  • Wie es in 10 gezeigt ist, besteht das erste optische System 550 aus einer ersten konvexen Linse 554 und einer ersten Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle (Lampe 1) 552. Die erste Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle 552 ist dazu eingerichtet, Nicht-UV-Licht 553 zu emittieren, damit das Gemisch 540 nicht aushärtet. Vorzugsweise emittiert sie grünes Licht. Eine Quecksilberlampe kann als erste Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle 552 verwendet werden, wobei weiterhin ein grünes Filter benutzt werden kann, um wahlweise grünes Licht von der Quecksilberlampe zu emittieren. Das Licht 553, das von der ersten Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle 552 emittiert wird, fällt auf die erste konvexe Linse 554, wird von dieser gebrochen und anschließend gebündelt. Das gebündelte Licht wird gestreut und erreicht die Oberfläche des Gemisches 540. Die Konvexe Oberfläche 542 des Gemisches 540 bündelt das einfallende Licht 553. Auf diese Weise findet das gebündelte Licht 553 auf der konvexen Oberfläche 542 eine Stelle, an der sie wirkungsvoll in die Lichtwellenleitervorrichtung 510 gekoppelt werden kann, während das Gehäuse 530 bewegt wird, während es mit dem Nicht-UV-Licht bestrahlt wird. Das heißt, das Licht 553, das von der konvexen Oberfläche 542 gebündelt wird, wird gestreut und erreicht ein Ende der Lichtwellenleitervorrichtung 510, wie es in 10 gezeigt ist. Die Leistung des Lichtes, das vom anderen Ende der Lichtwellenleitervorrichtung 510 emittiert wird, wird gemessen, und es wird eine optimale Position im Gehäuse 530 ermittelt, die eine relativ hohe Lichtleistung aufweist. Die Verfolgung der optimalen Position erfolgt zunächst, um das erste optische System 550 mit dem Gehäuse 530 im Bezug auf die optische Achse 551 auszurichten, und anschließend, um über einen UV-Licht-Brennpunkt für den Aushärtungsschritt 360 unter Verwendung des ersten optischen Systems 550 zu entscheiden. Das erste optische System 550 kann auf unterschiedliche Art und Weise konfiguriert sein. Es enthält im wesentlichen ein Linsensystem und die erste Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle 552. Wie es zuvor beschrieben wurde, kann die erste Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle 552 eine Quecksilberlampe oder ein in der Wellenlänge abstimmbarer Laser sein, der sichtbare Strahlen und UV-Strahlen ausgibt. Das Linsensystem bestimmt den Brennpunkt des Lichtes 553, das von der ersten Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle 552 emittiert wird, in Verbindung mit der Oberfläche 542 des Gemisches 540. Wenngleich das Linsensystem in 10 so dargestellt ist, dass es lediglich über die erste konvexe Linse 554 verfügt, kann es zwei konvexe Linsen haben. In diesem Fall richtet die erste konvexe Linse das Licht 553, das von der ersten Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle 552 emittiert wird, parallel, wobei eine zweite konvexe Linse das pa rallelgerichtete Licht sammelt. Zudem wird die Lichtkonvergenzposition durch Bewegen der zweiten konvexen Linse relativ zu ersten konvexen Linse verändert und somit der Brennpunkt des Lichtes 553 durch die Oberfläche 542 des ersten Gemisches 540 gesteuert. Das Linsensystem kann zudem unter Verwendung eines holografischen optischen Elementes (HOE) konfiguriert werden, das als Linse fungiert. Wenngleich die oben erwähnte Ausrichtung durch Bewegen des Gehäuses 530 bewerkstelligt wird, kann das erste optische System 550 anstelle dessen als ganzes oder teilweise bewegt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 7 wird das Gemisch in Schritt 360 ausgehärtet. Somit ist der Aushärtschritt 360 weiter in einen ersten, einen zweiten und einen dritten Teilschritt 370, 380 und 390 unterteilt.
  • Unter Bezugnahme auf 11 wird ein konischer oder zapfenförmiger, sich verjüngender Teil 562 durch teilweises Aushärten des Gemisches 540 im ersten Aushärt-Teilschritt 370 ausgebildet. Insbesondere wird gestreutes UV-Licht 555 durch das erste optische System 550 erzeugt und auf die Oberfläche 542 des Gemisches 540 abgestrahlt. Das UV-Licht 555 wird an der Oberfläche 542 des Gemisches 540 gebrochen und darin gebündelt. Hier ist der Brennpunkt des UV-Lichtes 555, der identisch mit einem Konvergenzpunkt 563 des sich verjüngenden Teils 562 ist, so eingerichtet, dass er vom Ende der Lichtwellenleitervorrichtung 510 einen Abstand von vorzugsweise etwa 100 μm hat. Um den trichterförmigen Wellenleiter herzustellen, wie er in 6 gezeigt ist, muss mit anderen Worten der Brennpunkt des UV-Lichtes 555 vom Ende der Lichtwellenleitervorrichtung 510 einen vorbestimmten Abstand D2 haben. Beim zuvor erwähnten Ausrichtschritt 350 wird die optimale Position des Gehäuses 530 unter Berücksichtigung der Brennpunktbewegung gemäß dem Wellenlängenunterschied zwischen dem Nicht-UV-Licht und dem UV-Licht 555 eingestellt, um die Fokussierbedingung des UV-Lichtes 555 zu erfüllen. Infolge der UV-Empfindlichkeit des Gemisches 540 wird das Gemisch 540 durch das abgestrahlte UV-Licht 555 teilweise ausgehärtet, wodurch der zapfenförmige, sich verjüngende Teil 562 mit einem vorbestimmten eingeschlossenen Winkel θ1 ausgebildet wird. Es ist zu beobachten, dass es ungefähr eine Minute in Anspruch nimmt, um den sich verjüngenden Teil 562 einer Länge von 1.000 μm entlang der optischen Achse 551 auszubilden. Wenn eine Lösung aus Acrylharz und UV-härtendem Epoxydharz, die in einem Verhältnis von 50 zu 50 gemischt ist, als Gemisch 540 verwendet wird, entsteht der sich verjüngende Teil 562 in derselben Weise wie es das Acrylharz tut. Somit kann festgestellt werden, dass der sich verjüngende Teil 562 hauptsächlich aus Kunstharz besteht. Dieses Phänomen tritt für den Fall auf, dass das Gemisch 540 eine Lösung unterschiedlicher Bestandteile ist, die in einem vorbestimmten Verhältnis gemischt sind, und wenigstens ein Bestandteil des Gemisches 540 UV-empfindlich ist. Der Grund dieses Phänomens ist die Diffusion der Bestandteile des Gemisches 540. Wird ein einziger UV-empfindlicher Bestandteil anstelle des Gemisches 540 verwendet, ist eine Teilaushärtung möglich, wobei es jedoch nicht garantiert ist, dass sich der ausgehärtete Teil von seiner Umgebung hinsichtlich des Brechungsindex' unterscheidet. Infolgedessen wird die Funktionalität des Lichtwellenleiters nicht erzielt.
  • Unter Bezugnahme auf 7 und 12 wird ein Verbindungsteil 564 erzeugt, um den sich verjüngenden Teil 562 mit der Lichtwellenleitervorrichtung 510 verbinden, indem UV-Licht durch die Stirnflächen des sich verjüngenden Teils 562 und die Lichtwellenleitervorrichtung 510 im zweiten Aushärt-Teilschritt 380 emittiert wird. Ein optischer Löteffekt bedingt diesen Teilschritt. Der optische Löteffekt wird kurz beispielhaft erläutert. Zwei einander zugewandte Faserenden sind voneinander um einem vorbestimmten Abstand getrennt und werden in eine UV-empfindliche Lösung getaucht. Anschließend wird UV-Licht abwechselnd durch die Faserenden gestrahlt. Während die Lösung aushärtet, wird ein Wellenleiter teilweise aus jedem Faserende gestreckt. Eine vorbestimmte Zeit später, wird der Wellenleiter fertiggestellt, indem die Faserenden verbunden werden. Der zweite Aushärt-Teilschritt 380 bildet den Verbindungsteil 564 aus, der die zugewandten Enden des sich verjüngenden Teils 562 und der Lichtwellenleitervorrichtung 510 gemäß dem optischen Löteffekt verbindet. Da der optische Löteffekt nur unwesentlich von der Ausrichtung zwischen dem sich verjüngenden Teil 562 und der Lichtwellenleitervorrichtung 510 abhängig ist, ist es nicht erforderlich, den sich verjüngenden Teil 562 mit der Lichtwellenleitervorrichtung 510 beim vorherigen Schritt auszurichten. Wie der Ausrichtschritt 350 kann der zweite Aushärt-Teilschritt 380 für den Fall ausgelassen werden, bei dem der sich verjüngende Teil 562 wirkungsvoll mit dem Kern 512 der Lichtwellenleitervorrichtung 510 verbunden werden kann, wie etwa, wenn der gesamte Herstellungsvorgang automatisiert ist. Das heißt, es kann als praktische Anwendung der vorliegenden Erfindung in Erwägung gezogen werden, einen zapfenförmigen Wellenleiter auszubilden, der sich von der Oberfläche 542 des Gemisches 540 zum Kern 512 der Lichtwellenleitervorrichtung 510 erstreckt.
  • Unter Bezugnahme auf 12 wird ein zweites optisches System 570 weiter in Ausrichtung mit der Lichtwellenleitervorrichtung 510 im Bezug auf eine optische Achse 571 verwendet. Das zweite optische System 570 enthält eine zweite Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle (Lampe 2) 572 und eine zweite konvexe Linse 574 zum Koppeln des UV-Lichtes 573, das aus der zweiten Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle 572 emittiert wird, in den Kern 512. Beim zweiten Aushärt-Teilschritt 380 wechseln sich die folgenden Vorgänge wiederholt ab, bis der Verbindungsteil 564 ausgebildet ist.
  • Beim ersten Vorgang wird der Verbindungsteil 564 teilweise vom Konvergenzpunkt 563 des sich verjüngenden Teils 562 mit Hilfe des ersten optischen Systems 550 erweitert. Wenn das UV-Licht 555 auf die Oberfläche 542 des Gemisches 540 durch das erste optische System gestrahlt wird, wird das UV-Licht 555 durch den sich verjüngenden Teil 562 gebündelt und breitet sich durch den Konvergenzpunkt 563 aus. Wenn das Gemisch 540 durch das UV-Licht 555 aushärtet wird, das den Konvergenzpunkt 563 durchlaufen hat, wird der Verbindungsteil 564 teilweise erzeugt.
  • Beim zweiten Vorgang wird der Verbindungsteil 564 teilweise vom Kern 512 der Lichtwellenleitervorrichtung 510 durch das zweite optische System 570 erweitert. Wenn das UV-Licht 573 in den Kern 512 durch das zweite optische System 570 gekoppelt wird, breitet sich das UV-Licht 573 entlang des Kerns 512 aus, und verläuft anschließend durch das Ende des Kerns 512. Wenn das Gemisch 540 durch das UV-Licht 573 ausgehärtet wird, wird der Verbindungsteil 564 teilweise erzeugt.
  • 13 zeigt lediglich einen Wellenleiter 560, der beim zweiten Aushärt-Teilschritt 380 erzeugt wird. Der zweite Aushärt-Teilschritt 380 auf Basis des optischen Löt effektes hängt nicht wesentlich von der Ausrichtung zwischen dem sich verjüngenden Teil 562 und der Lichtwellenleitervorrichtung 510 ab. Die Länge der Z-Achse L2 des sich verjüngenden Teils 562 beträgt 1.000 μm, wobei ein optischer Verlust im sich verjüngenden Teil 562 geringer als 1,5 dB ist. Die Länge der Z-Achse L3 (=D2 von 11) des Verbindungsteils 564 beträgt 150 μm, wobei die Fehlausrichtung D3 in Richtung einer Y-Achse des Verbindungsteils 564 mit dem Kern 512 5 μm nicht überschreitet. Der Verbindungsteil 564 hat einen optischen Verlust, der geringer als 0,5 dB ist. Diese Fehlausrichtung D3 hängt vom Ausrichtungszustand des Gehäuses 530 und dem Erzeugungszustand des sich verjüngenden Teils 562 ab. Durch den zweiten Aushärt-Teilschritt 380 wird der Wellenleiter 560, der den zapfenförmigen, sich verjüngenden Abschnitt 562 und den Verbindungsteil 564 enthält, vollendet.
  • Unter Bezugnahme auf 7 und 14 wird eine Ummantelung durch Aushärten des Gemisches 540, das den Wellenleiter 560 umgibt, im dritten Aushärtschritt 390 ausgebildet. UV-Licht kann auf das Gemisch 540 in zwei unterschiedlichen Arten gestrahlt werden.
  • Eine Art besteht darin, das UV-Licht 555 auf die Oberfläche des Gemisches 540 zu strahlen. Vorteilhafterweise kann das erste optische System 550 ohne umfangreiche Verschiebung weiterhin verwendet werden. Wenn das UV-Licht auf das Zentrum der Gemischoberfläche 542 im ersten oder zweiten Aushärt-Teilschritt 370 oder 380 gestrahlt wird, muss es auf die gesamte Gemischoberfläche 540 gestrahlt werden. Daher wird ein erstes optisches System 550' verwendet, das keine konvexe Linse hat.
  • Die andere Art besteht darin, das UV-Licht 555 seitlich auf das Gehäuse 530 zu strahlen. Sie zeichnet sich durch eine relativ gleichmäßige und schnelle Aushärtung des Gemisches 540 aus. Es wird darauf hingewiesen, dass das Gehäuse 530 für UV-Licht durchlässig sein muss, und dass es aus einem Schmelzquarz ausgebildet werden kann. Beispielsweise wird UV-Licht mit der ersten und der zweiten Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle 552 und 572 oder zwei Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen abgestrahlt, die einander zugewandt auf beiden Seiten des Gehäuses 530 angeordnet sind.
  • Unter Bezugnahme auf 14 erreicht das UV-Licht, das von der ersten Mehrfachwellenlängen-Lichtquelle 552 abgestrahlt wird, die gesamte Gemischoberfläche 542. Wenn das Gemisch 540 durch das UV-Licht 555 aushärtet, wird eine Ummantelung, die einen vorbestimmten Brechungsindex-Unterschied zum Wellenleiter 560 hat, ausgebildet.
  • 15 zeigt den Aufbau einer Faser mit integrierter Linse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu einer Faser 600 mit integrierter Linse ist eine LD 680 dargestellt, um die Funktionalität der Faser 600 mit integrierter Linse zu beschreiben.
  • Die LD 680 emittiert Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge, wobei das Licht 682 in einem vorbestimmten Winkel von der LD gestreut wird.
  • Die Faser 600 mit integrierter Linse enthält eine Einzelmodusfaser 610 sowie eine optische Kopplungsvorrichtungsanordnung 620. Die optische Kopplungsvorrichtungsanordnung 620 hat ein Gehäuse 640, einen Halter 630 und eine optische Kopplungsvorrichtung 650.
  • Die Einzelmodusfaser 610 enthält einen Kern 612, eine Ummantelung 614, die den Kern 612 umgibt und eine Beschichtung 616, die die Ummantelung 614 umgibt.
  • Der Halter 630 ist als hohler Zylinder ausgebildet, wobei die Einzelmodusfaser 610 fest in den Halter 630 eingefügt ist und von einem Ende des Halters 630 hervorragt. Die Einzelmodusfaser 610 kann am Halter 630 auf unterschiedliche Art befestigt sein. Beispielsweise ist ein Klebstoff zwischen die Innenwand des Halters 630 und die Einzelmodusfaser 610 eingefüllt.
  • Das Gehäuse 640 hat die Gestalt eines offenen Zylinders mit einem Loch in der Mitte ihres Bodens. Der Halter 630 ist fest in das Loch eingefügt. Sowohl das Gehäuse 640 als auch der Halter 630 können aus Metall bestehen. Sie Können durch Schweißen verbunden sein. Alternativ dazu können sie integral aus demselben Material durch Spritzgießen oder Formgießen ausgebildet sein.
  • Die optische Kopplungsvorrichtung 650 ist im Gehäuse 640 angebracht und an dessen Innenwand befestigt. Der hervorstehende Abschnitt der Einzelmodusfaser 610 ist mit dem unteren Ende der optischen Kopplungsvorrichtung 650 verbunden. Die Oberfläche 652 der optischen Kopplungsvorrichtung 650 ist konvex. Die optische Kopplungsvorrichtung 650 ist in einen trichterförmigen Wellenleiter 660, der sich von der Oberfläche 652 zum Kern 612 der Einzelmodusfaser 610 erstreckt, und eine Ummantelung 670 unterteilt, die den Wellenleiter 660 umgibt. Der Abschnitt des Wellenleiters 660 wird mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche 652 kleiner. Der Wellenleiter 660 ist in einen sich verjüngenden Teil 662 mit einem vorbestimmten eingeschlossenen Winkel θ2 und einen Verbindungsteil 664 unterteilt, der den sich verjüngenden Teil 662 mit dem Kern 612 verbindet. Wenigstens das Zentrum der Oberfläche 652 hat einen vorbestimmten Krümmungsradius R4, wobei ein vorbestimmter Brechungsindexunterschied zwischen dem Wellenleiter 660 und der Ummantelung 670 eingestellt ist.
  • Die optimale Position der LD 680 ist auf einer optischen Achse 601 der Faser 600 mit integrierter Linse, wobei der Brennpunkt des Lichtes 682, das von der LD 680 abgestrahlt wird, mit einem Konvergenzpunkt 663 des sich verjüngenden Teil 662 übereinstimmt. In dieser optimalen Position wird das Licht 682, das die Grenze des sich verjüngenden Teils 662 erreicht, total reflektiert. Somit wird ein reflexionsbedingter Verlust minimiert. Der Verbindungsteil 664 koppelt das Licht 682, das vom sich verjüngenden Teil 662 gebündelt wird, in den Kern 612.
  • 16, 17 und 18 zeigen Fehlausrichtungen der LD 680 aus der optimalen Position. In 16 und 17 ist die LD aus der optimalen Position entlang der optischen Achse 601 falsch ausgerichtet, und in 18 ist sie aus der optimalen Position in senkrechter Richtung zur optischen Achse 601 falsch ausgerichtet. In den oben genannten Fällen fungiert die konvexe Oberfläche 652 der optischen Kopplungsvorrichtung 650 als eine Punktgrößen-Verringerungseinrichtung zum Bündeln von Licht, das von der LD 680 abgestrahlt wird, wobei die geneigte Grenze des sich verjüngenden Teils 662 als Winkel- und Positions-Fehlausrichtungs- Kompensationseinrichtung zum Kompensieren des Weges des Lichtes 601 fungiert, das sich vom Konvergenzpunkt 663 des sich verjüngenden Abschnittes 662 entfernt. Das Licht 682, das auf den sich verjüngenden Teil 662 trifft, wird zum Konvergenzpunkt 663 gesammelt und in den Kern 612 der Einzelmodusfaser 610 gekoppelt, wobei es durch den Verbindungsteil 664 geleitet wird.
  • 19 zeigt den Aufbau einer Faser mit integrierter Linse gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Faser 700 mit integrierter Linse hat denselben Aufbau wie jener, der in 15 gezeigt ist, mit Ausnahme des Materials und der Befestigung eines Gehäuses 740 sowie eines Halters 730. Die folgende Beschreibung bezieht sich hauptsächlich auf diesen Unterschied.
  • Die Faser 700 mit integrierter Linse besteht aus einer Einzelmodusfaser 710 und einer optischen Kopplungsvorrichtungsanordnung 720. Die optische Kopplungsvorrichtungsanordnung 720 enthält ein Gehäuse 740, einen Halter 730 und eine optische Kopplungsvorrichtung 750.
  • Der Halter 730 ist ein hohler Metallzylinder, wobei eine Einzelmodusfaser 710 fest in den Halter 730 eingefügt ist und vom Ende des Halters 730 hervorragt. Die Einzelmodusfaser 710 kann am Halter 730 auf unterschiedliche Art befestigt sein. Beispielsweise ist ein Klebstoff zwischen die Innenwand des Halters 730 und die Einzelmodusfaser 710 eingefüllt.
  • Das Gehäuse 740 besteht aus einem Schmelzquarz. Das Gehäuse 740 hat die Gestalt eine offenen Zylinders mit einem Loch in seinem Boden. Nachdem der Halter 740 in das Loch des Gehäuses 740 eingefügt worden ist, wird Epoxydharz 780 um das Loch gegossen. Wie gezeigt, wird das Epoxydharz 780 auf dem Boden des Gehäuses 740 und einem Teil der Seiten des Halters 730 aufgebracht, wodurch das Gehäuse 740 fest mit dem Halter 730 verbunden wird.
  • Wie es oben erläutert wurde, hat die Faser mit integrierter Linse gemäß der vorliegenden Erfindung verbesserte Merkmale im Vergleich zu herkömmlichen Fasern mit integrierter Linse.
    • (1) Eine herkömmliche Faser mit integrierter Linse, die einen Kern mit thermisch ausgedehntem Ende hat, verfügt über einen verringerten relativen Brechungsindex-Unterschied. Im Gegensatz dazu behält die Faser mit integrierter Linse der Erfindung einen relativen Brechungsindex-Unterschied von etwa 1% mit Hilfe eines trichterförmigen Wellenleiters bei, der durch UV-Härtung ausgebildet wird. Somit wird ein modaler Felddurchmesser verbessert und ist eine größere Fehlausrichtungstoleranz für eine LD gegeben.
    • (2) Die Verbindung der konvexen Oberfläche einer Linse, die als Punktgrößen-Verringerungseinrichtung dient, eines zapfenförmigen, sich verjüngenden Teils, der als Fehlausrichtungs-Kompensationseinrichtung dient, und eines Verbindungsteil zum Leiten gesammelten Lichtes zu einer Einzelmodusfaser verbessert den Kopplungswirkungsgrad und die Fehlausrichtungstoleranz beträchtlich. Die Faser mit integrierter Linse hat einen Lichtverlust von 2 dB oder weniger und eine Gebrauchsdistanz von etwa 100 μm. Somit ermöglicht die Faser mit integrierter Linse die Fertigungsautomation und die Massenproduktion.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden die optische Kopplungsvorrichtung, die optische Kopplungsvorrichtungsanordnung und die Faser mit integrierter Linse, die die optische Kopplungsvorrichtung nutzt, jeweils einen trichterförmigen Wellenleiter, der mit einer Lichtwellenleitervorrichtung verbunden ist und als Punktgrößen-Verringerungseinrichtung und als Fehlausrichtungs-Kompensationseinrichtung fungiert. Somit bieten sie die Vorteile geringer Kosten, einer langen Gebrauchsdistanz, eines hohen Kopplungswirkungsgrades und einer großen Fehlausrichtungstoleranz für die seitliche Bewegung. Weiterhin wird beim Herstellungsverfahren der Erfindung für eine optische Kopplungsvorrichtung der trichterförmige Wellenleiter auf der Basis des optischen Löteffektes hergestellt, wodurch in beträchtlichem Maße die Fehlausrichtungstoleranz erhöht wird.
  • Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen derselben dargestellt und beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass unterschiedliche Änderungen in Form und Detail an dieser vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims (3)

  1. Optische Kopplungsvorrichtung (210) zum Koppeln von Licht in einen Kern (242) einer Lichtwellenleitervorrichtung (240), die umfasst: einen Wellenleiter (220), der ein erstes Ende (212) und ein dem ersten Ende (212) gegenüberliegendes zweites Ende (214) der optischen Kopplungsvorrichtung (210) verbindet, um als ein Übertragungsweg von auftreffendem Licht durch die optische Kopplungsvorrichtung (210) zu dienen, wobei das zweite Ende (214) der optischen Kopplungsvorrichtung (210) mit dem Kern (242) der Lichtwellenleitervorrichtung (240) verbunden ist und das erste Ende (212) konvexe Form hat; und eine Ummantelung (230), die den Wellenleiter (220) umgibt, wobei der Wellenleiter (220) enthält: einen konisch geformten, sich verjüngenden Teil (222), der das auftreffende Licht bündelt, wobei der Konvergenzpunkt (563) des sich verjüngenden Teils (222) von dem Ende der Lichtwellenleitervorrichtung (240) so beabstandet ist, dass ein Abstand (L3) zwischen dem Konvergenzpunkt (563) und dem Kern (242) vorhanden ist, und der Wellenleiter (220) des Weiteren enthält: einen Verbindungsteil (224), der den Konvergenzpunkt (563) des sich verjüngenden Teils (222) mit dem Kern (242) verbindet, um das gebündelte Licht in den Kern (242) zu koppeln, einen Halter (630, 730) zum Befestigen der Lichtwellenleitervorrichtung (240, 610, 710); und ein offenes Gehäuse (640, 740) mit einem Loch im Boden zum Aufnehmen des Halters (630, 730) über das Loch, wobei das Gehäuse (640, 740) mit einem durch ultraviolettes Licht aushärtenden Gemisch gefüllt ist; und der konisch geformte, sich verjüngende Teil (222, 562, 662, 762) in dem Gemisch ausgebildet wird, indem ultraviolettes Licht auf die Oberfläche des Gemischs gestrahlt wird; wobei der Verbindungsteil (224, 564, 664, 764) erzeugt wird, indem das ultraviolette Licht durch einander zugewandte Enden des sich verjüngenden Teils (222, 562, 662, 762) und des Kerns (242, 512, 612, 712) emittiert wird; und die Ummantelung (230, 670, 770) ausgebildet wird, indem ultraviolettes Licht auf das verbleibende nicht ausgehärtete Gemisch gestrahlt wird.
  2. Verfahren zum Herstellen einer Faser (600, 700) mit integrierter Linse zum Koppeln von Licht in einen Kern (242, 512, 612, 712) einer Lichtwellenleitervorrichtung (240, 510, 610, 710), das die folgenden Schritte umfasst: Einführen der Lichtwellenleitervorrichtung (240, 510, 610, 710) in ein Loch, das in dem Boden eines Gehäuses (530, 640, 740) ausgebildet ist, und Füllen eines durch ultraviolettes Licht aushärtenden Gemischs in das Gehäuse (530, 640, 740), um eine konvexe Form auszubilden; Ausbilden eines konisch geformten, sich verjüngenden Teils (222, 562, 662, 762) in dem Gemisch durch Strahlen von ultraviolettem Licht auf die Oberfläche des Gemischs; Erzeugen eines Verbindungsteils (224, 564, 664, 764) zum Verbinden eines schmalen Endes (223, 563, 663, 763) des sich verjüngenden Teils (222, 562, 662, 762) mit dem Kern durch Emittieren des ultravioletten Lichtes durch einander zugewandte Enden des sich verjüngenden Teils (222, 562, 662, 762) und des Kerns (242, 512, 612, 712); und Ausbilden einer Ummantelung (230, 670, 770) durch Strahlen von ultraviolettem Licht auf das verbleibende nicht ausgehärtete Gemisch.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in dem Schritt des Erzeugens das ultraviolette Licht durch die einander zugewandten Enden des sich verjüngenden Teils (222, 562, 662, 762) und des Kerns (242, 512, 612, 712) abwechselnd emittiert wird, bis der Verbindungsteil das schmale Ende (223, 563, 663, 763) des sich verjüngenden Teils (222, 562, 662, 762) mit dem Kern (242, 512, 612, 712) verbindet.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006261194A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Jtekt Corp ファイバレーザ発振器
US7787106B2 (en) * 2005-10-28 2010-08-31 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Particle image velocimetry system having an improved hollow-waveguide-based laser illumination system
US20090041412A1 (en) * 2007-08-07 2009-02-12 Jeffrey Dean Danley Laser erosion processes for fiber optic ferrules
EP2056144B1 (de) * 2007-10-31 2012-08-08 Highyag Lasertechnologie GmbH Endstück für Lichtleitfaser
JP2009139895A (ja) * 2007-12-11 2009-06-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 光モジュールおよび光モジュールの製造方法
WO2010138694A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Corning Cable Systems Llc Dust cap assembly for sealing an optical fiber ferrule and methods thereof
US20110110627A1 (en) * 2009-11-07 2011-05-12 Dr. Chang Ching TSAI Beam collimator
CN102162883A (zh) * 2011-03-17 2011-08-24 武汉电信器件有限公司 光斑耦合转换装置
CN103091790B (zh) * 2011-10-28 2014-12-24 上海数字电视国家工程研究中心有限公司 Led光源光纤连接器
CN102681109B (zh) * 2012-05-09 2014-07-09 天津大学 一种大口径光束耦合器
US9383531B2 (en) * 2013-04-23 2016-07-05 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Light signal gathering device and optical module used thereof
JP2014222264A (ja) * 2013-05-13 2014-11-27 株式会社オートネットワーク技術研究所 光コネクタ
JP2015102711A (ja) * 2013-11-26 2015-06-04 矢崎総業株式会社 光ファイバの端部構造
US9690055B2 (en) * 2014-06-13 2017-06-27 Corning Optical Communications LLC Laser-based systems and methods for fiber-to-ferrule bonding for optical fiber connectors
CN104023100B (zh) * 2014-06-26 2018-11-09 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 一种移动设备及一种机身前壳
CN104570237A (zh) * 2014-12-19 2015-04-29 河北四方通信设备有限公司 光纤接口组件及其制作工艺
GB2535803B (en) * 2015-02-27 2019-01-23 Gooch & Housego Torquay Ltd Fibre collimator
US10591687B2 (en) * 2017-05-19 2020-03-17 Adolite Inc. Optical interconnect modules with 3D polymer waveguide
CN110007400A (zh) * 2018-01-04 2019-07-12 苏州旭创科技有限公司 光波导模式转换器、光学组件及其制造方法
CN109765656A (zh) * 2019-03-07 2019-05-17 深圳市艾孚光电科技有限公司 扩束多模光纤透镜及制作方法
CN113467015B (zh) * 2021-08-03 2023-03-21 新疆师范大学 一种激光器耦合台的中心校准装置
CN114839721B (zh) * 2022-04-15 2023-12-05 苏州苏驼通信科技股份有限公司 一种光线耦合适配器、方法、装置及电子设备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3605659A1 (de) 1986-02-21 1987-08-27 Standard Elektrik Lorenz Ag Ankoppeloptik fuer lichtwellenleiter
US4844580A (en) * 1988-05-16 1989-07-04 Gte Products Corporation Fiber optic lens
KR0126247B1 (en) 1992-11-09 1997-12-26 Fujitsu Ltd Method of coupling optical parts and refractive index imaging material
JPH0777637A (ja) 1993-09-08 1995-03-20 Fujitsu Ltd 光学素子結合方法及び屈折率像形成材料
JP3050271B2 (ja) * 1994-06-03 2000-06-12 和雄 吉野 太陽光集光装置
JPH0915448A (ja) 1995-06-26 1997-01-17 Takahisa Jitsuno 光ファイバコネクタ及びその製造方法
CA2361817A1 (en) 1999-02-05 2000-08-10 Steven B. Dawes Optical fiber component with shaped optical element and method of making same
CN1387626A (zh) 1999-11-09 2002-12-25 康宁股份有限公司 多模光纤系统的模式匹配
US6625351B2 (en) 2000-02-17 2003-09-23 Microfab Technologies, Inc. Ink-jet printing of collimating microlenses onto optical fibers
JP3569493B2 (ja) 2000-12-22 2004-09-22 日本非球面レンズ株式会社 レンズ面の形成方法および形成装置
US7218812B2 (en) * 2003-10-27 2007-05-15 Rpo Pty Limited Planar waveguide with patterned cladding and method for producing the same

Also Published As

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