TW200535476A - Method for joining an optical fiber and an optical lens, the apparatus for the same and an optical module - Google Patents

Description

200535476 九、發明說明：

I：發明所屬之 發明背景 1.發明領域 5

10 15

用 本發明係有關於一種連結光纖及光學透鏡的方去 於該方法的裝置及光學模組。 / 【先前技術3 2·先前技術之說明 在光學通訊中使用之其中-基本模組為光纖準直哭， 且該光纖準直㈣、其中該光纖與該透鏡結合在—起之模 組，且該模組係用以使光束依透鏡特性射出與射入者 A迄今，在製造這種光纖準直器時，該光纖與透狀端 =係利用黏著劑連結在-起。詳而言之，該光纖在連結之 則先通過被稱為毛細管或套圈之管狀引導構件，接著在該 管狀引導構件之端部與該光纖對齊之狀態下固定該光纖了 然後’將該光纖之末端拋光以與該引導構件之端面—致， 再將該光纖與該引導構件-起連結至該透鏡上並且使該透 鏡之光軸與該光纖之光軸疊合。 同時，亦有一種使該光纖與該透鏡配置成可在該光纖 之^面與該透鏡之端面間提供—空間並接著不需黏著劑地 連…在一起的結構（見美國專利第5,889,9〇4號）。在此例中， ~抗反射塗層塗布在該透鏡之端面以滿^學特性，然後 在凋光纖與透鏡之位置關係後將其固定。 但是，在光纖與透鏡係使用黏著劑連結在—起之結構 200535476 中，這黏著劑會吸收一部份的通過光線。因此，當該高光 度之光射入時，在某些情形下，會導致溫度上升而使黏著 劑變質並且光學特性亦會被破壞。 通常，在使用於光通訊之波長範圍中，光黏著劑之吸 5收係大約1至5%。具有在溫度超過大約攝氏400度時可承受 尚溫之黏著劑會發生變質，但是，具有這耐溫範圍之黏著 劑無法承受高達數[W]級之光度。 同時，在使用前述黏著劑之連結方法中，由於光纖被 固持在如毛細管之引導構件上並且接著需要進行一拋光操 10作以對齊兩端面，所以會有工作變得麻煩且產品成本亦择 加之問題。 9 此外’當雙芯光纖（兩單芯光纖與兩芯帶式光纖)與該準 直:透鏡連結時，各光纖插入其中具有兩孔或一孔之有孔 引‘構件(毛細官等），接著，兩光纖利用黏著劑等固定成使 I5兩光、截罪近之狀態，再將該等光纖之端面與該引導構件— 起拋光以對背該等端面。這是因為除非兩光纖之端面 好之精度對齊，否則該等光纖將無法在只有一小損失之^ 形下連結，且因為若兩光纖互相分開，則無法減少結 尺寸的緣故。 2〇 _，如美國專利第5，哪，904號中所*，在連結 與透鏡並在其間產生一間隔空間的方法中，亦存在光特性 會由於外來物質進入該等端面之間而被破壞之缺點。 此外，由於它們的端面未被黏著劑等互相固定，因此 需要另-個結構物來固定它們的位置關係且在完成連結後 200535476 仍維持這位置關係。因此，存在有物件之數目與工作程序 增加且難以得到低成本與較小尺寸等缺點。 又，由於在該光纖之各端面上的抗反射塗層是必要 的’所以存在有成本較高且光學特性會受該抗反射塗声之 5 抗光性影響等缺點。

【考务明内J 發明概要 本發明之目的是使光纖與光學透鏡之間可輕易連結並 且在它們之間未隔著一空氣層或黏著劑。 本發明之第一態樣係提供一種連結光纖與光學透鏡的 方法，包含以下步驟： 藉由加熱僅將該光學透鏡軟化； 將該光纖之端部推入該光學透鏡之連結部份，藉此將 該光纖結合至該光學透鏡上； 15 其巾該域之軟化點高於該絲透狀軟化點。

依據前述方法’首先加熱與軟化絲學透鏡之連結部 份1如前戶《，因為該光纖之軟化溫度高於該光學透鏡， 所以可於高於該光學透鏡之軟化溫度但低於該光纖之軟化 又的Μ度下同日寸加熱光學透鏡與該光纖之連結部份， 20或僅加熱該光學透鏡之連結部份。 然後 、 ’作為料結部份之光纖端部祕於雜化光學 透鏡之連結部份。㈣光學透鏡已軟化，該錢之端部將 _入該光學透鏡中並沒人其中。接著，當該光學透鏡冷 部時’該光學透鏡相對其周圍區域固持該光纖之端部 8 200535476 此可相互連結。 依據如本發明第一態樣之本發明第二態樣，較佳的是 該光纖之端部與該光學透鏡之連結部份係配置成互相相 對，且該光學透鏡被一位在遠離該光學透鏡之連結部份且 5 在該光纖側之熱源軟化。 依據如本發明第二態樣之本發明第三態樣，更佳的是 該熱源是一電弧放電。 依據前述方法，藉電弧放電之加熱點係與該光學透鏡 之連結部份分開，且以因應分開之距離所產生之溫度來加 10 熱該光學透鏡之連結部份。 依據如本發明第二態樣之本發明第四態樣，該熱源宜 在該光纖軸之徑向上遠離該光纖與該光學透鏡。 依據如本發明第一態樣之本發明第五態樣，更有利的 是該方法具有一軟化該光纖之端部以在軟化該光學透鏡之 15 前在該端部上得到一圓化表面的步驟。 依據如本發明第一態樣之本發明第六態樣，該方法最 好具有以下步驟： 在該連結光纖與該光學透鏡上朝可拉伸該光纖與該光 學透鏡之方向施加拉力；及 20 依據施加於該光學透鏡與該光纖上之拉力，檢查在該 光學透鏡與該光纖之間的連結狀況。 依據本發明第七態樣，係提供一種連結光纖及光學透 鏡的裝置，且該裝置包含： 一透鏡固持機構，用以固持該光學透鏡； 200535476 一光纖固持機構，用以固持該光纖； 一加熱單元；及 z —加熱位置調整機構，係可調整一目標加熱位置與該 文固持光纖之連結部份之間的距離。 該光纖之軟化點高於該光學透鏡之軟化點，且該透鏡 固持機構係配置成使該光學透鏡之連結部份與該光纖之= 結部份互相相對。 依據前述構形，該光學透鏡之連結部份與作為該光纖 之連結部份之端面係分別由該透鏡固持機構與該光纖固持 10機構來支持且互相相對。接著，與該受固持光學透鏡之連 、、、CT。卩伤適當分開之位置係由該加熱位置調整機構選擇為該 目標加熱位置，再以該加熱單元進行加熱，然後，可適當 加熱與軟化該光學透鏡之連結部份。接著，該光纖或該光 學透鏡相對移動並將該光纖之端部推入該光學透鏡之連結 15 部份’以達成互相連結之目的。

依據如本發明之第七態樣之本發明第八態樣，較佳的 是該光纖固持機構具有： 一第一光纖固持器，係將該光纖固持在一靠近作為該 光纖之連結部份之端部的區域處，且該第一光纖固持器可 20 固定與釋放該光纖； 一第二光纖固持器，係將該光纖固持在一位於該連結 部份以外之區域處；及 一固持位置調整機構，係朝一偏離該光纖之軸的方向 移動該第一光纖固持器與該第二光纖固持器之至少一者。 10 200535476 前述構形適用於雙芯光纖連結於該光學透鏡上之情 形，且這雙芯光纖係被固持在各由芯部與包覆層構成之芯 線被一管狀包覆線覆蓋之狀態。兩芯線均被固持在該包覆 線之内，使它們的位置可以沿著該包覆線之縱向移動。 5 這雙芯光纖係被各個光纖固持器固持在連結側之端部 處與該端部以外之位置上。接著，當該光纖之端部之端部 被該第一光纖固持器鬆弛地固持（在該光纖未被固定之狀 態）且該等第一與第二光纖固持器之任一者係利用該固持 器位置調整裝置朝使該固持器偏離該光纖之軸之方向移動 10 時，在光纖中會發生彎曲。依據這彎曲，兩芯線之端部位 置可依其在該包覆線中之位置關係來變化。該等第一與第 二光纖固持器之任一者係依據這變化來移動/調整，使該等 芯線之端部位置互相一致，接著在該包覆線中之芯線可藉 由在該等端部之位置互相校準後固定該第一光纖固持器而 15 固定。然後，藉由加熱/軟化該光學透鏡之連結部份並接著 將該光纖之端部推入該已軟化光學透鏡中，將該光纖與該 光學透鏡連結在一起。 依據如本發明之第七態樣之本發明第九態樣，較佳的 是該裝置更包含： 20 一連結強度檢查機構，包括： 一拉力施加單元，係藉由朝拉伸該光纖與該光學透鏡 之方向移動該透鏡固持機構與該光纖固持機構之至少一者 來施加一拉力者；及 一檢查單元，係依據施加於該光學透鏡與該光纖上之 11 200535476 拉力來檢查在該光學透鏡與該光纖之間的連結狀況者。 依據前述構形，所施加之拉力可在該光纖連結該光學 透鏡後，將該光纖與該光學透鏡分開。因此，可了解的是， 當該拉力超過一預定值時，該光纖與該光學透鏡是以足夠 5 之連結強度連結。同時可了解的是，當該拉力未超過該預 定值時，會發生該光纖與該光學透鏡分開之不良連結狀態。 依據如本發明之第七態樣之本發明第十態樣，較佳的 是該裝置更包含一操作控制單元，該操作控制單元依據由 該連結強度檢查機構所獲得之資訊利用該加熱單元而再次 10 進行加熱。 依據前述構形，如果該連結強度檢查機構決定該連結 是不良的，則以該操作控制單元驅動該加熱單元與該加熱 位置調整機構。如此，該光學透鏡之連結部份在預定位置 再次被加熱，且該光纖在該光學透鏡軟化後再一次連結。 15 依據如本發明之第七態樣之本發明第十一態樣，較佳 的是該裝置更包含： 一加熱控制單元，係利用該加熱單元對該光學透鏡之 端部進行熱控制，且該熱控制係在加熱該光學透鏡之前於 一連結部份處進行直到到達其軟化溫度為止，以連結該光 20 纖與該光學透鏡。 依據前述構形，由於該光纖之連結端部係在事先加熱 至該軟化溫度，所以該光纖之端部可以由該平坦端面變形 為彎曲表面。如此，可產生由於該光纖之邊緣反射所產生 之返回光之擴散反射且可抑制光學特性之衰減。 12 200535476 同時，由於兩對齊芯線在該雙芯光纖中熔化並進入在 該等芯線之間的空間中，所以兩芯線可以利用毛細管現象 黏附在一起。 依據如本發明之第七態樣之本發明第十二態樣，較佳 5 的是該裝置更包含： 一透鏡固持器驅動機構，係朝該光學透鏡之光軸方向 一起驅動該光纖固持機構與該光學透鏡。 依據如本發明之第八態樣之本發明第十三態樣，較佳 的是該裝置更包含： 10 一光纖引導機構，係使該光纖經由該等第一與第二光 纖固持器相對該光學透鏡朝前後方向移動。 依據如本發明之第九態樣之本發明第十四態樣，其中 該拉力施加單元具有一電控制之致動器，且該致動器使該 透鏡固持機構與該光纖固持機構於直線方向上移動。 15 依據如本發明之第十五態樣，一種用於供一光束射出 與射入之光學模組，包含： 一光纖；及 光學透鏡，其中該光學模組係由包含以下步驟的方法 製成： 20 利用加熱之方式僅軟化該光學透鏡；及 將該光纖之端部推入該光學透鏡之連結部份，以連結 該光纖與該光學透鏡， 其中該光纖之軟化點高於該光學透鏡之軟化點。 依據如本發明之第十五態樣之本發明第十六態樣，其 13 200535476 中該光纖之端部與該光學透鏡之連結部份係配置成互相相 對，且 該光學透鏡係利用一位在遠離該光學透鏡之連結部份 處且在該光纖側之熱源來軟化。 5 依據如本發明之第十六態樣之本發明第十七態樣，其 中該熱源是一電弧放電。 依據如本發明之第十七態樣之本發明第十八態樣，其 中該熱源於該光纖之軸的徑向上遠離該光纖與該光學透 鏡。 10 依據如本發明之第十五態樣之本發明第十九態樣，其 中該光學模組係藉由包含以下步驟的方法製成： 使該光纖之端部軟化，以在軟化該光學透鏡之前在該 端部上形成一圓化表面。 依據如本發明之第十五態樣之本發明第二十態樣，其 15 中該光學模組係藉由包含以下步驟的方法製成： 在該連結之光纖與光學透鏡上朝拉伸該光纖與該光學 透鏡之方向施加一拉力；及 依據施加於其上之拉力檢查在該光學透鏡與該光纖之 間的連結狀況。 20 圖式簡單說明 第1圖是一示意結構圖，顯示本發明之連結一光纖與一 光學透鏡的裝置之實施例； 第2圖是一部份放大圖，顯示沿著一第一光纖固持器與 該光纖中心線對合之方向看去之狀態； 14 200535476 第3 A圖是日 明圖，顯示利用—固持器位置調整機 在該等光纖之各_ 心線頂端面之間進行的對齊操作，且直

一下芯線突出； 〃 T 第3Β圖是〜十、日日 ϋ兄明圖，顯示利用一固持器位置調整播 在該等光紅& 飛攝 合心線頂端面之間進行的對齊操作，且1 一上芯線突出； H 4圖是~ f & 鬼圖，顯示連結該光纖與該光學透鏡的炎 置之控制系統； 第5圖疋1程圖，顯示該連結裝置之操作；及 第6圖疋〜接續第5圖之流程圖，暴頁示該連結裝置之操 作。 、 I：實施冷式】 較佳實施例之詳細說明 (該實施例之整體構形） 15 以下將苓照第1圖至第6圖說明作為本發明之實施例之 光纖F與一光學透鏡L的連結裝置10,且第1圖是該連結裝置 10之示意構形圖。 此處由連結裝置iO連結作為一物件之光纖F是一雙芯 光纖，且各包含一芯與一包覆層之芯線F1係以一管狀包覆 2〇線们包覆與固持。兩芯線F1係被固持在該包覆線F2内，使 ”位置可以/σ著5亥包覆線F2之縱向移動。接著，在該光纖ρ 中之各芯線F1之端面作為與該光學透鏡L連結之連結部 份。同時，該光纖F使用其因熱軟化之軟化點大約是攝氏 1700之石英玻璃作為該等芯線F1之材料。 15 200535476 由該連結裝置ίο連結作為另一物件之準直器透鏡，且 其一端面作為與該光纖F連結之連結部份。同時，該光學透 鏡L之材料係使用其因熱軟化之軟化點大約是攝氏4〇〇至 6〇〇之多成份玻璃。 5 该連結裝置10包含一用以固持該光學透鏡L·之透鏡固 持機構20、一用以固持該光纖F之光纖固持機構30、一用以 加熱該光學透鏡L之加熱單元4〇、一用以調整由該加熱單元 40之目標加熱位置至該光學透鏡乙之連結部份之距離的加 熱位置調整機構50、一用以經由該透鏡固持機構2〇與該光

1〇纖固持機構3〇之至少一者於可分離該光纖F與該光學透鏡L 之方向上施加一拉力並且依據此時所需之拉力檢查在該光 學透鏡L與該光纖F間之連結的連結強度檢查機構㈨、及一 用以控制月:】述結構之各項操作的操作控制單元。以下將 說明各個部份。 15 (透鏡固持機構） μ:蜆固符機構川包括一用以固持該光學透鏡l之透 鏡口持心、及—用以支持該透鏡側滑動料機構22使之 可於預絲向上移動之透鏡側滑動料機構22。 20 A該透鏡固持器21具有—對各具有藉由將-圓柱形本體 :心線分開成兩部份之形狀的固持框架、及多數用以 “口持框木23之固定螺絲（圖未示）。如此，該光學透鏡 L可错由鎖緊料岐螺絲而放置於該相持框扣之間。 在該連結裝置裝在水平面上之狀態下，該透鏡側 '月動引導機構22固持該透鏡固持器21且可沿水平轴向移 16 200535476 才忒透鞑側滑動引導機構22固持該透鏡固持器21， ㈣該透鏡目料洲狀光學透駐的絲與該透鏡固 U可㈣之轴向一致。換言之，該光學透鏡L係被該透 5

10 15 20 夺機構2GH)持且可在該光轴保持在水平方向之狀態下 平行於該光軸移動。 (連結強度檢查機構） 、/連口強度檢查機構60包括一用以感測施加於該光學 :、《拉力的張力感測器61、-經由該張力感測器61 心亥透鏡固持器21連接之移動構件似、—作為—驅動源以 光子透鏡L遠離該光纖F之方向上施加—移動力於該 私/件62的驅動馬達63、及_肋㈣㈣馬達幻之轉 的滾珠 動轉力轉換成_施加於該移動構⑽上之移動力 螺桿64。 以張力感心61感測—在該透鏡_器Μ與該移動構 ^的⑷*移’且將該位移輸出至該操作控制單元 心妾者’該操作控制單元9〇可依據所感測出之位移來計 异在§亥透鏡固持器21與該移動構件62之間的拉力。 該驅動馬達63係配置成使該轉動中之驅動軸中心線與 =持器21之移動方向-致，且該轉動中之驅動轴與 、、八二二使挪動構件62因該驅動馬達63之轉動驅動而 f動槿触I向&動。換言之’該驅動馬達63之驅動使該 夕 ㉞由該滾珠螺桿64移動遠離該透鏡固持哭21 ’ 且因此該拉力可沿該光學透鏡L遠離該光纖F之方向施加。 17 200535476 (光纖固持機構） 二亥光纖固持機構3 〇包括—用以將該光纖F之芯線ρ 1之 預定部份固持成#近其在該連結部份側上之端面的第一光 纖固持器31、-用以將該域F固持在除了該連結部份以外 的位置處之第二光顧持㈣、_用以使該第二光纖固持 為32沿_二光纖固持器32偏離該光纖？之轴之方向移動 的固持器位置調整機構33、及—用以經由該等第—與第二 光纖固持U1、32使該光纖邮該光纖F到達與遠離該光學 透鏡L之方向移動。 1〇 帛2圖是一部份放大圖，顯示沿該第-光纖固持器31 與该光纖F中心線對合之方向看去的狀態。換言之，該光纖 固持機構30利用該第-光纖固持器η與該第二光纖固持器 32固持該光纖F，使該光纖F之整體方向水平地保持成與如 前述般固持之光學透鏡L之光轴平行。 15 如第2圖所示，該第一光纖固持器31具有用以沿垂直方

向與水平方向（沿著於被固持狀態下之光學透鏡乙之光軸的 方向）形成一光纖保持間隙的框架構件31a、31b、及用以調 整在該等框架構件31a、31b間之間隙距離的固定螺絲31(：。 在如前述般構成之第一光纖固持器31中，該光纖f之兩芯線 20 F1被插入該等框架構件31a、3 lb間之間隙而可被垂直對 齊，接著在兩芯線F1被鬆弛地固持之狀態下(在各芯線打之 位置可以於其縱向上調整之狀態下）使該等芯線F丨之端面 對齊，再於前述對齊後利用該等固定螺絲31c固定該等芯線 F1，使之無法移動。然後，在這狀況下進行對該光學透鏡L 18 200535476 之連結操作。 从、 之匕復線F2穿過之通孔形成在該第二光 纖固持器32中且盥产、a — /、在破固持狀態之光學透鏡L之光軸平 4亍’士口 it匕，今歹望一 4 Μ 一光纖固持器3 2可將該光纖F固持在該光纖 F可以沿著該穿過方向移動的狀態。 哭該固持器位置調整機構33是-用以支持該第二光纖固 一 使°亥第—光纖固持器32可沿著該垂直方向移動與

10 的移動方向可設定為任何 4之/月動機構。在該固持器位置調整機構33中之光獻 不與該光纖F之縱向一致之方 向兩心線F1藉該第一光纖固持器31對齊之方向必須與 該光纖F之移動方向一致。 第3圖疋一說明圖，顯示利用該固持器位置調整機構33 在忒等光纖F之各芯線打之頂端面之間進行之對齊操作。

如第3A圖所示，其中下芯線F1係朝該光學透鏡L側突 出（以雙虛線顯示），且當該第二光纖固持器32向上移動時， °亥下芯線F1被拉動且拉回。同時，如第3B圖所示，其中該 上芯線F1係朝該光學透鏡L側突出（以雙虛線顯示），且且當 σ亥第二光纖固持器32向下移動時，該上芯線F1被拉動且拉 回。 因此，兩芯線F1之頂端面的位置可藉由將該第二光纖 固持器32定位在一適當高度而互相對合。 此時，因為該光纖F之芯線F1是微細的，所以設置了 _ 用以攝取各芯線F1之頂端面位置之影像的攝影機^。接 著’使該等頂端位置對齊且觀看以放大方式顯示之攝取影 19 200535476 像0 同時，該第二光纖固持器32係被該固持器位置調整機 聋。支持成可沿著垂直方向移動。但是該第一光纖固持器 可、被支持且可在垂直方向上移動，或|兩光纖固持器 5 31、32可以被支持且可在垂直方向上移動。即，該第二光 纖固持器32可相對於該第一光纖固持器31朝與該突出芯線 F1相反之方向移動。 該34具有一用以固持該第一光纖固持器31與該第二光 纖固持杰32之滑件％、及一用以沿水平方向（該被固持光學 10透之光軸方向）驅動該滑件％以將之定位的縱向移動機 構36 〇 如月il所述’该光學透鏡1係在該等芯線Fi之端頂完全對 齊之狀態下固定於該第—光纖固持㈣，並接著整個光纖f 藉由4 β件35朝水平方向移動以在該光纖f受該等光纖固 15持為31、32支持之狀態下調整位置。

換言之，該縱向移動機構36之操作係藉由操作操作控 制單元90來控制。如此，火 畜该光纖F之芯線F1之彎曲表面如 下述般形成時，該光纖^总a 、 、 係疋位在一加熱位置，或者當該等 芯線被推入該光學透镑了 士 ，該光纖F被移動且定位在一預 20 定推入位置。 (加熱單元與固持器仇置調整機構） 該加熱單元4〇是— ^ 押 用以實施所謂電弧熔接之結構，且 該加熱爭元40具有 α ^ 頂端部份配置在垂直方向上並互 相相對之電弧放電電 蚀、及一用以供應放電電流之電流供 20 200535476 應電路（圖未示）。 =時’該加熱位置調整機構5G具有—心固持一對電 弧放兒電極之框架構件51、及_ 、 平方向（沿被固持光學透鏡=框架構件51於水 丨定位的移動機構52。之先轴之方向）上移動並將之 ^對電狐放電電極之兩項端係分開—該光纖F可配置 …内之距離，且在該電極<兩頂端間之位置係 位置。接著，該等電弧放電電 ’、私加<、、、 _持，使在該等電極之一份= 持光纖F之高度相同。 ㈣被固 該加熱位置難機構移動機 ==㈣持其相對狀態之框架_朝水= 光與位。如此，可難料目標加熱位置與該 先學透鏡L之連結部份分開 15 20 透駐之熱量並且保持供應至2 了调整施加於該光學 常數。此時，該等電弧放;；;ΓΓ電電極之電流值為 移動機躲之物定位可=極' 架構件51相對該 (連結裝置剩^糊麟轉與控制。 塊圖’顯示該細與該光學透鏡[之連結 _^之^制系統。如苐4圖所示，該操作控制單元9〇具有 —用以依μ少m細式储各種料與控制之 CPW1帛以錯存用以執行各種程序與控制之程式及各 種控制所需之資料的系統⑽觀、—用以儲存各種 用以貧料以作為各種程序之工作區域的RA娜、及一用以 21 200535476 連接該CPU91與各種裝置之I/F(介面）（圖未示）。接著，一用 以輸入各種設定值與操作指示之控制面板94經由該I/F連接 至該張力感測器61、該攝影機丨丨、該驅動馬達63、該縱向 移動機構36、該加熱單元4〇及該移動機構52。 5 依照儲存在該系統ROM92中之程式，該CPU91驅動該 光學透鏡L，使該光纖？與該光學透鏡1在該光纖與該光學透 鏡L連結後互相分開，並且亦執行操作控制以依據在當時由 忒張力感測器61所感測到之拉力負載決定該連結強度。 此外’依照儲存在該系統rqm92中之程式，該CPU91 在岫述連結後對該光纖F與該光學透鏡L施加拉力，且接著 v一操作4工制以在由该張力感測器61所感測到之拉力負載 未滿足一預定值時，依據在該光纖F與該光學透鏡L之間的 距離變化是否超過—預定值來再次決定連結強度。 又’依照儲存在該系統r〇M92中之程式，該CPU91在 蚋述連結後對該光纖F與該光學透鏡L施加拉力，且接著執 仃操作控制以依據所感測到之拉力負載是否幾乎變成〇或 在忒光纖F與該光學透鏡L之間的分開距離是否達到一預定 值時，再次決定連結強度。 再者，依照儲存在該系統rqM92中之程式，該CPU91 -連、、。狀况未如決定結果一般好時再次執行該操作控制。 同盼，该CPU91亦依照儲存在該系統R〇M92中之程式執行 作控制以重覆前述再連結操作預定次數。 此外’依照儲存在該系統r〇M92中之程式，該CPU91 在4連結操作之前，對該加熱單元40施行控制以加熱該光 22 200535476 纖F之頂端部份到軟化溫度。即，用以執行該預定程式之 CPU91可作為一加熱控制單元。 另外，依照儲存在該系統ROM92中之程式，該CPU91 在前述光纖F加熱後決定頂端形狀之彎曲性質，且接著在未 5決定該頂端形狀是彎曲表面時，執行該操作控制以再次實 施泫加熱操作。同時，依照儲存在該系統R〇M92中之程式， 該CPU91亦執行該操作控制以重覆前述再連結操作前述預 次數。 (連結裝置之操作的說明） 1〇 以下將參照第5與6圖說明該光纖F與該光學透鏡L之連 結操作。第5圖與第6圖係顯示該連結裝置1〇之操作的流程 圖。 百先，以手動操作將該光學透鏡L固定於該透鏡固持機 構2〇中’且亦手動插作將該光纖，定於該光纖固持機構％ 中（v知S1)即，孩光學透鏡1係利用扣緊該等固持框架μ 而嵌合，且該光纖F亦利用將該光纖插入該等光纖固持器 31、32而嵌合。 一此時’進行該光纖F之芯線F1之頂端部份的對齊。詳而 言之，使該第二光纖固持器32向上或向下移動並監看由該 攝影機η所攝取之放大影像，接著，固定該第二光纖固持 器32以校準該光纖之端位置。然後，以該第一光纖固持器 31固持/固定兩芯_°當操作開始之指示經由設置於該控 制面板94上之啟動開關輪入時，擔止器被釋放且亦利用該 驅動馬達63將該透鏡固持器21拉回至在該光_之相對側 23 200535476 上之收回位置（步驟S2)。 移動控制該縱向移動機構36與該 位置與該光纖 5 10 15 20 戰之心線F1之頂端位置對齊（步驟S3)。詳而士 2頂=辟撕該攝影機11拍攝該光纖F之芯線二 、刀…亥等電弧放電電極之影像並處理所攝取之影 =，再對該縱向移動機構36與該移動機構咖 制，使該目標加熱位置與該等芯線Π之頂端位置一致。 敎至=2^位後’藉由該加熱單元伽可將該光纖加 …至央玻璃之軟化點的高輸出進行電弧放電（步驟 電弧放電加触_之料錢魏點， " 圓化表面。 你/、上心侍一 該攝影㈣攝取該等芯線ρι之頂 ^且㈣控鮮元_行所攝㈣像之料處理= 決定由側邊看時，該等芯線？ 並且 表面（步驟S5)。 頁&面形狀是否是-彎曲 因此，如果至少其中—芯線 檢查該預定之重覆次數„(步驟S6)。呆持一預疋扁平度，則 目η減1(步驟S7)。接著，該程序回到:二=^則該將數 該等F1施加電弧放電的步驟S4 Χ…單凡40再次對 則決定該電弧放電已重覆施加η次 如果已確認n=0， 程序。此時，可藉由設置—通知單^正常結束 操作者由於失敗而終止操作。 3 ’’、、員不單元來通知 相反地，在步驟辦，如果決定該光纖F之芯細之頂 24 200535476 端面疋弓曲表面’則藉由該移動機構52移動該等電弧放電 電極以遠離該光學透鏡L-預定距離(步驟ss)。 接著，該透鏡固持器21藉由該驅動馬達63朝該光_ 5 10 15 側移動，此時，該攝影機u攝取該等芯線Η之頂端部份盘 該等電弧放電電極之影像，且該操作控制單元9〇依據該影 ，處理驅動_動馬細，使該光學透獻之連結部份與該 等芯線F1之頂端部份接觸（步驟S9)。 然後’當該光學透鏡位時，在該等電弧放電電極與 該光學透鏡W開—預定距離之目標加熱位置處實施該電 弧放電（步驟S1G)。即使該料弧放電電極之加熱輸出被抑 制至可容許該裝置放電之最低輸出，但是由於該等電弧放 電電極之加熱Μ诚料該光學透魟讀她，該加熱 溫度可湘使該目標加熱位置分開來調整，以控制該距 離。因此，該光學透鏡乙可適當地軟化。 20 之 又，該光纖F之芯線F1利用該縱向移動機構36朝該光學 透鏡L側義。如此，可㈣入該光學透紅之 連結部份中，並且該等芯細可利用該光學透鏡L之冷卻而 固定且因此將該顧F賴至該光㈣鏡[上(步驟如）。 在該連結操作完成後，檢查在該光_與該光學透鏡l 間的連結強度。換言之，_動馬達63將被_以分開 該光學透鏡L與該光步驟犯）。如果在進行此種驅動 時’該張力感測器61之輸出超過一預定負载(步驟si3),且 _動馬達63停止驅動並保持該透鏡固持器21之位置 ㈣4)。接著，將該裝置固持—預定時間（步驟阳）。然後^ 25 200535476 、 之方向驅動該驅動馬達63，使該透鏡固持器21回到 初始位置（步驟Sl6)。如此，完成該連結操作。 、相反地，在步驟S13中，如果該張力感測器以之輸出未 負載或更高之負載，則依據該驅動馬達63之驅 、^透鏡固持器21是否移動一預定距離（步驟S17)。 如果該透鏡固持器21未移動，則程序進行至仍繼續驅動該 驅動馬達63之步驟sn。 • 同日守，如果該21移動該預定距離，則利用檢查該張力 感測器61來較該貞載是^幾乎料0(步驟S18)。 立^果。亥負冑幾乎等於0，％決定使該光纖F與該光學透 鏡L分離，且接著進行不正常結束程序。此時，通知操作者 ㈣因Ϊ敗而結束之事實之程序可利用提供一通知單元或 一顯示單元來執行。 接著’如果該負載衫於或接近，懸4預定重覆 15次數m是否等於〇(步驟⑽）。又，如果該數目⑺不等於〇，則 • 魏目m定為1(步驟幻〇)。然後，朝相反方向驅動該.驅動馬 達63，使該透鏡固持器21回到初始位置（步驟s2i)，並且利 用β亥加熱單凡40再次進行電弧放電（步驟S22)。接著，程序 回到該光纖F被推入該光學透鏡l中之步驟su。如果已^認 .20錄目m=〇 ’則決定該電弧放電電極重覆該次數爪且進行: 不正常結束程序。 (實施例之優點） 由於具有‘述構形之連結裝置1〇可藉由將該光纖^推 入该已軟化光學透鏡L中而互相連結，所以可不需要舜著^ 26 200535476 並且可避免由於溫度上升所造成之光學特性衰減 同時，由於該光學透鏡L僅被加熱至其軟化點，所以可 得到該互相連結且不必將該光纖F加熱到比該軟化點更高 之溫度，並且亦可減少能源消耗。 5

又，由於不需要黏著劑，所以可消除黏著劑之邊界， 且可省略用以固定該光纖F之如毛細管等之弓丨導構件，並且 可省去一起拋光該光纖端面與該引導構件之操作。因此， 成本效益與產率可因為零件數目與工作程序數目減少而增 高0 此外，由於該連結可以藉由將該光纖入該已軟化光 學透鏡L中來獲得，所以在該光纖17與該光學透鏡匕之間未形 成空間。因此，可避免外來物質進入且可極力保持光學特 性。 又，由於可以省略用以保持該間隙空間之結構且可省 15略抗反射塗層’可具有較低成本與較小尺寸。 此外，與熔合該光纖F與該光學透鏡^兩者而連結之方 法不同，該光纖F與該光學透鏡L可以連結且不需考慮軟化 溫度間的差異。 门t由於该光學透鏡L之線膨脹係數大於該光纖ρ， 2〇所以被推入之光纖1"係因包圍而被該光學透鏡L固定並且可 因此改善連結強度。 另外，由於該連結裝置10依由該電弧放電之目標加熱 位置至該光學透鏡L之連結部份的距離來調整加熱量，所以 用以調整該電弧放電之輪出強度的電路可以省略或簡化， 27 200535476 並且可因此簡化整體裝置並增加產率。 此外&於.亥連結裝置10係利用調整兩光纖固持器 31、32間之位置來進行該雙芯光纖之芯線端面的對齊，所 以可省略該拋光操作且可以簡單操作進行對齊。因此，可 5改善加工性且可省略該引導構件等並因此達成降低成本之 目的。 再者，該連結裝置1〇具有用以在該光學透鏡[與該光纖 F之間施加拉力並感測該拉力之連結強度檢查機構6 〇，且該 #作控制單元90亦依據所感測到之拉力來檢查在該光學透 1〇紅與該光纖F之間的連結狀態。因此，可以輕易地發現不 良的連結。 又，忒#作控制單元90依據由該連結強度檢查機構所 決定之不良連結，使該加熱單元4〇再次加熱。因此，可改 善在該光學透鏡L與該光纖F之間的連結操作可靠性。 15 此外，由於該操作控制單元90執行操作控制以在該連 、、口紅作之前加熱該光纖F之連結端部至該軟化溫度，所以該 光纖F之芯線F1之端部可以彎曲成如該彎曲表面。如此，可 以產生因該光纖？之邊緣反射所產生之返回光線之擴散反 了抑制在4連結操作後光學特性之衰減。同時，由於 2〇兩對齊芯線F1之一部份因加熱而熔化並進入在該等芯線之 間的空間中’所以兩芯線可以利用毛細管現象膠合在一 起。因此’兩芯線可以保持在對齊狀態且可減少該光纖之 端部的直徑。對齊該光纖F之芯線F1之頂端的操作可以利用 提供作為一使該第二光纖固持器32垂直地移動到該固持器 28 200535476 位置二整機構33之驅動源之驅動馬達並且接著利用該操作 :制單二9G控制該驅動馬達來執行。換言之，該操作控制 I兀9〇可H由依據該攝影機n_得之f彡像執行影像處理 5 1識其不—致的狀態，且接著可依據該等芯線F1中之何 5 來決定該驅動馬達之向上或向下驅動方向並且進行 &制使4第二光纖固持器卿動直到兩端面互相一 止。 ’ • 、切述連結檢查機構60中，該_馬達63係用來 1作為1§_駄在該光_與該光學透紅之間施加拉力。 〇此日守，當欲施加拉力為已知時，可使用利用磁力之電磁閥、 利用空氣動力、液壓等之致動器來取代該驅動馬達63。因 此，可間化該等機構部份且亦可減少尺寸與成本並且增加 產率。 雖然已藉由本發明之較佳實施例說明過了，但是對於 15發明=屬技術領域中具有通常知識者而言，在不偏離本發 % $之&I下仍可進行各種變化與修改。因此，所有這些落 在本發明之真正精神與範嘴内之變化與修改係包含在以下 申請專利範圍中。 •在本發明之第一態樣中提出之發明中，由於相互連結 ，2G仙用將該光纖推人該已軟化光學透鏡獲得，所以可省略 黏著劑且可避免由於溫度上升造成之光特性衰減。 同7由於忒光學透鏡係僅加熱到其軟化點，所以該 光纖不會被加熱至比該光纖之軟化點更高的溫度且可減少 加熱輸出。 29 200535476 另外，由於在光纖之端面不會產生變形，所以可維持 該光纖在設計上之光學特性。 又，由於不需要黏著劑，所以可消除該黏著劑之邊界， 且可省略用以固定該光纖F之如毛細管等之引導構件，並且 5 可省去一起拋光該光纖端面與該引導構件之操作。因此， 成本效益與產率可因為零件數目與工作程序數目減少而增 兩。 此外，由於使用將該光纖F推入該已軟化光學透鏡l中 之方法，所以在該光纖與該光學透鏡之間未形成空間。因 10此，可避免外來物質進入且可極力保持光學特性。 又’由於可以省略用以保持該間隙空間之結構且可省 略抗反射塗層，可具有較低成本與較小尺寸。 此外’與溶合該光纖F與該光學透鏡兩者而連結之方法 不同，该光纖與该光學透鏡可以連結且不需考慮軟化溫度 15 間的差異。 同時，由於該光學透鏡之線膨脹係數大於該光纖，所 以被推入之光纖係因包圍而被該光學透鏡固定並且可因此 改善連結強度。 依據本發明，由於由該電弧放電產生之加熱點與該光 學透鏡之連結部份分開，所以該光學透鏡之連結部份可在 對應於该分開距離之溫度下加熱。因此，用以調整該電弧 放包之輪出強度的電路可以省略，並且可簡單地調整該光 學透鏡之加熱溫度。 此外，依據本發明之第七態樣，由於該加熱單元之目 30 200535476 標加熱位置可利用該加熱位置調整機構調整，所以該光學 透鏡之連結部份之加熱溫度可以依據該分開距離調整。因 此，可以利用該連結裝置加熱而僅軟化該光學透鏡之連結 部份，且可藉由在此加熱後將該光纖之端部推入該光學透 5 鏡之連結部份輕易地達成連結該光纖與該光學透鏡之連結 操作。 再者，由於不需要黏著劑，所以可以達成與本發明第 一態樣相同之效果。 同時，由於該光學透鏡係僅加熱到其軟化點，所以該 10 光纖不會被加熱至比該光纖之軟化點更高的溫度且可減少 加熱輸出。 另外，由於在光纖之端面不會產生變形，所以可維持 該光纖在設計上之光學特性。 同時，由於該光學透鏡之線膨脹係數大於該光纖，所 15 以被推入之光纖係因包圍而被該光學透鏡固定並且可因此 改善連結強度。 在本發明之第八態樣中，由於該雙芯光纖之芯線端面 的對齊係利用調整兩光纖固持器間之位置來進行，所以可 省略該拋光操作且可以簡單操作進行對齊。因此，可改善 20 加工性且可省略該引導構件等並因此達成降低成本之目 的。 在本發明之第九態樣中，設置有用以依據施加在該光 學透鏡與該光纖之間之拉力來檢查在該光學透鏡與該光纖 之間之連結狀態的連結強度檢查機構，因此，可以輕易地 31 200535476 發現不良的連結。 在本發明之第十態樣中，設置有用以依據利用該連結 強度檢查機構作成之不良連結之決定來再次加熱該光學透 鏡的加熱單元，因此，可改善在該光學透鏡與該光纖之間 5 的連結操作可靠性。 在本發明之第十一態樣中，由於該光纖之連結端部係 事先加熱到軟化溫度，所以該光纖之端部可以彎曲成該彎 曲表面。如此，可以產生因該光纖之邊緣反射所產生之返 回光線之擴散反射且可抑制在該連結操作後光學特性之衰 10 減。 同時，由於兩對齊芯線之一部份在該雙芯光纖中熔化 並進入在該等芯線之間的空間中，所以兩芯線可以利用毛 細管現象膠合在一起。因此，兩芯線可以保持在對齊狀態 且可減少該光纖之端部的直徑。 15 【圖式簡單說明】 第1圖是一示意結構圖，顯示本發明之連結一光纖與一 光學透鏡的裝置之實施例； 第2圖是一部份放大圖，顯示沿著一第一光纖固持器與 該光纖中心線對合之方向看去之狀態； 20 第3A圖是一說明圖，顯示利用一固持器位置調整機構 在該等光纖之各芯線頂端面之間進行的對齊操作，且其中 一下芯線突出； 第3B圖是一說明圖，顯示利用一固持器位置調整機構 在該等光纖之各芯線頂端面之間進行的對齊操作，且其中 32 200535476 一上芯線突出； 第4圖是一方塊圖，顯示連結該光纖與該光學透鏡的裝 置之控制系統； 第5圖是一流程圖，顯示該連結裝置之操作；及 5 第6圖是一接續第5圖之流程圖，顯示該連結裝置之操 作 主要元件符號說明】 F...光纖 35…滑件 F1…芯線 36...縱向移動機構 F2...包覆線 40…加熱單元 L...光學透鏡 50...加熱位置調整機構 10...連結裝置 51...框架構件 11...攝影機 52...移動機構 20...透鏡固持機構 60...連結強度檢查機構 21...透鏡固持器 61·.·張力感應器 22...透鏡側滑動引導機構 62...移動構件 23…固持框架 63...驅動馬達 30...光纖固持機構 64...滾珠螺桿 31...第一光纖固持器 90...操作控制單元 31a，31b...框架構件 91...CPU 31c...固定螺絲 92…系統ROM 32...第二光纖固持器 93...RAM 33...固持器位置調整機構 94...控制面板 34...光纖側滑動引導機構 33

Claims (1)

1. 200535476 十、申請專利範圍： 1. 一種連結光纖與光學透鏡的方法，包含以下步驟： 藉由加熱僅將該光學透鏡軟化； 將該光纖之端部推入該光學透鏡之連結部份，藉此 5 將該光纖結合至該光學透鏡上； 其中該光纖之軟化點高於該光學透鏡之軟化點。 2. 如申請專利範圍第1項之連結光纖與光學透鏡的方法， 其中該光纖之端部與該光學透鏡之連結部份係配置成 互相相對，且 10 該光學透鏡被一位在遠離該光學透鏡之連結部份 且在該光纖側之熱源軟化。 3. 如申請專利範圍第2項之連結光纖與光學透鏡的方法， 其中該熱源是一電弧放電。 4. 如申請專利範圍第2項之連結光纖與光學透鏡的方法， 15 其中該熱源係在該光纖軸之徑向上遠離該光纖與該光 學透鏡。 5. 如申請專利範圍第1項之連結光纖與光學透鏡的方法， 更包含以下步驟： 軟化該光纖之端部以在軟化該光學透鏡之前在該 20 端部上得到一圓化表面。 6. 如申請專利範圍第1項之連結光纖與光學透鏡的方法， 更包含以下步驟： 在該連結光纖與該光學透鏡上朝可拉伸該光纖與 該光學透鏡之方向施加拉力；及 34 200535476 依據施加於該光學透鏡與該光纖上之拉力，檢查在 該光學透鏡與該光纖之間的連結狀況。 7. —種連結光纖及光學透鏡的裝置，且該裝置包含： 一透鏡固持機構，用以固持該光學透鏡； 5 一光纖固持機構，用以固持該光纖； 一加熱單元；及 一加熱位置調整機構，係可調整一目標加熱位置與 該受固持光纖之連結部份之間的距離。 8. 如申請專利範圍第7項之連結光纖及光學透鏡的裝置， 10 其中該光纖固持機構具有： 一第一光纖固持器，係將該光纖固持在一靠近作為 該光纖之連結部份之端部的區域處，且該第一光纖固持 器可固定與釋放該光纖； 一第二光纖固持器，係將該光纖固持在一位於該連 15 結部份以外之區域處；及 一固持位置調整機構，係朝一偏離該光纖之軸的方 向移動該第一光纖固持器與該第二光纖固持器之至少 一者。 9. 如申請專利範圍第7項之連結光纖及光學透鏡的裝置， 20 更包含： 一連結強度檢查機構5包括： 一拉力施加單元，係藉由朝拉伸該光纖與該光學透 鏡之方向移動該透鏡固持機構與該光纖固持機構之至 少一者來施加一拉力者；及 35 200535476 一檢查單元，係依據施加於該光學透鏡與該光纖上 之拉力來檢查在該光學透鏡與該光纖之間的連結狀況 者。 10. 如申請專利範圍第7項之連結光纖及光學透鏡的裝置， 5 更包含： 一操作控制單元，該操作控制單元依據由該連結強 度檢查機構所獲得之資訊利用該加熱單元而再次進行 加熱。 11. 如申請專利範圍第7項之連結光纖及光學透鏡的裝置， 10 更包含： 一加熱控制單元，係利用該加熱單元對該光學透鏡 之端部進行熱控制，且該熱控制係在加熱該光學透鏡之 前於一連結部份處進行直到到達其軟化溫度為止，以連 結該光纖與該光學透鏡。 15 12.如申請專利範圍第7項之連結光纖及光學透鏡的裝置， 更包含： 一透鏡固持器驅動機構，係朝該光學透鏡之光軸方 向一起驅動該光纖固持機構與該光學透鏡。 13. 如申請專利範圍第8項之連結光纖及光學透鏡的裝置， 20 更包含： 一光纖引導機構，係使該光纖經由該等第一與第二 光纖固持器相對該光學透鏡朝前後方向移動。 14. 如申請專利範圍第9項之連結光纖及光學透鏡的裝置， 其中該拉力施加單元具有一電控制之致動器，且該致動 36 200535476 器使該透鏡固持機構與該光纖固持機構於直線方向上 移動。 15. —種用於供一光束射出與射入之光學模組，包含： 一光纖；及 5 光學透鏡，其中該光學模組係由包含以下步驟的方 法製成： 利用加熱之方式僅軟化該光學透鏡；及 將該光纖之端部推入該光學透鏡之連結部份，以連 結該光纖與該光學透鏡， 10 其中該光纖之軟化點高於該光學透鏡之軟化點。 16. 如申請專利範圍第15項之光學模組，其中該光纖之端部 與該光學透鏡之連結部份係配置成互相相對，且 該光學透鏡係利用一位在遠離該光學透鏡之連結 部份處且在該光纖側之熱源來軟化。 15 17.如申請專利範圍第16項之光學模組，其中該熱源是一電 弧放電。 18. 如申請專利範圍第17項之光學模組，其中該熱源於該光 纖之軸的徑向上遠離該光纖與該光學透鏡。 19. 如申請專利範圍第15項之光學模組，其中該光學模組係 20 藉由包含以下步驟的方法製成： 使該光纖之端部軟化，以在軟化該光學透鏡之前在 該端部上形成一圓化表面。 20. 如申請專利範圍第15項之光學模組，其中該光學模組係 藉由包含以下步驟的方法製成： 37 200535476

   在該連結之光纖與光學透鏡上朝拉伸該光纖與該 光學透鏡之方向施加一拉力；及 依據施加於其上之拉力檢查在該光學透鏡與該光 纖之間的連結狀況。 38