TW201702662A - 用於將雷射二極體光耦合至光纖的光耦合系統 - Google Patents

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Abstract

提供了光耦合系統。一種光耦合系統，包括具有一第一核的一第一光纖端、具有一第二核的一第二光纖端及一雷射二極體，該雷射二極體於一光耦合位置處光耦合至該第一核及該第二核。該雷射二極體發射一光束，該光束具有一不對稱橫截光束輪廓，該橫截光束輪廓包括一快軸直徑及一慢軸直徑。該快軸直徑長於該慢軸直徑。進一步地，該第一光纖端及該第二光纖端在該光耦合位置處沿該雷射二極體之該不對稱橫截光束輪廓的該快軸直徑相鄰地定位，使得該第一核及該第二核在該光耦合位置處是在該不對稱橫截光束輪廓內。

Description

用於將雷射二極體光耦合至光纖的光耦合系統
此申請案依據專利法主張於2015年6月18日所提出之第62/181,396號美國臨時專利申請案的優先權權益，該申請案之整體內容於本文中以引用方式依附及併入本文中。
本說明書大致關於光耦合系統，且更具體而言是關於用於將雷射二極體光耦合至複數個光纖端的光耦合系統。
光纖可利用在各種不同的應用中，在該等應用中，來自光源（例如雷射二極體）的光沿光纖的長度傳播。在某些應用（例如照明、標誌、生物應用等等）中，可利用光擴散光纖，使得沿光擴散光纖的長度傳播的光沿光纖長度向外徑向散射。
據此，存在著用於將雷射二極體光耦合至複數個光纖（例如光擴散光纖）的光耦合系統的需要。
在一個實施例中，一種光耦合系統包括具有一第一核的一第一光纖端、具有一第二核的一第二光纖端及一雷射二極體，該雷射二極體於一光耦合位置處光耦合至該第一光纖端的該第一核及該第二光纖端的該第二核。該雷射二極體發射一光束，該光束具有一不對稱橫截光束輪廓，該橫截光束輪廓包括一快軸直徑及一慢軸直徑。該快軸直徑長於該慢軸直徑。進一步地，該第一光纖端及該第二光纖端在該光耦合位置處沿該雷射二極體之該不對稱橫截光束輪廓的該快軸直徑相鄰地定位，使得該第一核及該第二核在該光耦合位置處是在該不對稱橫截光束輪廓內。
在另一實施例中，一種光耦合系統包括發射一光束的一雷射二極體及配置為收容一第一光纖端及一第二光纖端的一光纖收容套圈。該光纖收容套圈包括具有相反於一光輸出端之一光輸入端的一套圈主體、相對於該光纖收容套圈的一縱軸以一第一角度延伸於該光輸入端及該光輸出端之間的一第一光纖收容孔以及相對於該光纖收容套圈的該縱軸以一第二角度延伸於該光輸入端及該光輸出端之間的一第二光纖收容孔。該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔在該光輸出端處被隔開。該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔之間的一分離距離以從該光輸出端朝該光輸入端的一方向減少。該第一光纖收容孔於該光輸入端處相鄰於該第二光纖收容孔。進一步地，該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔於該光輸入端處光耦合至該雷射二極體，使得在該雷射二極體發射該光束時，該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔在該光輸入端處各定位於該光束的一橫截光束輪廓內。
在又另一實施例中，一種光耦合系統包括一第一光擴散光纖端、一第二光擴散光纖端、配置為發射一光束的一雷射二極體及一雙折射晶體。該雙折射晶體安置於該雷射二極體以及該第一光擴散光纖端及該第二光擴散光纖端兩者之間。該雙折射晶體配置為：將該光束分裂成一第一光束及一第二光束，將該第一光束引導進該第一光擴散光纖端，及將該第二光束引導進該第二光擴散光纖端。
結合繪圖鍳於以下詳細說明，將更完全了解由本文中所述的實施例所提供的這些及額外特徵。
本揭示案的實施例針對光耦合系統，該光耦合系統包括雷射二極體，該雷射二極體光耦合至複數個光纖端（例如複數個光擴散光纖端、複數個輸送光纖端等等）。雷射二極體配置為沿光路徑發射光束。在某些實施例中，光束包括橫截光束輪廓，例如不對稱的橫截光束輪廓，且該複數個光纖端可在光耦合位置處光耦合至橫截光束輪廓。在某些實施例中，兩個光纖端可於光耦合位置處相鄰地定位於橫截光束輪廓內。本文中所述的某些光耦合系統包括光纖收容套圈，該光纖收容套圈具有光纖收容孔，該等光纖收容孔配置為收容及相鄰地將光纖端定位於光輸入端處。本文中所述的某些光耦合系統包括雙折射晶體，該雙折射晶體配置為分裂由雷射二極體所發射的光束且將光束的部分引導進兩個光纖端。
現參照圖1，描繪光耦合系統100的示意圖。光耦合系統100包括雷射二極體110，該雷射二極體110配置為沿光路徑102發射光束112。雷射二極體110可包括任何雷射二極體，例如多模雷射二極體、單模雷射二極體、SiP雷射二極體、VCSEL雷射二極體等等。在某些實施例中，雷射二極體110被氣密封在TO套裝內。在某些實施例中，雷射二極體110的發射點可從TO套裝的輸出窗隔開約0.5 mm及1 mm之間，例如0.7 mm、0.85 mm等等。雷射二極體110配置為發射具有橫截光束輪廓114的光束112。在雷射二極體110為多模雷射二極體時，橫截光束輪廓114可具有不對稱形狀，例如橢圓形、卵形等等。在其他實施例中，橫截光束輪廓114可為對稱的，例如圓形。雖然在圖1中僅描繪一個雷射二極體110，應了解的是，在其他實施例中，光耦合系統110可包括定位於單一TO套裝內的二或更多個雷射二極體110。
如圖1所描繪，橫截光束輪廓114包括快軸直徑116及慢軸直徑118。在橫截光束輪廓114為不對稱時，快軸直徑116長於慢軸直徑118。在某些實施例中，快軸直徑及慢軸直徑長度之間的比率為3:2、2:1、3:1或4:1。在其他實施例中，快軸直徑116及慢軸直徑118可具有不同的長度關係。在雷射二極體110定位於TO套裝內的一個示例實施例中，光束112在TO套裝的輸出窗處可包括約562 µm的快軸直徑116及約170 µm的慢軸直徑118。在替代性實施例中，在橫截光束輪廓114為對稱時，快軸直徑116及慢軸直徑118包括實質相同的直徑。
仍參照圖1，光耦合系統100包括複數個光纖端120，該等光纖端120定位於雷射二極體110的光路徑102內且於光耦合位置104處光耦合至雷射二極體110。雷射二極體110及該複數個光纖端120可藉由對準雷射二極體110及該複數個光纖端120，使得由雷射二極體110所發射之光束112的至少某些部分被該複數個光纖端120中的各者接收來光耦合。在某些實施例中，該複數個光纖端120包括具有第一核124a及第一護套126a的第一光纖端122a以及具有第二核124b及第二護套126b的第二光纖端122b。在某些實施例中，該複數個光纖端120中的各者可更包括外接護套126a、126b的塗層、鞘或外套中的一或更多者。
在某些實施例中，第一光纖端122a是第一光纖的末端，而第二光纖端122b是第二光纖的末端。在其他實施例中（例如圖2中所描繪的實施例），第一光纖端122a及第二光纖端122b為相同光纖的相反端。雖然該複數個光纖端120被描述為包括第一光纖端122a及第二光纖端122b，應了解的是，該複數個光纖端120可包括多於兩個光纖端。應了解的是，任何數量的光纖端可於光耦合位置104處定位於雷射二極體110的光路徑102內。進一步地，在某些實施例中，第一及第二光纖端122a、122b可對接耦合至雷射二極體110。例如，在雷射二極體110定位於TO套裝內時，第一及第二光纖端122a、122b可對接耦合（butt couple）至TO套裝的發射窗。將第一及第二光纖端122a、122b對接耦合至雷射二極體110可提供約50%及約70%之間的耦合效率。
現參照圖1及2，第一光纖端112a及第二光纖端122b於光耦合位置104處相鄰地定位於光路徑102內。在雷射二極體110發射光束112時，第一光纖端122a及第二光纖端122b可相鄰地定位於光束112的橫截光束輪廓114內。在某些實施例中，第一光纖端122a及第二光纖端122b沿橫截光束輪廓114的快軸直徑116相鄰地定位。快軸直徑116可經調整尺寸，使得第一核124a及第二核124b在光耦合位置104處是在橫截光束輪廓114內。例如，快軸直徑116可大於或等於第一核124a的核直徑D1 及第二核124b的核直徑D2 的總和。
在某些實施例中，可分別沿第一光纖端122a及第二光纖端122b的至少一部分移除第一護套126a及第二護套126b，使得第一核124a及第二核124b沿第一光纖端122a及第二光纖端122b的該部分而暴露。在這樣的實施例中，第一核124a及第二核124b可相鄰地定位（例如）於門檻距離（例如約25 µm）內或接觸。在這樣的實施例中，快軸直徑116可大於或等於第一核124a的核直徑D1 及第二核124b的核直徑D2 的總和。藉由提供在光耦合位置104處具有大於或等於核直徑D1 及D2 之總和之快軸直徑116的橫截光束輪廓114，雷射二極體110及第一及第二光纖端122a、122b之間的光耦合損耗可被最小化。
在第一及第二護套126a、126b在光耦合位置104處外接第一及第二核124a、124b的實施例中，快軸直徑116可大於核直徑D1 及核直徑D2 的總和。例如，快軸直徑116以及核直徑D1 及核直徑D2 的總和之間的差異可大於或等於第一護套126a的護套厚度C1 及第二護套126b的護套厚度C2 的總和，使得第一核124a及第二核124b在光耦合位置104處是在橫截光束輪廓114內。
在某些實施例中，該複數個光纖端120可包括光擴散光纖端。光擴散光纖包括核，該核包括玻璃，例如氧化矽。在某些實施例中，核包括純氧化矽，且在其他實施例中，核包括具有一或更多個摻雜物（例如Ge、Al、Ti及/或P）的氧化矽。核可包括約0.1及約0.8之間的數值孔徑（NA）（例如0.22、0.45、0.53、0.55、0.57等等）。進一步地，核可包括約150 µm及約200 µm之間的直徑（例如160 µm、170 µm、180 µm等等）。光擴散光纖亦包括護套，該護套包括具有低折射率的材料。護套可包括低指數聚合物，例如可紫外線（UV）固化或可熱固化的丙烯酸鹽、含氟丙烯酸鹽、或聚矽氧烷。藉由提供包圍核的護套，可形成具有高NA的波導器。在某些實施例中，護套的直徑可包括約80 µm及250 µm之間（例如120 µm、180 µm、230 µm等等）。
在該複數個光纖端120為光擴散光纖端的實施例中，光擴散光纖可更包括定位於核內或核及護套之邊界處的複數個週期性或非週期性的奈米尺寸結構及/或孔隙。操作時，光擴散光纖配置為透過奈米尺寸結構將光從核及通過護套的外表面散射開。光擴散光纖配置為沿它們的長度輻射光。在某些實施例中，光擴散光纖更包括包圍護套的可選塗層，例如聚合物塗層（例如基於丙烯酸鹽或基於聚矽氧烷的聚合物）或螢光材料，該螢光材料在光通過塗層擴散時產生一或更多個顏色。
仍參照圖1，在某些實施例中，第一光纖端122a為第一光擴散光纖的末端，而第二光纖端122b為第二光擴散光纖的末端。在其他實施例中（例如圖2中所描繪的實施例），第一光纖端122a及第二光纖端122b為相同光擴散光纖的相反端。藉由將相同光擴散光纖相反端光耦合至雷射二極體110，光傳播進光擴散光纖的兩端。這沿光擴散光纖長度提供更均勻的照明，因為光擴散光纖的各端接收光束112實質相等的功率分量。
現參照圖3，第一光纖端122a可包括第一輸送光纖130a，而第二光纖端可包括第二輸送光纖130b。第一及第二輸送光纖130a、130b可包括一定長度的透射式光纖，該透射式光纖配置為於光接收端131a、131b處接收光且在最小衰減的情況下於光纖耦合端133a、133b處輸出光。光接收端131a、131b相對於光纖耦合端133a、133b定位。進一步地，第一及第二輸送光纖130a、130b的光纖耦合端133a、133b可耦合至額外的光纖。例如，如圖3中所描繪，第一輸送光纖130a的光纖耦合端133a可光耦合（例如對接）至第三光纖132a，而第二輸送光纖130b的光纖耦合端133b可光耦合（例如對接）至第四光纖132b。第三光纖132a及第四光纖132b可各包括任何光纖。在某些實施例中，第三光纖132a及第四光纖132b為光擴散光纖。在某些實施例中，第三光纖132a及第四光纖132b可為相同光擴散光纖的相反端。在替代性實施例中，第三光纖132a可包括第三輸送光纖，第四光纖132b可包括第四輸送光纖，而第三輸送光纖及第四光纖的光輸出端可反過來光耦合至單獨光擴散光纖的末端或光耦合至單一光擴散光纖的相反端。應了解的是，考慮任何數量的輸送光纖。
現參照圖4，聚焦透鏡106可定位於雷射二極體110及第一及第二光纖端122a、122b之間的光路徑102內。聚焦透鏡106可包括任何聚焦透鏡106，該聚焦透鏡106配置為將光束112聚焦進第一光纖端122a及第二光纖端122b。例如，聚焦透鏡106可包括球面透鏡、非球面透鏡、柱面透鏡、變形透鏡、梯度指數（GRIN）透鏡、繞射透鏡、相息透鏡（kinoform len）等等。在某些實施例中，可考慮額外的聚焦透鏡106。將聚焦透鏡106定位於雷射二極體110及第一及第二光纖端122a、122b之間的光路徑102內可提供約70%及約90%之間的耦合效率。應了解的是，一或更多個聚焦透鏡106可光學安置於本文中所述之任何實施例的光路徑102內，例如在上述圖1-3及下述圖5-9之雷射二極體110及經光耦合的光纖端之間。
現參照圖5-8，光耦合系統100可更包括光纖收容套圈150，該光纖收容套圈150具有第一光纖收容孔160a及第二光纖收容孔160b，該第一光纖收容孔160a配置為收容第一光纖端122a，該第二光纖收容孔160b配置為收容第二光纖端122b。在某些實施例中（例如圖5中所描繪的實施例），第一光纖端122a是第一光纖的末端，而第二光纖端122b是第二光纖的末端。在其他實施例中（例如圖6中所描繪的實施例），第一光纖端122a及第二光纖端122b為相同光纖的相反端。第一及第二光纖端122a、122b可包括任何類型光纖（例如輸送光纖、光擴散光纖等等）的末端。在某些實施例中，第一及第二光纖端122a、122b例如使用透明光學黏著劑附著在第一及第二光纖收容孔160a、160b內，該透明光學黏著劑具有實質類似於護套126b、126b之折射率的折射率。
如圖5-8中所描繪，光纖收容套圈150的套圈主體152具有相反於光輸出端156的光輸入端154以及延伸於光輸入端154及光輸出端156之間的縱軸151。在某些實施例中，套圈主體152可包括圓柱形桿，如圖7中之等角視圖中所示。然而，在其他實施例中，套圈主體152可具有不同形狀，例如在套圈主體152具有矩形、三角形、橢圓形、多邊形或不規則橫截面的實施例中。在某些實施例中，套圈主體152光學上透明於可見光及UV光。在其他實施例中，套圈主體152可為半透明或不透明的。在某些實施例中，套圈主體152形成自低指數材料，例如聚合物、塑膠（例如氟化乙烯丙烯（FEP））等等。在某些實施例中，套圈主體152形成自玻璃（例如氧化矽等等）、金屬或陶瓷。
仍參照圖5-8，第一光纖收容孔160a相對於縱軸151以第一角度α1 延伸於光輸入端154及光輸出端156之間，而第二光纖收容孔160b相對於縱軸151以第二角度α2 延伸於光輸入端154及光輸出端156之間。在某些實施例中，第一角度α1 及第二角度α2 為相同角度，使得第一光纖收容孔160a及第二光纖收容孔160b相對於縱軸151對稱地延伸。在某些實施例中，第一角度α1 及第二角度α2 為不同角度。在某些實施例中，第一角度α1 及第二角度α2 是在約1°-25°的範圍中。在某些實施例中，第一角度α1 及第二角度α2 中的一或更多者為5°、10°、15°等等。如圖5-6中最佳地圖示，第一光纖收容孔160a及第二光纖收容孔160b於光輸出端156處以分離距離s隔開。分離距離s以從光輸出端156朝光輸入端154的方向減少，使得第一光纖收容孔160a於光輸入端154處相鄰地定位至第二光纖收容孔160b，如圖5-8中所示。據此，在此實施例中，在第一及第二光纖端122a、122b分別定位在第一及第二光纖收容孔160a、160b中時，第一核124a及第二核124b可例如在門檻距離（例如約25 µm）內或接觸地相鄰地定位於光輸入端154處。
仍參照圖5-8，在某些實施例中，第一光纖收容孔160a及第二光纖收容孔160b於光輸入端154處光耦合至雷射二極體110，使得在雷射二極體110發射光束112時，第一光纖收容孔160a及第二光纖收容孔160b各定位於橫截光束輪廓114內。如上針對圖1-4所述，橫截光束輪廓114可為不對稱的。在橫截光束輪廓114為不對稱的實施例中，第一光纖收容孔160a及第二光纖收容孔160b可使用以上針對圖1-4所述的方式在光輸入端154處沿橫截光束輪廓114的快軸直徑116定位。如圖5-6中所描繪，第一光纖端122a可定位於第一光纖收容孔160a內，而第二光纖端122b可定位於第二光纖收容孔160b內，使得光束112可傳播進第一光纖端122a及第二光纖端122b。在替代性實施例中，圖4的聚焦透鏡106可定位於雷射二極體110及光輸入端154之間。
如圖5、6及8中所描繪，第一光纖收容孔160a可包括第一核接收部分162a，而第二光纖收容孔160b可包括第二核接收部分162b。第一及第二核接收部分162a、162b從光輸入端154朝光輸出端156延伸。第一及第二核接收部分162a、162b亦分別沿第一及第二光纖收容孔160a、160b延伸，且包括小於第一及第二光纖收容孔160a、160b之直徑的直徑。進一步地，第一及第二核接收部分162a、162b被調整尺寸為分別接收第一及第二光纖端122a、122b的第一及第二核124a、124b。如圖5及6中所描繪，第一及第二核接收部分162a、162b於光輸入端154處收斂，使得第一及第二光纖端122a、122b的第一及第二核124a、124b在定位於第一及第二光纖收容孔160a、160b內時在光輸入端154處接觸。
在某些實施例中，第一及第二核接收部分162a、162b各包括小於第一及第二光纖收容孔160a、160b之長度的長度。例如，第一及第二核接收部分162a、162b可從光輸入端154延伸至定位於光輸入端154及光輸出端156之間的端接位置164a、164b。第一及第二核接收部分162a、162b可在第一及第二對接肩166a、166b定位於端接位置164a、164b處的情況下端接。第一及第二對接肩166a、166b配置為分別對接經部分剝皮之第一及第二光纖端122a、122b的第一及第二護套126a、126b。進一步地，如圖8中所描繪的，第一及第二光纖收容孔160a、160b可包括定位於套圈主體154之光輸出端156處的第一及第二光纖插入區域168a、168b。第一及第二光纖插入區域168a、168b在形狀上可為截頭圓錐形的，以協助將第一及第二光纖端122a、122b引導進第一及第二光纖收容孔160a、160b。
仍參照圖5、6及8，第一及第二核接收部分162a、162b由第一及第二護套匹配區域167a、167b外接。第一及第二護套匹配區域167a、167b可實質上以護套匹配材料填充，該護套匹配材料包括匹配第一及第二護套126a、126b之折射率的折射率。在某些實施例中，護套匹配材料包括為可UV固化及/或可熱固化的低折射率環氧樹脂。
在某些實施例中，第一及第二光纖收容孔160a、160b配置為接收光擴散光纖端。在這樣的實施例中，各光纖收容孔160a、160b的直徑可實質相等（例如在約25 µm的門檻距離內）於光擴散光纖之護套126a、126b的直徑（例如約230 µm）。此外，第一及第二核接收部分162a、162b的直徑可實質相等（例如在約25 µm的門檻距離內）於光擴散光纖之第一及第二核124a、124b的直徑（例如約170 µm）。在這樣的實施例中，定位於第一及第二護套匹配區域167a、167b內之護套匹配材料的折射率可包括實質相同於光擴散光纖護套之折射率的折射率。
再次參照圖5-8，光纖收容套圈可藉由以下步驟製造：首先提供低指數的純的氟化塑膠（例如FEP）桿，及將具有第一及第二核接收部分162a、162b的第一及第二光纖收容孔160a、160b鑽進桿。接下來，第一及第二核接收部分162a、162b的第一及第二護套匹配區域167a、167b以護套匹配材料填充。第一及第二光纖端122a、122b接著被切割、剝皮以暴露第一及第二核124a、124b，及被插進第一及第二光纖收容孔160a、160b。接下來，護套匹配材料從光輸入端154、光輸出端156或套圈主體152的一側被UV固化或熱固化。最後，光輸入端154被拋光。在某些實施例中，光纖收容套圈150可被預先調整形狀或製造，以供容易使用及整合進雷射二極體110的TO套裝。
現參照圖9，光耦合系統100的某些實施例可包括雙折射晶體170，該雙折射晶體170定位於雷射二極體110以及第一光纖端122a及第二光纖端122b兩者之間的光路徑102中，該等光纖端可為第一光擴散光纖及第二光擴散光纖的末端（如圖9中所描繪），或可為單一光擴散光纖的相反端。雙折射晶體170可配置為：將光束112分裂成第一光束112a（例如正常射線）及第二光束112b（例如非常光線）；將第一光束112a引導進第一光纖端122a（例如進入第一核124a）；及將第二光束引導進第二光纖端122b（例如進入第二核124b）。在某些實施例中，第一光束112a可被引導進光擴散光纖的末端，而第二光束112b可被引導進相同光擴散光纖的相反端。在某些實施例中，一或更多個聚焦透鏡106可定位於例如雷射二極體110及雙折射晶體170之間的光路徑102內，以將光束112引導進雙折射晶體170。替代性或附加性地，一或更多個聚焦透鏡106可定位於雙折射晶體170及第一及/或第二光纖端122a、122b之間，以將第一光束112a引導進第一光纖端122a及/或將第二光束112b引導進第二光纖端122b。
雙折射晶體170可包括任何雙折射材料，例如YVO4 、TiO2 、LiNBO3 、CaCO3 等等。在某些實施例中，雙折射晶體170可包括約45°的光軸。在其他實施例中，雙折射晶體170可包括任何光軸，例如小於45°的光軸或大於45°的光軸。進一步地，雙折射晶體170包括傳播角，且可在傳播角周圍旋轉（例如處理），以分別變更由第一及第二光纖端122a、122b所接收之第一及第二光束112a、112b的各別功率分量。在某些實施例中，雙折射晶體170可相對於傳播角被旋轉至一位置，使得第一及第二光束112a、112b包括相等的功率分量。在其他實施例中，雙折射晶體170可相對於傳播角被旋轉至一位置，使得第一及第二光束112a、112b包括不平衡的功率分量。例如，可能想要的是，第一光纖端122a相較於第二光纖端122b接收較大或較小的功率分量。應了解的是，第一光束112a及第二光束112b的功率分量可藉由相對於雙折射晶體170的傳播角變更雙折射晶體170的旋轉來調諧。
進一步地，雙折射晶體170沿光路徑102的厚度影響第一光束112a及第二光束112b之間的間隔。包括10 mm厚度的示例雙折射晶體170在第一光束112a及第二光束112b之間產生約1 mm的間隔。包括2 mm厚度的另一示例雙折射晶體170在第一光束112a及第二光束112b之間產生約230 µm的間隔。進一步地，雙折射晶體170的切割角可影響第一光束112a及第二光束112b之間的間隔。應了解的是，第一光束112a及第二光束112b的間隔可藉由變更雙折射晶體170的厚度及/或變更雙折射晶體170的切割角來調諧。
現應了解的是，本文中所述的光耦合系統包括光耦合至複數個光纖端的雷射二極體。在某些實施例中，雷射二極體配置為發射包括一橫截光束輪廓（例如不對稱的橫截光束輪廓）的光束。該複數個光纖端可於光耦合位置處光耦合至橫截光束輪廓。光耦合系統可更包括光纖收容套圈，該光纖收容套圈具有光纖收容孔，該等光纖收容孔配置為收容及相鄰地將光纖端定位於光輸入端處。進一步地，光耦合系統可包括雙折射晶體，該雙折射晶體配置為分裂由雷射二極體所發射的光束且將光束的部分引導進兩個光纖端。本文中的光纖耦合系統藉由減少照明多個光纖端所需的雷射二極體數量提供將雷射二極體光耦合至多個光纖端的小及低成本系統。本文中的光纖耦合系統亦促進雷射二極體及光擴散光纖之相反端之間的光耦合，這改良了沿光擴散光纖之長度的照明均勻性。
注意的是，用語「實質上」在本文中可用以表示可歸屬於任何定量比較、值、測量或其他表示之固有的不確定程度。此用語在本文中亦用以表示以下程度：定量表示可變化自所述參照，而不造成待裁決之標的之基本功能上的改變。
雖然已在本文中說明及描述特定實施例，應了解的是，可作出各種其他改變及更改，而不脫離所請標的的精神及範圍。並且，雖然已在本文中描述所請標的的各種態樣，不需結合來利用如此態樣。因此所欲者為，隨附的請求項涵蓋在所請標的之範圍內的所有如此改變及更改。
100‧‧‧光耦合系統
102‧‧‧光路徑
104‧‧‧光耦合位置
106‧‧‧聚焦透鏡
110‧‧‧雷射二極體
112‧‧‧光束
112a‧‧‧第一光束
112b‧‧‧第二光束
114‧‧‧橫截光束輪廓
116‧‧‧快軸直徑
118‧‧‧慢軸直徑
120‧‧‧光纖端
122a‧‧‧第一光纖端
122b‧‧‧第二光纖端
124a‧‧‧第一核
124b‧‧‧第二核
126a‧‧‧第一護套
126b‧‧‧第二護套
130a‧‧‧第一輸送光纖
130b‧‧‧第二輸送光纖
131a‧‧‧光接收端
131b‧‧‧光接收端
132a‧‧‧第三光纖
132b‧‧‧第四光纖
133a‧‧‧光纖耦合端
133b‧‧‧光纖耦合端
150‧‧‧光纖收容套圈
151‧‧‧縱軸
152‧‧‧套圈主體
154‧‧‧光輸入端
156‧‧‧光輸出端
160a‧‧‧第一光纖收容孔
160b‧‧‧第二光纖收容孔
162a‧‧‧第一核接收部分
162b‧‧‧第二核接收部分
164a‧‧‧端接位置
164b‧‧‧端接位置
166a‧‧‧第一對接肩
166b‧‧‧第二對接肩
167a‧‧‧第一護套匹配區域
167b‧‧‧第二護套匹配區域
168a‧‧‧第一光纖插入區域
168b‧‧‧第二光纖插入區域
170‧‧‧雙折射晶體
C1‧‧‧護套厚度
C2‧‧‧護套厚度
D1‧‧‧核直徑
D2‧‧‧核直徑
S‧‧‧分離距離
α1‧‧‧第一角度
α2‧‧‧第二角度
繪圖中所闡述的實施例本質上為說明性及示例性的，且不欲限制由請求項所定義的標的。當與以下繪圖結合閱讀時，可了解以下說明性實施例的詳細說明，其中以類似的參考標號來指示類似的結構，且在該等繪圖中：
圖1示意性地描繪光耦合系統，依據本文中所述的一或更多個實施例，該光耦合系統包括雷射二極體，該雷射二極體在光耦合位置處光耦合至第一光纖端及第二光纖端；
圖2示意性地描繪光耦合系統，依據本文中所述的一或更多個實施例，該光耦合系統包括雷射二極體，該雷射二極體在光耦合位置處光耦合至個別光纖的相反光纖端；
圖3示意性地描繪光耦合系統，依據本文中所述的一或更多個實施例，該光耦合系統包括雷射二極體，該雷射二極體在光耦合位置處光耦合至第一輸送光纖及第二輸送光纖；
圖4示意性地描繪圖1的光耦合系統，依據本文中所述的一或更多個實施例，該系統更包括聚焦透鏡，該聚焦透鏡定位於雷射二極體及第一及第二光纖端之間；
圖5示意性地描繪光耦合系統，依據本文中所述的一或更多個實施例，該光耦合系統包括雷射二極體，該雷射二極體光耦合至第一光纖端及第二光纖端，各光纖端定位於光纖收容套圈內；
圖6示意性地描繪光耦合系統，依據本文中所述的一或更多個實施例，該光耦合系統包括雷射二極體，該雷射二極體光耦合至定位於圖5之光纖收容套圈內之個別光纖的相反光纖端；
圖7描繪圖5及6之光纖收容套圈的等角視圖，依據本文中所述的一或更多個實施例；
圖8示意性地描繪圖5-7之光纖收容套圈的側視圖，依據本文中所述的一或更多個實施例；及
圖9示意性地描繪光耦合系統，依據本文中所述的一或更多個實施例，該光耦合系統包括雙折射晶體，該雙折射晶體定位於雷射二極體及第一及第二光纖端之間。
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100‧‧‧光耦合系統
102‧‧‧光路徑
104‧‧‧光耦合位置
110‧‧‧雷射二極體
112‧‧‧光束
114‧‧‧橫截光束輪廓
116‧‧‧快軸直徑
118‧‧‧慢軸直徑
120‧‧‧光纖端
122a‧‧‧第一光纖端
122b‧‧‧第二光纖端
124a‧‧‧第一核
124b‧‧‧第二核
126a‧‧‧第一護套
126b‧‧‧第二護套
C1‧‧‧護套厚度
C2‧‧‧護套厚度
D1‧‧‧核直徑
D2‧‧‧核直徑

Claims (20)

  1. 一種光耦合系統，包括： 一第一光纖端，具有一第一核； 一第二光纖端，具有一第二核；及 一雷射二極體，於一光耦合位置處光耦合至該第一光纖端的該第一核以及該第二光纖端的該第二核，其中： 該雷射二極體發射一光束，該光束具有一不對稱橫截光束輪廓，該橫截光束輪廓包括一快軸直徑及一慢軸直徑； 該快軸直徑長於該慢軸直徑；及 該第一光纖端及該第二光纖端在該光耦合位置處沿該雷射二極體之該不對稱橫截光束輪廓的該快軸直徑相鄰地定位，使得該第一核及該第二核在該光耦合位置處是在該不對稱橫截光束輪廓內。
  2. 如請求項1所述之光耦合系統，其中該快軸直徑大於或等於該第一核的一核直徑及該第二核的一核直徑的一總和。
  3. 如請求項1所述之光耦合系統，其中該第一光纖端為一第一光擴散光纖的一末端，而該第二光纖端為一第二光擴散光纖的一末端。
  4. 如請求項1所述之光耦合系統，其中該第一光纖端為一第一輸送光纖的一光接收端，該第二光纖端為一第二輸送光纖的一光接收端，該第一輸送光纖包括光耦合至一第三光纖的一光纖耦合端，且該第二輸送光纖包括光耦合至一第四光纖的一光纖耦合端，其中該第三光纖及該第四光纖為光擴散光纖。
  5. 如請求項1所述之光耦合系統，其中該第一光纖端為一第一輸送光纖的一光接收端，該第二光纖端為一第二輸送光纖的一光接收端，該第一輸送光纖包括光耦合至一第三光纖端的一光纖耦合端，該第二輸送光纖包括光耦合至一第四光纖端的一光纖耦合端，其中該第三光纖端及該第四光纖端為一光擴散光纖的相反端。
  6. 如請求項1所述之光耦合系統，更包括一光纖收容套圈，該光纖收容套圈配置為收容該第一光纖端及該第二光纖端，該光纖收容套圈包括： 一套圈主體，具有相反於一光輸出端的一光輸入端； 一第一光纖收容孔，相對於該光纖收容套圈的一縱軸以一第一角度延伸於該光輸入端及該光輸出端之間； 一第二光纖收容孔，相對於該光纖收容套圈的該縱軸以一第二角度延伸於該光輸入端及該光輸出端之間，其中： 該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔在該光輸出端處被隔開； 該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔之間的一分離距離以從該光輸出端朝該光輸入端的一方向減少； 該第一光纖收容孔於該光輸入端處相鄰於該第二光纖收容孔； 該光輸入端位於該光耦合位置處；及 該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔於該光輸入端處光耦合至該雷射二極體，使得在該雷射二極體發射該光束時，該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔在該光輸入端處各定位於該光束的該不對稱橫截光束輪廓內。
  7. 如請求項1所述之光耦合系統，其中該第一光纖端及該第二光纖端為一光擴散光纖的相反端。
  8. 如請求項1所述之光耦合系統，更包括一聚焦透鏡，該聚焦透鏡光學安置於該雷射二極體及該第一光纖端及該第二光纖端之間，其中該聚焦透鏡配置為將該光束聚焦至該第一光纖端及該第二光纖端上。
  9. 一種光耦合系統，包括： 一雷射二極體，發射一光束；及 一光纖收容套圈，配置為收容一第一光纖端及一第二光纖端，該光纖收容套圈包括： 一套圈主體，具有相反於一光輸出端的一光輸入端； 一第一光纖收容孔，相對於該光纖收容套圈的一縱軸以一第一角度延伸於該光輸入端及該光輸出端之間； 一第二光纖收容孔，相對於該光纖收容套圈的該縱軸以一第二角度延伸於該光輸入端及該光輸出端之間，其中： 該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔在該光輸出端處被隔開； 該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔之間的一分離距離以從該光輸出端朝該光輸入端的一方向減少； 該第一光纖收容孔於該光輸入端處相鄰於該第二光纖收容孔；及 該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔於該光輸入端處光耦合至該雷射二極體，使得在該雷射二極體發射該光束時，該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔在該光輸入端處各定位於該光束的一橫截光束輪廓內。
  10. 如請求項9所述之光耦合系統，更包括該第一光纖端及該第二光纖端，其中該第一光纖端定位於該第一光纖收容孔內，而該第二光纖端定位於該第二光纖收容孔內，使得該雷射二極體光耦合至該第一光纖端及該第二光纖端。
  11. 如請求項10所述之光耦合系統，其中該第一光纖端為一第一光擴散光纖的一末端，而該第二光纖端為一第二光擴散光纖的一末端。
  12. 如請求項10所述之光耦合系統，其中該第一光纖端及該第二光纖端為一光擴散光纖的相反端。
  13. 如請求項9所述之光耦合系統，其中該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔中的各者包括從該光輸入端延伸的一核接收部分，其中： 一核接收部分直徑被調整尺寸為接收一光纖端的一核；及 該核接收部分由一護套匹配材料外接。
  14. 如請求項13所述之光耦合系統，其中該護套匹配材料包括匹配該光纖端之一護套之一折射率的一折射率。
  15. 如請求項13所述之光耦合系統，其中該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔中之各者的該核接收部分於該光輸入端處收斂，使得兩個光纖端的兩個核在於該光輸入端處定位於該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔內時接觸。
  16. 如請求項9所述之光耦合系統，其中： 該光束的該橫截光束輪廓是不對稱的，且包括一快軸直徑及一慢軸直徑； 該快軸直徑長於該慢軸直徑；及 該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔被定位為於該光輸入端處沿該橫截光束輪廓的該快軸直徑與該雷射二極體光學對準，使得該第一光纖收容孔及該第二光纖收容孔於該光輸入端處是在該光束的該橫截光束輪廓內。
  17. 一種光耦合系統，包括： 一第一光擴散光纖端； 一第二光擴散光纖端； 一雷射二極體，配置為發射一光束；及 一雙折射晶體，安置於該雷射二極體以及該第一光擴散光纖端及該第二光擴散光纖端兩者之間，其中該雙折射晶體配置為將該光束分裂成一第一光束及一第二光束，將該第一光束引導進該第一光擴散光纖端，及將該第二光束引導進該第二光擴散光纖端。
  18. 如請求項17所述之光耦合系統，其中該雙折射晶體包括約45°的一光軸。
  19. 如請求項17或18所述之光耦合系統，其中該雙折射晶體包括YVO4 。
  20. 如請求項17或18所述之光耦合系統，其中該第一光擴散光纖端及該第二光擴散光纖端包括一個別光擴散光纖的末端。
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