TW594088B - The method of fabrication asymmetric fiber lens - Google Patents

Description

0)594088 輯麵 ^ , > r- f κ 、 . < / ^ < ·1ΙΙ··!ΒΙΙ·Ι·Ι··^^ (發^¾¾¾^㈣厂i明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明y 技術領 本發明係關於一種製造光纖透鏡之方法，特別是關於 種製造軸對稱光纖透鏡之方法。 先前技艘· 搞光效率係光纖之重要特性之—，而提高耦光效率之 法通常係將光纖末料成一㈣，並藉此錐形光纖以 光纖端的場型，使雷射端的場型 一 艰先纖端的場型相匹配 以提高雷射跟光纖之間的耦光效率。 習用製造該錐形光纖之方法 八双分成兩種，一熹 機將光纖拉成錐形的方法來達 '各 馬光效率的描+ 成丄 種提高輕光效率之方式雖然可行，θ +力鐽网，對於 際應用上並不經濟。二是利用光:’但每次只能拉-根， 角’用此種錐形光纖來達磨機來研磨出所需 往往形成我們所需的曲率 率但這兩種方 叫十牛徑之德 非完美，；BL 斤形成的亦她、夫A、 而是有缺陷的，因此4 〜W先纖透鏡 因此，杳士 光效率並未逹共v 實有需要提供一倉丨红 達我們所要^ 、、新且富進半Μ 之万法，以解決上述問題。 進步性的製造光纖透 發明 本發明之φ f 3 Μ # …目的係利用陶定 夾持光纖，使光纖

594088 與蝕刻液之液面保持垂直，以減少光纖透鏡之中心軸與光 纖本體之幾何中心軸之偏位移，提高耦光效率。 本發明之另一目的係於熔燒時藉由調整光纖與電弧中 心之間的相對位置來得到所需之光纖透鏡之曲率半徑，提 高耦光效率。 為達上述目的，本發明提出一種一種製造軸對稱光纖透 鏡之方法，包括以下步驟：（a)剝除待加工光纖之披附層； (b)清洗光纖；（c)固定該待加工光纖於一光纖固定座之陶 瓷套管内；（d)提供一容器，依序將氫氟酸及機油加入該 容器中；（e)將該光纖固定座置於該容器上方，使該待加 工光纖之末端伸入該氫氟酸層，以進行蝕刻，且該待加工 光纖垂直於該機油層之液面，於該末端形成一錐角；（f) 熔燒該錐角，使其形成一光纖透鏡；及（g)調整該錐角之 熔燒位置，以得到所需之該光纖透鏡之曲率半徑。 實施方式 參考圖1，其顯示本發明之流程圖。首先於步驟S 1 0中， 將待加工光纖2 0之披附層剝除至所需長度，以形成一裸 露部分22，使該光纖分為兩部分，其一為包括披附層部 分21，另一則為該裸露部分22(詳如圖2所示）。 接著於步驟S 1 1中，清洗該光纖之裸露部分2 2，於本 實施例中，係利用丙酮、酒精及去離子水清洗該裸露部分。 594088 於步驟S 1 2中，將該待加工光纖2 0固定於一光纖固定 座30之陶瓷套管31内，如圖2所示，該光纖固定座30 設有複數個透孔，每一透孔内設置一陶瓷套管3 1以夾設 一待加工光纖20，該陶瓷套管3 1之内徑係相同於該待加 工光纖2 0之外徑。 於步騾S 1 3中，提供一容器40及蝕刻液，在本實施例 中該蝕刻液包括氫氟酸及機油，該容器40之材質係為可 抗強酸之鐵氟龍。其使用方法係依序將氫氟酸及機油加入 該容器中，以形成一氫氟酸層43、一中間混合層42及一 機油層41。 於步騾S14中，將該光纖固定座30置於該容器40上 方，使該待加工光纖2 0之末端伸入該氫氟酸層4 3，以進 行蝕刻，於該末端形成一錐角。如圖3所示，蝕刻的機制 乃是由於氫氟酸層4 3與機油層4 1間具有一中間混合層 42，在該中間混合層 42中氫氟酸的濃度呈現一梯度變 化，濃度隨著高度的升高而降低，因此伸入該氫氟酸層 43中之光纖可完全被溶解，同時位於該中間混合層42中 之光纖則會因氫氟酸的濃度變化而被蝕刻出一個錐角 23 〇 該氫氟酸層4 3的厚度對該錐角2 3並無任何的影響， 而其内之氫氟酸之濃度則是越濃蝕刻所需時間越短，同時 594088

(4) 亦會影響該中間混合層42之厚度，在本實施例中，使用 之氫氟酸之濃度為48% 。

該機油層4 1之濃度及厚度皆會影響中間混和層42的厚 度，該機油層4 1太濃或太厚會造成中間混和層42厚度不 夠，所形成的錐角23會太大，且錐角長度太短；該機油 層41太稀或太薄會造成中間混和層42太厚，錐角長度太 長。在本實施例中，使用之機油層4 1之厚度約為2 m m。 由於陶瓷套管3 1之精密度較高，因此將其内徑加工成 與光纖2 0之外徑大小相同，使光纖2 0可以緊密地插入該 陶瓷套管3 1内，另外再利用該光纖固定座3 0夾住該陶瓷 套管3 1，且將該容器40之開口端磨平，使得該光轉固定 座30置於該容器40後，該待加工光纖20可以垂直於該 機油層4 1之液面。、

蝕刻一段時間後（在本實施例中，蝕刻時間為 45分 鐘），將光纖2 0取出後再進行一次清洗步驟，其與步騾 S 1 1相同，利用丙酮、酒精及去離子水清洗該光纖。 然後，進行熔燒之製程，於步騾S 1 5中，如圖4所示， 利用兩電弧5卜52熔燒該錐角23，使其形成一光纖透鏡。 最後，於步驟S 16中，調整該兩電弧5 1、5 2與該錐角 20之相對位置，以得到所需之該光纖透鏡之曲率半徑。 這是因為該光纖透鏡的曲率半徑對於耦光效率有決定性 -10- 594088 (5) 的影響，大曲率半徑的光纖透鏡在耦光上會造成較大的史 乃爾反射，使耦光效率下降，而小曲率半徑的光纖透鏡在 耦光上會造成較小的史乃爾反射，但是無法提供一適當的 光路將光耦入光纖中，使耦光效率下降，故一適當的曲率 半徑是一重要因素。

如圖5所示，其實驗結果得知該光纖透鏡之最佳曲率半 徑為8〜ΙΟμιη。在本步騾中，可藉由調整光纖之錐角23 與兩電弧中心之距離（即圖4中之X方向）來得到所需之 光纖透鏡之曲率半徑。該距離越短，所得之曲率半徑越 小；該距離越長，所得之曲率半徑越大。在本實施例中， 該距離約為 1 mm，其得到該光纖透鏡之曲率半徑約為 8 〜1 0 μιη 〇

影響耦光效率之另一因素為該光纖透鏡之中心軸與該 光纖本體之幾何中心軸之偏位移，其影響如圖6所示，該 偏位移越大，耦光效率越差。為了減少該偏位移，除了於 步驟S14中將光纖20垂直於該機油層41之液面外，另 外還可以於步騾S 1 6中控制該光纖2 0與該兩電弧5 1、5 2 於垂直方向之相對位置（即圖4中之y方向相對位置）， 以減少該偏位移。利用本發明所製成之光纖透鏡之該偏位 移可小於1 μπι。 上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制 -11 - 594088

⑹ 本發明。因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及 變化仍不脫離本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述 之申請專利範圍所列。 圖不之fa要說明 圖1為本發明之流程圖； 圖2為本發明之蝕刻裝置之示意圖； 圖3為圖2之局部放大圖，其顯示本發明之蝕刻原理示 意圖； 圖4為本發明之熔燒裝置之示意圖； 圖5為光纖透鏡之曲率半徑對耦光效率之影響圖；及 圖6為光纖透鏡之中心軸與光纖本體之幾何中心軸之 偏位移對耦光效率之影響圖。 元件符號說明 2 0 待加工光纖 2 1包括披附層部分 22裸露部分 23 錐角 3 0 光纖固定座 3 1陶瓷套管 40 容器 41 機油層 -12- 594088

4 2 中間混合層 43氫氟酸層 51、52 電弧 -13 -

Claims (1)

1. 594088 拾、申請專利範圍 1. 一種製造軸對稱光纖透鏡之方法，包括： (a) 剝除一待加工光纖之一適當長度之披附層，以形成 一裸露部分； (b) 清洗該裸露部分； (c) 固定該待加工光纖於一光纖固定座之陶瓷套管内； (d) 提供一容器，其内含一氫氟酸層、一油層及一中間 混合層； (e) 將該光纖固定座置於該容器上方，使該待加工光纖 之末端伸入該氫氟酸層，以進行蝕刻，且該待加工 光纖垂直於該油層之液面，於該末端形成一錐角； (f) 利用兩電弧熔燒該錐角，使其形成一光纖透鏡；及 (g) 調整該兩電弧與該錐角之相對位置，以得到所需之 該光纖透鏡之曲率半徑，及減少該光纖透鏡之中心 軸與該光纖本體之幾何中心軸之偏位移。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中於步驟（b)中係利用 丙酮、酒精及去離子水清洗該裸露部分。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該陶瓷套管之内徑 係相同於該待加工光纖之外徑。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中該機油層之厚度約 為 2mm 〇 5 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該氫氟酸之濃度為 4 0 % 至 5 0 % 。 6.如申請專利範圍第1項之方法，其中於步驟（e)中之蝕刻 594088 卷猶.雜I離t擔 時間為4 0至6 0分鐘。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中於步驟（g)中該兩電 派與該錐角之距離約為1 m m。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該光纖透鏡之曲率 半徑為8至ΙΟμπι。 9. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該光纖透鏡之中心 軸與該光纖本體之幾何中心軸之偏位移小於1 μπι。 10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該油層係為一機油 層0