TWI222540B - Optical signal altering lensed apparatus and method of manufacture - Google Patents

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TWI222540B
TWI222540B TW092104876A TW92104876A TWI222540B TW I222540 B TWI222540 B TW I222540B TW 092104876 A TW092104876 A TW 092104876A TW 92104876 A TW92104876 A TW 92104876A TW I222540 B TWI222540 B TW I222540B
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Nagaraja Shashidhar
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Description

1222540 五、發明說明（i) 相關申請： 本發明依據2002年3月4日申請之美國第60/361，787號 以及2002年7月23日申請之美國第10/202, 562號專利申請 案主張優先權，該專利名稱為"Beam Altering Fiber Lens Device And Method of Manufacture”，該專利發明人為 Bhagavatu 1 a 等人。 一、 發明所屬技術領域 本發明係關於模轉變的交互連結光學裝置，和更特別 是多透鏡模轉變之裝置，其構造成能夠高效率耦合光學訊 號通過光學組件及/或具有不同模場波導之間變為容易。 當本發明適用於廣泛範圍之各種應用時，其特別地適 用於耦合橢圓形光學訊號例如雷射二極體以及半導體波導 光源至具有圓形對稱模場之光纖。 二、 先前技術 以咼_合效率地_合光學訊號通過訊號光源，例如雷 射二極體，光纖和半導體光學放大器（s〇A)，以及其他光學 組件，例如光纖，特別光纖，S0A等之間是光學通信的重要項 目。合併在光學通信系統中傳統發射光線發射之組件通常 包括半導體雷射例如一個雷射二極體充當光源，具有運載 光線心蕊之光纖，和例如球面透鏡的透鏡，自行對焦的透鏡 或者在半導體雷射光纖與將雷射光束匯聚在光纖心蕊上光 纖間之非球面透鏡。因為發射光線的模組通常需要半導體 雷射和光纖間之高耦合效率，模組組合優先地使半導體雷 射，透鏡，以及光纖光學中心軸彼此對準以達到最大的耦合
第5頁 1222540 五、發明說明（2) 功二。二期上線發射模組相當大的尺寸以及相當高的費用 進展°二/鏡广及對準問題所致，因而促使該領域 進展以及侍到—些其他解決方式。 。不傻=式為使用梯度折射率（GRIN)-桿件之透鏡 相關以^在梯度折射率桿件透鏡之折射率為與徑向 ;透鏡之光學中顺^ 功能為il於=餅鏡折射率分佈為拋物線形狀，及產生透鏡 透‘，、GR I nV丨株貝#本身，而非空氣—透鏡界面。因而不像傳統 #而’ 干透鏡具有平面輸入以及輸出表面而在這些 :侔剎用ίΓ Ϊ要的折射。該特性使得在透鏡端部處光學 , 子率相匹配黏接劑或環氧樹脂加以固定在適當 梯度=射率通常由離子交換法產生，其相當耗時以及 :二▲通系GR I N桿件透鏡可利用摻雜鉈或鉋矽石玻璃之 μ 乂換而產生。離子交換處理過程能夠使用熔融鹽浴使
Jim以及鉈或鉋離子擴散離開玻璃，同時鉀離子由50〇。(：之 kno3鹽浴擴散至玻璃。 另外一種形成微透鏡於光纖端部之方式為提供提供半 t體雷射以及光學波導間之輕合。在該情況下，透鏡直接 t以及㈣地形成在-部份光纖之光纖端部b上，光源 二出光線投射至該表面。因而光纖稱為"透鏡化光纖"。當 使用該透鏡化光纖製造發射光線模組時，所需要組件零件 =·目能夠減小，因為並不需要聚合光線之透鏡遠離光纖本 。以及由於有關光軸對準操作數目能夠減少。透鏡化光 纖稱為崎變透鏡光纖，當形成於光纖端部之透鏡能夠改變
第6頁 A222540 五、發明說明（3) — 通過其中訊號之模場。更姓w 1 變透鏡通常能夠改變雷射-=成於二;纖端部處之畸 模場之光纖心蕊。 有效地耦&至八有圓形對稱 1左上ί每一種方法具有不同的用途以及優點而為章界所 桿件透鏡技術提供極：對制。例如’當傳糊Ν-㈣-桿件透鏡通常無\龜％聚焦特性以使訊號通過，單獨 ，其時常被要求作為有效率：：：二3机：之幾何形狀 ^ρητχτ 巧又手九學訊號耦合之應用。降此. 於grin-桿件透鏡本身材料:除此，由 造以提供GRIN-桿件透鏡拼A+ t、t…、特，吊要精密的製 殊應用。 〇透鏡折射率分佈受控制之變化作為特 中之：=’Λ畸變光纖透鏡立即地使光學訊號或通過复 受到限制。因而，假如適當的工作距= 以用，轉合損耗為顯著的，因而使得許多輕合 項孩透鏡化光纖顯示於圖1及2。顯示於圖1及2夕姓 二Ϊ 21纖為畸變透鏡化光纖，其中形成於光纖端部之’ ί=:!ϊ過其中光學訊號之模場。更特別地，形成 ；、戴而邛之畸變透鏡能夠將雷射二極體發射出光 改變為圓形對稱之光學訊號，其更有效地輕？ 士圖1所示，具有心蕊及包層12之透鏡化光纖1 〇包含楔 1222540 五 '發明說明（4) ~"" 形光纖微透鏡1 3於其一端。微透鏡包含一對相交為一線1 8 之平面性表面1 4及1 6，該線平分心蕊11。微透鏡更進一步 包含表面20及22分別地與表面14及16相交於線24及26。表 面14及16斜率表示為0，同時表面20及22斜率表示為φ，其 中Φ大於0。角度0及Φ相對於垂直於光纖中心軸1 9之平 ，28 s测。第一及第二對表面之相交線24及26優先地與心 蕊相交如圖2所示。除此，表面14之面積優先地等於表面16 之面積°換言之，線1 3之中央部份優先地對稱於含有線2 4 及1 8之平面。
"、顯不於圖1及2所示楔形形狀光纖微透鏡通常藉由促使 光纖10與研磨轉輪（並未顯示）接觸成一角度而足以形成平 面性表面14為相對於平面28為$角。光纖再旋轉18〇度及 與研磨轉輪（並未顯示）啣接成一個角度而足以形成平面性 表面而相對於平面28為θ角。重複該處理過程以形成平面 性^表+面2〇及22，每一表面相對於平面29成①角。如圖3所示 、,/口著圖1直線3-3展開之光纖斷面具有如跑道形狀，其具有 平面性頂部以及底部表面3 0以及彎曲側邊表面3 2。
&雖然所形成雙楔形透鏡在一個方向並不產生畸變透鏡 功能，其並非不具有缺點。特別是由於光纖丨〇透鏡化表面兄 f面如圖3所示，通過透鏡之光學訊號或光線並不會產 一 _著的畸變，以及光波前畸變為顯著的。雖然雷射二曰極 ，擴圓形模場能夠有效地藉由圖1 _ 2透鏡有效地與光&模 ^匹配，當光學訊號落於光纖上時該光學訊號相波前並= 是平坦的。如先前所提及，其至少部份為圖3中平面表面
第8頁 1222540 五、發明說明（5) 之函數。 因而所需要光學訊號應用之透鏡步 用’該透鏡裝置克服這些以及其他有關單獨使則無法:以利 或GRIN-桿件透鏡之缺點。該透鏡裝置 學訊號之幾何形狀以及其他模場特性二== ^耦δ損耗之彈性設計，其能夠具有寬廣範圍可接受^工 ::==:變^最低’以及通常對光學_合 相當便宜，能夠大量製•以ιυ;鏡裝置製造應該 x^w，以及具有非常廣泛的應用範圍而 ίϊΞΐϊ改變透鏡本身的性能及特性。本發明主要提供 三、發明内容： ，發明一項係關於透鏡裝置以改變光學訊號之模場。 ==含《以及雙圓錐透鏡位於光纖端部使得光纖及雙 ^透鏡界定出光學中心軸。雙圓錐透鏡包含外部表面， =由兩個相互垂直不同曲線界定出，其中兩條曲線為主曲 、、1及副曲線G，兩者相交於光軸處或接近該處。 本發明另外一項係關於一種製造透鏡裝置之方法。該 法包含下列步驟：放置雙圓錐透鏡位於光纖端部使得光 f及雙圓錐透鏡界定出光學中心軸，雙圓錐透鏡包含外部 ^面，其由兩個相互垂直之不同曲線所界定出，該兩條曲線 ’、、、主曲線q及副曲線c：2，兩者相交於光軸處或接近該處。 在另外一項中，本發明係關於光學組合。該組合包含 〃予組件，基板構造成支撐組件，以及透鏡裝置放置於基板
第9頁 1222540 上以及相對於光學組件以改變通過透鏡裝置以及光學組件 間之光學唬模場。透鏡裝置包含光纖以及雙圓錐透鏡放 置於相對於光纖一端使得光纖以及雙圓錐透鏡界定出光軸 。雙圓錐透鏡包含之由兩個不同的相互垂直曲線界定出之 外部表面，兩條曲線為主曲線Ci及副曲線‘其相交於光軸 處或接近該處。 本叙明透鏡裝置產生一些優點優於其他業界已知的模 :暴轉變裝置。丨中由於雙圓錐透鏡能夠直接地形成於雙圓 錐透鏡一端，光學訊號模場之幾何形狀能夠由雙圓錐透鏡 加變，同時被改變之光學訊號聚焦能夠由雙圓錐透鏡 進行紅作。因而光學訊號之波前能夠與被耦合訊號之光學 ::情況相匹配。目而輕合損耗能夠減為最低以及波前畸 :此夠減d、。本發明透鏡裝置亦能夠設計來提供相當大範 圍之操作工作距離。由於這些及其他優點，耦合效 地得到改善。 9 除了這些優點，使用間隔器桿件本身在使用以及製造 ^明時將提供-些優點。@隔器桿件能夠製造出使得盆 特性作為模轉變之應用。因為透鏡能夠形成 南^隔益桦件上而非光纖本身上，間隔器桿件具有相同長 :斷Ϊ 2材甘料^造出，其具有相同的長寬比，以及具有相同 斷=積’其可連接至具有不同的特性及/或模場之尾瓣光 轉變隔！：Π加以改變以提供所需要模場 =欠功此，其為母一連接桿件所連接特別尾瓣光纖所需要 勺。其將詳細加以說明，其可優先地藉由切斷每—桿件至
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Mi, 五、發明說明（7) 所需要長度以及將I一桿件切斷 一 :控而達成。本發明提供大二'所而要曲率 變為容易，減小製造處理過程相關1^費^用杯因而使製造 模製造。 關費用，以及較大經濟規 依據本發明之製造透鏡裝 桿件，或兩者能夠加以改變而 未改變構造之設計特性。在兮伴π π《夕透鏡裝置 造間隔器桿件亦能夠使用於：：：，作為特定用途所製 製造成使得ϋ禍JL *业姐/〔、他應用。例如透鏡裝置能夠 變為圓幵彡Γώ、光予訊號之模場能夠由橢圓形模場改 f r ρ二杈I由圓形模場改變為橢圓形模場，由一種俨η =改變為不同的賴之模場 種橢圓 =計使得能夠改變以任何方向通過透= 发且ΪI ΐ ΐ優點’間隔器桿件能夠依據本發明製造使得 於i ΐI先定材料特性作為超過一個模轉變之應用。由 纖2圓錐透鏡能夠形成於無心蕊間隔器或連接至光纖之光 相，而非光纖本身，具有相同的長度之無心 =的材:斗製造出，其具有相同的長寬比，及具有相’同的由斷 而，/、此夠連接至具有不同特性及/或模場之尾辮光纖。 、母一無心蕊間隔器桿件能夠藉由劈斷為適當的長产加 以提供所需要模場轉變功能，其為每一間隔器1桿夂件 I之特殊尾瓣光纖所需要的。更詳細加以說明，此優 地藉由劈斷或切斷每一間隔器桿件為所需要長度及將每
第11頁
1222540 、發明說明（8) 一补件截斷端部成為適當形狀以具有所需要模場轉變功能 而達成。 〇本發明間隔器桿件製造提供額外的優點。通常，間隔 器桿2具有均勻的折射率分佈由矽石，一些含有高矽石玻 Ϊ 材料，或由本公司製造商標名稱為Vycor之96%石夕 ^ 。通常依據本發明間隔器桿件能夠製造為橢圓形 革Λ形:或其他形狀1隔器桿件優先地由-米長桿：或 # μ ί=f，其使用傳統光纖製造技術及設備抽拉為所‘ 生之125.°微米。通常，間隔器桿件抽 適當模轉變=以及再加以切斷或截斷為適當長度以作為 在雙圓錐透鏡將形成於間隔器桿件一端之岸用巾# 為橢圓形模場圓形對稱模場轉變 部，該桿件端部為桿件端 先地首先形成長方形長度約為丨胚m兄：’優 再使用傳統光鑣批如社〜、λ尺之毛胚。長方形毛胚 外徑例如1 25. 〇微t < 及设備抽拉以形成具有所需要 要長度以產生且有所+ 抽拉出以及再切割為所需 在抽拉處理過程特性之間隔器桿件。同時， 向變為約略為圓形σ ^ 形間隔器桿件材料之邊緣傾 抽拉桿件材料承受張力_拉^高/溫爐温度，抽拉速度，以及 刀l制旎夠維持實質上為長方形。除 1222540 五、發明說明（9) 此，由抽拉處理過程形成最終截 及其他光學特性將保持。該方截^長之長寬^ 件端部非常接近將形成於 =^山長見比，間隔态桿 及表面曲率之尺寸=部上之雙透鏡尺寸 磨以及拋光數量相對於在圓圓錐透鏡所需要之研 ^因錐透鏡所需要研磨以及拋光所需要數量相比較為較 /戍門上隔述二及^比提供作為大規模製造雙圓錐透鏡及 π夕姑Mk為容易，減小製造處理過 耘之相關費用，以及較大規模經濟性製造。
本發明其他特性以及優點將詳細地 明其瞭部份立即地為熟知此技術者了解或藉由實施本發明V ?’了解先前一般技術及下列詳細說明只作為本發明 明申請專利範圍之原理及特1生所概Λ及架構以了 -步了解本發明，纟顯示出本%付圖，於提供更進 明作為解釋本發明原理及操本作毛。月各種^例以及隨同說 四、實施方式 現在參考本發明優先實施例詳細加 =圖中。儘可能地，整個附圖中使用相同參 =同的部份。本發明透鏡裝置範例性實施例顯示於圖 4A及4B以及在整個附圖中以數字4〇表示。 通常’在圖4A中頂視圖以及圖仙侧視圖中所需要範例
1222540 五、發明說明（ίο) 性，鏡裝置40包含光纖或尾瓣光纖42，間隔器桿件44具有 固定或均勻折射率分佈位於尾瓣光纖42 一個端部處，以 雙圓錐透鏡46放置於遠離尾瓣光纖42之間隔a桿件44 處。尾瓣光纖42可為標準單模光纖例如為本公司smf_28 = =呆持偏極（PM)力纖，多模光纖或其他特別光纖例如高折 其使用光學通訊系統中。除此，尾瓣光纖42當從 為圓形對稱性或任何其他形狀。雙圓錐Ϊ # :妾土形成於間隔态桿件44於間隔器桿件44拼接 44 i於^ ί尾瓣光纖42上後，或位於或製造於間隔器桿件 44上於間隔器桿件44位於尾瓣光纖42之前。 姑置4= 明另外一項’透鏡裝置4〇能夠形成使得透鏡 !鏡裝=一個或多個漸變元件如圖4C及4D所*。該漸變 射率二你/可包含尾瓣光纖42,漸變間隔器桿件44具有折 放置iΐ尾瓣光纖42 —個端部處，以及雙圓錐透鏡46 應用例：ϊ;瓣間隔器桿件44端部處。對於特定 U至2 以Λ :，由雷射二極體之輸出能夠小至 中為了使匹配在2·0 κ0範圍内。在該應用 半徑相^小 H為谷易，優先地雙圓錐透鏡46之曲率 大小使；t二：先地多透鏡裝置4〇之直徑保持合理 包含漸各個元件能夠在製造過程中操作。 方法。如L: V: 鏡裳置40為符合該目標之優先 段43, J：:有不二斤=隔态桿件44優先地包含雙圓錐區 縱向地^伸外捏尺寸由縱向尾瓣光纖42端部 光子導線A!，以及漸變雙圓錐區段4 5具有改 第14頁 1222540
，優先地減小之徑向外部尺寸（或傾斜外料面）縱向地延 於光子導線Ai與八2之間。雖然並未顯示於附圖中，熟知 此技術者了解一個或多個尾瓣光纖42,無心蕊間隔器桿件 及/或間隔器桿件44能夠以相同的方式漸變為圖4C及4D所 不上述所說明及/或所描繪之漸變間隔器桿件44。
本發明透鏡裝置4〇其他範例性實施例顯示於圖5A — 5d 以及51及5J中。除非另有說明，在每一所描繪實施例中，尾 瓣光纖42將說明為標準單模光纖例如SMF — 28，其外徑約為 =5· 0 U米以及心蕊半徑約為8. ^ 〇· 〇微米。熟知此技術 者了解具有其他直徑及其他幾何形狀將亦屬於本發明範圍 =。除此，對於任何實施例，人們了解除非另有說明雙圓錐 、鏡46將放置於透鏡裝置，其位於尾瓣光纖α最遠處。
參考圖5Α，透鏡裝置40優先地包含尾瓣光纖42，其具有 心蕊區域34由包層區域36圍束著，以及無心蕊間隔器桿件 4j位於尾瓣光纖42 一個端部處。在優先實施例中，間隔器 才干件44之相對折射率分佈徑向地在間隔器桿件“光軸愈間 隔器44外部表面之間為均勻的。間隔器桿件44 一端優先地 猎.由電弧融合拼接或其他業界熟知的方式拼接或固定至尾 瓣光纖42二端。雙圓錐透鏡46優先地放置於遠離尾瓣光纖 42之間隔器桿件44端部處。在該實施例及其他範例性實施 例中，雙圓錐透鏡46優先地藉由傳統的成形技術，混合成形 及加熱二雷射微機械加工，或底下詳細說明之方法成形。除 此，在實施例中虛線35表示本發明沿著透鏡裝置在雙圓錐 透鏡4 6終止處週圍位置。雖然並不特定地顯示於附圖中，
第15頁 1222540
雙圓錐透鏡4 6位於尾瓣光纖4 2上。在該排列中声綠Q「 执& & 丁 ，歷綠3 5能 夠為共平面以及緊鄰於尾瓣光纖42端部。在該排列情況下 ’雙圓錐透鏡46與尾瓣光纖42之彎曲表面間之姑粗可^治n 間隔器桿件”。 科了視為 雙圓錐透鏡46優先地為凸出形狀以及其大 將使傳送通過其中光學訊號模場改變為具有相同形狀但曰 為不同大小之模場，由圓形對稱形狀改 y ^ = 狀，及/或橢圓形改變為不同= 錐透鏡46直接成形於間隔器桿件44端 ^ *而:雙圓錐透鏡46並不包含包層區域。在圖5Α^ 鉍例中，間隔器桿件44及雙圓錐透鏡46呈現出；二 瓣光纖42之外徑。 王兄出外徑小於尾 含所另外一個範例性實施例中，透鏡裝置40包 = ΐ =:說明之元件。不過，雙圓錐透鏡二 瓣光纖42。通f耦者有車乂大的外徑而大於尾 及模場之特。少部δ/Λ Λ置4 0之裝置尺寸，結構，以 隔器桿件44之尺寸以二：：：接或連接至尾瓣光纖42間 本發明間隔器；= ; = 素。除此，提高 為長方开4:2有助於製造過程中量測。 。如圖5C所Γ透/Λ隔器桿件44能夠採用圖5C及5D所示 方形間隔器桿件44’U ”圓形對稱尾瓣光纖仏以及長 所示實施例顯干备，〃尸為成形為雙圓錐透鏡46。圖5D中 員不母一尾瓣光纖仏間隔器桿件44為長方形 1222540
。熟知此技術者了解間隔器桿件44能夠為圓柱形，或 他幾何形狀例如非限制性之方形或橢圓形。除此，桿件^ 及尾瓣光纖4 2能夠標記為如附圖所示之對準溝槽α戋力 以標記以顯示桿件44如何優先地對準尾瓣光纖42以保 瓣光纖42偏極軸。當透鏡裝置4〇各個元件之幾何形狀為= 形或圓柱形，或其他非平面時，該標記為特別有用的。一
圖5Α所示間隔器桿件44部份侧視圖以及頂視圖示意性 分別地顯示於圖5Ε及5F中。雖然描繪於圖5Α中雙圓錐g鏡 46使用作為該說明，在此針對圖5E及圖5F所示原理同樣地兄 適用於本發明其他線性範例性實施例，不管雙圓錐透鏡α 是否放置於尾瓣光纖42端部，圓柱形桿件44端部，或非 形間隔器桿件4 4之端部上。
圖5Ε描繪出部份桿件36頂視圖，當由圖51?中間隔器桿 件44側邊來看。儘管所使用達成雙圓錐透鏡46之製造°技^軒 ，雙圓錐透鏡4 6優先地包含由至少兩個不同的曲線界定出^ 之外部表面。第一或主曲線Ci優先地形成於圖5Ε所描綠之 平面中，同時第二或副曲線q優先地形成於圖5 F所示平面 中。優先地曲線C〗及匕彼此相互垂直以及相交於或接近光 軸38如圖5G及5Η所示。雙圓錐透鏡46表面形狀43能狗立即 地參考圖5Η所示斷面圖標示。在圖5Η實施例中，由曲線^ 及q所界定出曲面界定出圓錐表面，例如為橢球面，拋物1面 或雙曲面。在雙圓錐透鏡46其他光學特性中，曲線Ci及〇2 曲率之差異，以及彼此相互垂直排列，提供本發明透鏡裝置 4〇改變線性光束功能。不同的曲線Ci及(；2能夠界定出球面
第17頁 1222540 五、發明說明（14) 界每定:曲非線球？界定嶋 物面或雙曲面=，曲:上夠/定出異於其他橢球面，拋 圓錐透形狀及曲率，通過雙 尤子汛號杈％形狀能夠得到控制。 圖二明透在鏡所裝= 瓣光纖42圓杈I 例中，透鏡裝置40包含圓柱形尾 部。不Ξ上述二ί遠離尾瓣光纖42之間隔器桿件“端 器桿件44之外徑。_似㈣Λ®錐透鏡46外&大於間隔 地由兩個不同的曲 所示:::r第二或次曲丄 ^ ^ ^ i ^, W4 w ^ "j ,fi ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ f Φ ^ ^ # li ^ it f ^ l ^ κ ^ ^ ^ ^ 田间隔杰杯件材料精由使用傳統 光纖抽拉技術抽拉出。間隔器桿件材料 再切畊為適虽長度以形成間隔器桿件44,其藉由拼接固定 至=選擇尾瓣光m或多㈣接 之嶋桿件44。該間隔器桿件“優先地為含有桿件之: 心^夕石玻璃，其能夠製造具有任何適當外徑以有及杯幾牛何之形、 狀，以及其具有均勻的或固定折射率，u及小並 特性。當採用時，間隔器桿件44提供額外的、斤射 間隔器桿件44能夠劈斷或"漸變切斷，，為適當長度作為
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的應用。$斷或漸變切斷間隔 光成形為具有適當楔形角声之中間心：知“夠猎由拋 夂數拎报备厣以s问度中間才物。間隔器桿件44 > 3艾，$六死》角度，以及圓飛主似合t：奶分4老α上 ,.、，圓形半徑此夠依據所需要工作距離及 尾辦光纖4 2核場，以及已知刼八處田具μ , * 以設計。ϋ當楔形角上：合气用最終模場形狀規格加 ^ ^ 角度之圓形化產生雙圓錐透鏡46位於遠 離尾瓣光纖42的間隔器捍株夕妒卹甘丄μ 遇 冰都志；a工μ τ 件而部，其中雙圓錐透鏡46 外#表面由兩個不同的彼此相互垂直之曲線界定出，主曲 線C1及副曲線C 2，其中c 1盘「9 ★日六私-V 4立、匕 ，八hi興U相父於或接近於本發明透镑 裝置40之光軸38處。 —知a您镜
本發明梯度折射率雙圓錐透鏡之中間楔形角度能夠使 用「些標準決定出。通常，耦合具有小模場直徑作為耦合 光源之優先透鏡形狀為雙曲線。因而，能夠使用圓錐區段 以代表界定雙圓錐表面之曲線Cl及(：2。依據本發明實施例
，以及詳細說明於H.N. Presby and C.A. Edwards，MeaF 100% Efficient Fibre Microlens, Electronic Letters ，Vol· 28，page 582，1 992文獻中，該文獻在此加入作為 參考之用，使用界定出楔形形狀以及曲線q及〇2之雙曲線 漸近線以決定雙圓錐透鏡之中間楔形角度。所形成中間模 形能夠藉由加熱或其他業界已知的方法對雙圓錐透鏡或間 隔器桿件之雙曲線加以圓形化。 如圖4所示，代表曲線C!或(：2雙曲線50優先地由代表楔 形之漸近線5 2界定出以及相交於中央頂點（h，k) 5 4處。界 定雙曲線公式能夠以下列公式表示： (X-h)2/a2 - (y-k)2/b2 =l/c2
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” —c2—a2, c為雙曲線焦點58(11 + (：，1〇與頂點54間之距 離56以及雙曲線頂點62與頂點54間之距離6〇。 漸近線由直線界定出： y = k+(b*(x-h)/a)«&y = k-(b*(x-h)/a) 由漸近線公式，楔形角度57能夠決定出為 楔形角度
^在雙圓錐透鏡4 6上所界定外部表面之獨立變化曲線提 供k異透鏡效應以及設計彈性以符合許多應用之模耦合規 格2除此，具有可控制半徑圓形化楔形作為變異透鏡，其中 雙圓錐透鏡作為非球面透鏡。藉由界定楔形以及grin_ 光纖j鏡之參數，變異透鏡之特性例如聚焦光束模場直經， ^長寬比（即橢圓率），以及聚焦光束由圓形化楔形頂點之 影f距離而能夠加以控制。該透鏡提供變異透鏡效應作為 沿著尾瓣光纖42光軸38方向之光學耦合。有可能達到不同 的設計，其中雙圓錐透鏡及尾瓣光纖之心蕊或外徑，尺寸及 折射率能夠加以變化作為不同的應用。例如，間隔器桿件 外控有可能具有相同的，小於，或大於尾瓣光纖以適應不同 尺寸之光束。雙圓錐透鏡，尾瓣光纖，以及任何間隔器桿件 月b夠為非圓柱形，例如為方形或長方形，或標記具有對準溝 槽41或其他形式以容易製造以及使得對準尾瓣光纖42之偏 極軸變為容易。藉由對準平面性側邊或標記尾瓣光纖42偏 極軸，更進一步處理過程例如拋光楔形以及耦合至雷射二 極體或其他具有適當偏極軸之光學組件加以簡化。 在圖5 C及5 D所示範例性實施例中，非圓枉形桿件例如
第20頁 1222540 五、發明說明（17) 為長方形間隔器桿件44優先地拼 造之優點。==二優製先造 以制、”妾二：：：率之含有玻璃材料無心蕊石夕石能夠加 !40編邓處，因而製造能夠加以簡化’ 例如藉由拋光形成楔形為不需要的。至少 :私度能夠顯著地減小。雙圓錐透鏡46形成能夠優先 =加熱間隔器桿件44端部至足以使玻璃再流動之溫度; 使長方形間隔器桿件44端部邊緣圓形化而達成。對長方形 間隔器桿件44端部施加熱量相當高足以使玻璃軟化使得邊 緣圓形化而不會再成形。因而，適當成形雙圓錐透鏡“能 夠立即地形成於遠離尾瓣光纖42之間隔器桿件44端部。 依據本發明一項操作，以及顯示於圖5么_53，並參考圖 7A及7B，優先地由雷射二極體或其他光學裝置所發出之光 學訊號優先地通過雙圓錐透鏡4 6，進入以及通過間隔器桿 件44，以及進入以及通過尾瓣光纖42。圖以為顯微照像圖 ，其描緣出透鏡裝置40部份側視圖而類似於圖”所示，同時 圖7B為顯微像片圖，其描繪出透鏡裝置4〇頂視圖而類似於 圖7A所示。界定雙圓錐透鏡46外部表面之不同曲線C1及〇2 能夠清楚地在圖中看到。依據本發明一項，由雷射二極體 或其他波導發射出橢圓形模場優先地加以改變為圓形模場 ，而實質上與尾瓣光纖42模場相匹配。 依據本發明另外一項，雙圓錐透鏡4 6形狀能夠改變通 過其中光學訊號模場形狀由圓形對稱模場改變為橢圓形模
1222540 五、發明說明（18) 場如圖7C及7D相片圖所示。依據本發明另外一項，具有圓 形模場光學訊號能夠通過光纖42，間隔器桿件44以及通過 雙圓錐透鏡46。圖7C所示影像44能夠由雙圓錐透鏡46表面 處透鏡裝置40端部所取出之放大圖。在該位置，影像44為 失焦以及開始由圓形模場改變為橢圓形模場。如圖7D所示 ，在距離雙圓錐透鏡22大約loo. 〇微米處由透鏡裝置4〇端邙 所取放大影像46實質上為橢圓形。因而如實施例所示，該1 距離約為100微米（影像距離），其橢圓形模場實質上與光興 訊號耦合至SOA組件之模場相匹配。因而，當包裝該=件= ，SOA或其他光學組件優先地位於距離雙圓錐透鏡46端部 1口〇〇· 0微米處以達到最大耦合效率以及因而達到最小光學 損耗。 依據本發明範例性光學組件7〇顯示於圖8中。描繪於 圖8之光學組件70構造為線性模轉變之光 。曰光 學組件70優先地包含基板72以及#與1啼… Λ a签极“，以及九学汛旎76之光源76例 如非限制性雷射二極體式1 ^鉍獎 優先地支矜於美二 先學訊號76光源76 if7t : 以及本發明透鏡裝置40優先地位於 土板72上使传透鏡裝置4〇能夠與光源74連通。光源μ 地藉由台階或止塞78固定至美妬7?。呈女她门 先 訊⑽由雙圓錐透鏡圓形模場光學 «I,甘土方向先源74發射出。訊號通過雙 圓錐透鏡46,其漸變地改變光學訊號76之模場。 優先地由橢圓形模場改變為圓形對稱模場以及 ^ j鏡聚焦使得光學訊號76有效地粞合 “ 0且’ 有圓形對稱模場。 尤、，戴4Z，具，、
第22頁 1222540 五、發明說明（19) 〈1 Λ 並不要求，基板7 2優先地為石夕光學載台，其具有 >小刻面蝕刻或形成於基板72上，以及包含v 支撐透^置40並對準訊號光源74。 接、斤雖f並不顯示於附圖，波前相匹配為重要的，儘可能地 二=，、法達成該情況可能導致像差，其為建設性或破壞 ^ 〜合效率之結果。過去，熟知此技術者藉由實際改 =玻螭本身化學特性而調整透鏡例如雙圓錐透鏡之特性， 透鏡折射率分佈。此非常耗時以及無法使模場 、:、、且件有效製造變為容易。依據本發明，間隔器桿件尺 :二，形狀，使用間隔器桿件作為移動光學訊號影像而不 曰曰加任何顯著透鏡效應至光學訊號影像，間隔器桿件尺 寸以及數目，以及獨立控制（}(-平面及y—平面）界定 ^鏡46外，表面曲線之形狀，促使熟知此技術者容易地及 ^ ^與貫際情況之波前相匹配，有效以及價袼競爭性地 大里製造模場耦合構件。除此，雖然並不顯示於上 ^附圖中，上述所說明原理同樣地適用於本發明光風組件 :施if:號導引通過尾瓣光纖，再通過雙予圓錐透 鏡，通過雙圓錐透鏡以及㉝合至光學波導裝置，例 性之SOA或其他感測器/光子二極體。 參考圖9-13,其示意性地顯示出本發明製 40之處理過程。在圖9中，光學波導例如透鏡裳置4〇兄/置 尾瓣光纖42使用微載台定位及固定為對準於適告 隔器桿件材料8〇。間隔器桿件材料80優先地1 = ς = 3 特性例如適當得長寬比，斷面積，以及其他特性，3優^先$地^#
第23頁 1222540 五、發明說明（20) "~ -— 用傳統光纖製造抽拉裴置以及處理過程製造出。該材料優 ^地具有所需要最大外部尺寸大約為丨25. 〇微米。間隔器 杯件材料80能夠為適當長度以及斷面形狀，長方形之實施 例如圖9-1 3所示。間隔器桿件材料8〇同樣地被握持及使用 ，定位載台加以定位，使一個或兩個尾瓣光纖42以及間隔 器桿件材料80彼此相對地移動於x，y，z方向以及旋轉移動 光’截包層4 2以及間隔益桿件材料§ 〇優先地移動至非常接 近或彼此接觸，以及在熱源82附近，熱源例如為非限制性燈 絲為主分裂器，C02雷射，電弧融合分裂器，或其他類似之加 熱源，如圖1 0所示。施加熱量以及尾瓣光纖42以及間隔器 桿件材料80彼此接觸以及緊壓持續到融合在一起於拼接1接 頭84。尾瓣光纖42以及間隔器桿件材料8〇再移回（或移開 加熱源，或兩者）至所需要或沿著間隔器桿件材料8〇之預先 ^定位置，如圖11所示。間隔器桿件材料8〇被加熱以及埶 :8 2相反側之部份施加張力以加以抽拉以及分離間隔器桿 牛材料為兩段，每一段具有漸變端部如圖丨2所示，一段形成 ，隔，桿件44連接至尾瓣光纖42，以及另外一段由顯微載 二，疋之區段通常連接至間隔器桿件材料8〇之供應源。間 隔时桿件材料80之漸變端部能夠加以劃線以及加以分離以 產生乾淨端部以使用來製造其他間隔器桿件以於另 尾瓣光纖42上。 1朱 _間隔器桿件44漸變端部再放置於鄰近熱源82如圖13所 :，熱量施加於間隔器桿件4 4之漸變端部以提高間隔器桿 4 4漸變i而部或向於其軟化點，因而間隔器桿件4 4漸變 1222540 五、發明說明（21) 部軟化以及充份地變形，使得 成圓形化雙圓錐透鏡46其具右冰璃材料之表面張力形 垂直之曲線主要曲線Cl以及；有要條彼此相互 C2彼此相交於或接近於光軸 、、’ 2 1疋出，/、中C!及 地連接至尾瓣光纖42以及盥1八^而，雙圓錐透鏡46整體 裝置4〇。 ” ”刀隔以形成本發明之透鏡化 製造先前所說明之漸轡切宝丨走 第09/81 2108辨+ u 處過程詳細說明於美國 弟uy/8Ul〇8號專利中，其發明
Lens and Method of Fabricati.舟為 ^PtlCal WavegUlde 入作為參考。熟知此技術者 ^，為專利之說明在此加 測以改正上述所說明長产：切割”間隔器桿件材 . 我度之步驟在一些條件下進行# Ϊ “ I二件产保*持/"質大為長方形形狀。此優先地使用相 二但Ά::六成使得桿件材料被拉開以形成漸變之表 。，^2力不能太高而使長方形桿件材料80圓形化 使漸變切_ μ ^ W 為 情 '况。施加充份熱量 it:乂样Λ 緣_^^ =皿度保持相當低使得長方形桿件44並不產生圓形化 方形桿件兩個斷面並不相同，在兩個相互垂直方 ° 率半徑將不同以產生本發明雙圓錐透鏡4 6。 + λ j模耦合應用中需要小的曲率半徑，例如低於22. 0微 率半徑，由小模場光源收集光線部份將減小以及因而 大二ί率通常將減小。此部份由於小模場直徑光源具有較 去》2角度。為了以小的曲率半徑以及高發散角度得到適 田、馬合效率，通常必需得到短的漸變器及儘可能具有大
1222540 五 、、發明說明（22) ^ " " "" 的淨透鏡孔徑。為了達成該目標，必需使用多漸變切割方 式使雙圓錐透鏡4 6形成最佳化，如下列參考圖1 4所說明。 在特定搞合應用中，例如雷射二極體耦合，由雷射二極 =之輸出可小至10至2.0微米，以及長寬比在2 〇至5 〇範 内。為了得到該小模場直徑以及同時保持合理的雙圓錐 女鏡46尺寸，曲率半徑優先地為較小的。如先前所說明，具 y特性之透鏡化裝置4Q可利用”多漸變切割"方式達成， 在二不=14中。依據本發明方法之優先多漸變實施例， 步驟以相同於上述所說明之漸變切 操作載台方向以協調方式移動， 驟之過ΐίΓΠΠΓ在靜止位置處。在施加張力步 變構造如圖“所干。：之速度及溫度’所得結果為多漸 使用兩個變不像圖12及13所示之步驟， 性燈絲為主拼接器例如'熱源82例如非限制 及遮罩以產生遠離尾拼接器，c〇2雷射以 。如圖μ所示u—m42之雙漸^刀斷間隔器桿件44 淺的斜率小於第二變 尾瓣42之間隔器桿件4端^面^情況，相鄰於遠離光纖 端部再藉由熱源82再次地力？：二桿件44之多漸變切割 生之任何邊緣圓形化。不傻口”\使夕漸變切割處理過程所產 過程，多漸變切割處理過尹所說明單漸變切割處理 其更加靠近所需要雙圓錐面^隔H桿件44端部， 遷鏡46之最終雙圓錐形狀。雙圓
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五、發明說明（23) 錐透鏡優先形狀為拋物 I 1 佳地與大發散角度光源。合將減小相則扭曲以及提供較 錐透鏡46 ‘多:i : Γ法貫施例中’間隔器桿件44以及雙圓 可在ί控制t主況形成間隔器桿件46之劈開端部 熱形化將導致雙圓錐透鏡46位於遠離 9 桿件材_ ^ 1桿件44端部上。可加以變化，間隔器 ::Ϊ 以劈斷以及再成形而並不需要加熱利用研 牛 研逛，接者為附加性利用例如拋光轉輪之拋光 ? 一般情況，間隔器桿件之劈斷端部將被支撐以及以 一角度與研磨轉輪接觸以及加以旋轉將間隔器桿件^劈 成形。在本發明優先實施例中，研磨轉輪材料之顆粒 、在〇1 3锨米至1 · 0微米範圍内。更優先地，成形能夠 =對間隔器桿件44端部作雷射微機器加工而達成。 曰 範例： 依據本發明上述所說明之透鏡化裝置以及光 範例現在加以說明。 、、、千的 包含雙圓錐透鏡92之範例性線性透鏡裝置9〇針對底下 所說明之變化示意性地顯示於圖丨5中。範例性多透鏡裝置 包含光學訊號之光源94,在該情況下雷射二極體能夠發I 出操作波長之訊號，wav，，X-方向（垂直方向）模場直徑（|11?]) )wxO(微米），以及y-方向（垂直方向）模場直徑（MF])hy〇 (微
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米）。由光源94發射出光束傳播通過折射率（nl)介質（最常 見為空氣）在照射到X方向曲率半徑（RLx)以及y方向曲率半 位（RLy)雙圓錐透鏡92前經過一段距離（z)，該雙圓錐透鏡 形成於間隔器桿件9 6上，其具有徑向固定折射率分佈以及 長度（Lc)以及折射率（nc)。在圓柱形雙圓錐透鏡前光學气 號MFD為wxl，及wyl，以及光束波前曲率半徑為rxl &ryl。
光學訊號由雙圓透鏡轉變為MFD之光束以及波前曲率半徑 分別為wx2，wy2及]rx2，ry2。對於薄透鏡，wxi=wx2以及wyl== wy2,但是rx2及ry2通常並不等於rxi &ryi。光束再傳播通 過區段長度為Lc以及折射率nc之間隔器桿件96。在該傳播 後光束特性為wx3，wy3及rx3及ry3。具有這些特性光束落 於雙圓錐透鏡上，其長度為Lg，平均折射率為ng，折射率差 值=△，及心蕊半徑（a)。在傳播通過間隔器桿件96後，光束 特徵為-\4，^^4，1^4，1^4。設計目標在於使[4 = ”4 = ^111]?， 其中wsmf為標準單模尾瓣光纖42之圓形MFD。另外一個目 標為使rx4及ry4儘可能地接近平坦波前使到達尾瓣光纖之 耦合效率為最大。已知光源94以及尾瓣光纖96之該目標能 夠藉由改變設計參數例如為間隔器桿件96之2, Rx，Ry，Lc， 間隔器間隔器桿件96，以及間隔器桿件96之特徵例如Lg，△ ，及（a )。一項目標亦使Z相當大以作為合理之誤差以及實 際標準需求而不會損及耦合效率。 、 光束轉變能夠對高斯光束作計算，其使用加入參考文 獻所揭示複數光束參數q之A BCD矩陣處理過程或使用光束 傳播技術。設計優先地對任何所需要z以及光源94以及尾
第28頁 1222540 瓣光纖96特性之最佳耦合效率作最佳化。材料特性μ n g，以及n s能夠作某種程度加以改變，但是實際材料， 素對該數值產生限制。例如，n 1通常等於丨（空氣），Μ通'"常θ 為石夕石及含有摻雜劑之矽石產生約為丨· 45微米或至少接吊 1 · 3至1 · 5 5微米波長範圍。其對n g及n s m ^亦是_樣。 複數光束參數q界定如下： 7 (l/q) = (l/r)'1*(wav/(pi*w^2*n) 其中r為曲率之波前半徑，w為高斯模固定半徑，以及My 光線之波長。 力
由輸入平面1〇〇至輸出平面1〇2之q參數轉蠻Α· q2 = (A*qHB)/(C*ql + l) 其中A，B，C，D為光束矩陣元素分別與輸入及輸出 之光束參數相關。 ’ b
1 )自由空間傳播長度z之A B C D矩陣 2)介質折射率由nl至n (no長度）= 3)對於透鏡曲率半徑R=「 1 〇 L-(n2-nl)/n2*R nl/n一 # 假設無限薄的雙圓錐透鏡，在特定位置處透鏡幾何特性以 及設計變數以及MFD參數能夠由下列導出： 平面99 :光源輪出·· wav，wxO, wyO -光源94之波長及X，y模場 平面1 00 :雙圓錐透鏡92前，材料折射率（nl)之傳播通量z wxl，wyl:在平面84處光束模場直徑
第29頁 1222540 五'發明說明（26) rxljyl:波前之曲率半徑 平面102··在材料折射率nc雙圓 0 n 叉111維還鏡半徑Rx及Ry後 wx2,wy2 rx2,ry2 為nc以及在尾瓣光纖98前之 平面104:在長度為Lc，折射率 間隔器桿件9 6中傳播 wx3, wy3 rx3，ry3 透鏡化裝置之特定範例：
使用上述所說明處理過程，耦合雷射二極體應用之 鏡化裝置設計參數能夠加以計算以及作最佳化。包含 裝置之光學組件設計參數為如下： 处鏡 雷射二極體特性：波長：1 · 5 5微米 X方向模場半徑w 0 X : 1 · 5 0微米 Y方向模場半徑w 0 y : 6 · 0微米 其他設計參數： 第一組： 雙圓錐透鏡X-曲率半徑RLx，RLy: 5微米；13微米 無心蕊間隔器桿件長度L c : 5 0及6 5微米
雙圓錐透鏡X-Y曲率半徑RLx;RLy : 10微米；20微米 無心蕊間隔器桿件長度Lc : 9， 1 00及65微米 SMF尾瓣光纖模場邊界層： 5. 2微米 這些範例模擬結果顯示於圖1 6中。這些結果顯示出使
第30頁 1222540 五、發明說明（27) 用該方法可能達成高耦合效率以及合理的工作距離。特別 是，第二組工作距離誤差較佳，其中最佳工作距離亦較大。 所提出範例只作為列舉用途以及將依據應用變化。先 前範例將參考下列參考文獻更加清楚地了解：W. L. Emkey 以及C. Jack, JLT-5 Sep. 1987， ρρ·1156-64;Η. Kogelnik, Applied Optics, 4 Dec. 1965, pl562; R. Kishimoto, M. Koyama; Transactions on Microwave
Theory and Application， IEEE MTT-30， June 1982， P882;以及Photonics by Β·Ε·Α· Saleh and M.C· Teich，
John Wiley & Sons， Inc·，1991，其均在此加入作為參考 之用。本發明其他方面，功能，特性能夠參考本公司相同申 請曰期之相關美國專利申請案，該專利名稱為，，Beam Altering Fiber Lens Device and Method of Manufac-ture，其在此加入作為參考之用。 解1 本發明已詳細加以說明，熟知此技術者可立即了 解，其此夠加以變化而不合 .^ 形式，設計或排列之變二脫離本發明粑圍。能夠作各種 能夠製造間卩3 ^ 不會脫離本發明之範圍。例如: 非上述所說：向：J得其折射率分佈縱向地變化而 出，只要形成透鏡裝置t :牛並不需要由相同的材料製造 相匹配，例如非限制性：：：之各種材料與-些特性 因而，上述所說明只〜生為軟化點，以及熱膨脹係數。 限於下列中請專利範圍、中耗例性，而非限制性，本發明只受 1222540 圖式簡單說明 附圖簡單說明： 第一圖為先前技術已知雙楔形畸變微透鏡之示意圖。 第二圖為第一圖透鏡之端視圖。 第三圖為顯示於圖1透鏡沿著直線4 - 3展開之斷面圖。 第四圖A示意性地顯示出本發明優先透鏡裝置之頂視 圖。 第四圖B示意性地顯示出本發明圖4 A所顯示透鏡裝置 之側視圖。 第四圖C示意性地顯示出本發明範例性漸變透鏡裝置 之頂視圖。 第四圖D示意性地顯示出本發明圖4C所顯示漸變透鏡 裝置之側視圖。 第五圖A為本發明透鏡裝置之第一其他範例性實施例 的斷面圖。 第五圖B為本發明透鏡裝置之第二其他範例性實施例 的斷面圖。 第五圖C為本發明透鏡裝置之第三其他範例性實施例 的斷面圖。 第五圖D為本發明透鏡裝置之第四其他範例性實施例 的透視圖。 第五圖E示意性地顯示出圖5 A中所顯示雙圓錐透鏡之 間隔器桿件部份頂視圖。 第五圖F示意性地顯示出圖5 A中所顯示雙圓錐透鏡之 間隔器桿件部份侧視圖。
第32頁 1222540 圖式簡單說明 L圖G示意性地顯示出圖5F所示雙圓錐透鏡以及間 隔為扣件之透視圖。 面圖 第五圖H為沿著圖5F直線5H-5H所展開雙圓錐透鏡之斷 μ本f，圖1示意性地顯示出本發明透鏡化裝置第五範例 性κ靶例之7員視圖。 視 第 p«| 回J不意性地顯示出圖5丨所顯示透鏡化裝置 之側 楚-X· Γ-Ί ^ γ不意性地顯示出本發明形成楔形角度之方法。 p & μ ^圖A為相片顯微圖，其顯示出圖4 A中所描繪間隔器 杆仵部份側視圖。 F杜：=圖B為相片顯微圖，其顯示出圖4β中所描繪間隔器 杯件部份頂視圖。 所-ϊ =圖C為相片顯微圖，其顯示出圖4Α中在透鏡表面處 所不之間隔器桿件端部。 圖D為相片顯微圖，其顯示出圖4Α中所示之間隔器 干黛σ，其一距離透鏡表面大約1 〇〇· 0微米距離處。 方法 箆:圖不，性地顯不出本發明優先光學組件側視圖。 至十二圖不意性地顯示出製造本發明透鏡裝置之 0 方法 第十四圖不意性地顯示出製造本發明透鏡裝置之另一 計變=t五圖不意性地顯示出決定本發明透鏡化裝置之設 1222540 圖式簡單說明 第十六圖為曲線圖，其描緣出範例中已知組合之耦合 效率與工作距離之關係。 附圖元件數字符號說明： 透鏡化光纖1 0 ;心蕊11 ;包層1 2 ;微透鏡1 3 ;表面 1 4，1 6 ;線1 8 ;光纖中心軸1 9 ;表面2 0，2 2 ;相交線2 4，2 6 ; 平面28, 29;表面30，32;心蕊區域34;終止處35;包層區 域36;光軸38;透鏡裝置40;尾瓣光纖42;雙圓錐區段 43 ;間隔器桿件44;漸變雙圓錐區段45 ;雙圓錐透鏡46 ; 對準溝槽4 8 ;雙曲線5 0 ;漸近線5 2 ;頂點5 4 ;焦點與頂 點間距離5 6 ;楔形角度5 7 ;焦點5 8 ;距離6 0 ;頂點6 2 ;光 | 學組件70 ;基板72;光源74;光學訊號76 ;止塞78 ;溝槽 79;間隔器桿件材料80;熱源82;輸入平面84;輸出平面 86;透鏡裝置90;雙圓錐透鏡92;光源94;間隔器桿件96; 第一表面99A;輸入平面100;輸出平面102。
第34頁

Claims (1)

1222540 六、申請專利範圍 包含種透鏡裝置，该裝置作為改變光學訊號模場，該裝置 光纖；以及 透置相對於光纖一端使得光纖以及雙圓雜 直=ί，雙圓錐透鏡包含由兩個實質彼此相互垂 。〜Λ 線主曲線Ci及副曲線C2界定出外部表面，其中 1及G相父於或接近於光軸處。 =據中請專利範圍第！項之透鏡襄置，其中更進—步包含 圓ί二器桿件，其具有均勻的折射率位於光纖與雙 3定範圍第1項之透鏡裝置’其中雙圓錐透鏡界 4含專利範圍第2項之透鏡裝置，其中間隔器桿件包 各，新、交之間隔器桿件。 5.依據申請專利範圍第1項之透鏡裝置 者界定出球面或非球面。 、中曲線(^叫兩 6·=據申請專利範圍第2項之透鏡裝置，其中雙 於遠離光纖之至少一個間隔器桿件之端部。 ^ 、兄 7· 一種光學透鏡系統，其包含： 口 光學組件； 基板，其構造成支撐光學組件；以及 申請專利範圍第1項之透鏡裝置，其位於某 光學：：以改變通過透鏡裝置與光學,且件； ：對 8· 一種製造透鏡裝置之方法，該方法包含下 句： 1222540 六、申請專利範圍 梦放f雙圓錐透鏡於光纖一個端部，使得光纖及雙圓錐透 $界定出光軸，雙圓錐透鏡包含外部表面，其由兩個實質彼 在相互垂直不同的曲線主曲線Cl及副曲線&界定出1 及C2相交於或接近於光軸處。 ，八1 9星=I請專利範圍第8項之方法，其中放置步驟包含連接 纖之射率之㈣器桿件至光纖之端部以及將遠離光 '、執之·間隔ι§桿件端部成形以形成雙圓錐透鏡。 =·間依隔據/Λ專利範圍第9項之方法’其Γ去除步驟包含劈 一 彳干件，以及成形步驟包含雷射微機械加工劈斷之 間隔器桿件端部或研磨，拋光以及加熱劈斷之間隔哭 端部的步驟。 -奸件 依據申請專利範圍第10項之方法，其中間隔器桿件 ^方形桿件以及其中成形步驟包含藉由加熱再流動: 又方形桿件端部至所需要形狀以及拋光長 端部的步驟。 枰件成形之 12.依據申請專利範圍第9項之方法，其中去除步 變切斷間隔器桿件一段距離離開光纖之步驟，以及二j 驟包含加熱漸變切斷桿件端部至足以將雙圓錐透 t圓形化之溫度以及在加熱後再拋光雙圓錐透鏡表4表 |驟《。 t卸之步 U漸依:切申^專隔利Λ79項之方法Λ中去除步驟包含多 /柯欠切斷間1¾ |g桿件一段距離離開光纖之步驟，以 、 形步驟包含拋光多段漸變切斷桿件端部為雙圓錐成U 形化表面或對間隔器桿件多段漸變切斷端部】之圓 ,、、、主足以將 第36頁 1222540 、申請專利範圍 雙圓錐透鏡外部表/面圓形化之溫度的步驟 1 4. 一種光學透鏡系統，其包含： 光學組件； 基板，其構造成支樓光學組件；以及 透鏡裝置，其位於基板上以及相對光風έ 透鏡裝置與光學組件間之訊號模場，其^〔且件以改變通過 纖以及雙圓錐透鏡位於光纖端部上使得透《鏡聚置包含光 界定出光軸，雙圓錐透鏡包含外部表面寸其纖及雙圓錐透鏡 相互垂直不同的曲線主曲線C!及副曲線〔界由…兩個實質彼此 及匕相交於或接近於光軸處。 2 1疋出，其中q 15·依據申請專利範圍第14項之光學組件，其中、 勻的折射率。 1 6.依據申請專利範圍第丨5項之先 隔器桿件為漸變的。 件…中至少 ，步包含間隔器桿件，其在光纖與雙圓錐透於透鏡羞置更 勻的折射率。 、見間具有岣 個間 第37頁
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