TWI235259B - High power expanded beam connector and methods for using and making the high power expanded beam connector - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 先前提出之臨時申請案優先權·· 此項申凊是依據2 〇 〇 1年7月5日提出發明名稱為” Expanded Beam Connector for High Power Application 將·#Λ^^6〇/303,6 1 0號專利臨時申請案主張優先權，此處 將專利合併進來作為參考文件。 ^ 發明背景： 1.發明領域 用於it 致上是關於光學連接器，特別是關於可以使 2相I：率f用中以耦合光纖的高功率擴張光束連接器。 2 ·相關技術說明 ^安ί干連接器的製造商正嘗試設計一個可以使用於在高 功率應用中以搞合光纖的光學連接器。傳統的對接連接器 ，認為不適合用於高功率應用中，因為任何由清洗過連程產 垃1 ΐ t巧染’或是任何由包裝產生的粘結劑，都會遺留在 = ί = ϊ = 重性的故障。因此，我們需要-個 间功羊的先于連接裔可以解決前面提到之 的問題。此需求和其他需求可以由本高功 = 束連接器和方法來解決。 *月的同功车擴展光 簡要說明： 本發明包含高功率擴展光束連接器 率應用中以耦合光纖。基本上，此高功率功 體上跟第二透鏡光纖分開此Q第到一第; 中行進的光束，並且輸出準直光束“::夠擴展在其 尤末第一透鏡光纖能夠接 1235259 五、發明說明（2) " " ' " ---------- 收此準直光束，並且將所接收的光束聚焦使得此光束從第 :透鏡光纖行進到第二透鏡光纖。以類似的方式，此高功 ; <擴展光束連接器可以將光束從第二透鏡光纖傳輸到第一 透鏡光纖。本發明也包括製造和使用此高功 接器的方法。 傭屣尤采運 附圖詳細說明： 參考圖1-11，其中提出了高功率擴展光束連接器的優 先實轭例1 0 0，以及製造和使用此高功率擴展光束連接器 100的優先方法900和11〇〇。雖然所描述的高功率擴展光束 連接器100只用來光學地連接一對光纖，但是要了解的是， 此高功率擴展光束連接器1 0 0可以被用來連接一對或多對 光纖（參考圖1 〇)。因此，此高功率擴展光束連接器1〇〇和優 先方法90 0和11 〇〇並不以該有限方式來加以解釋。 基本上，此高功率擴展光束連接器1〇〇包括第一透鏡光 纖104被光學耦合到第二透鏡光纖丨〇6,但是在實體上跟第 二個透鏡光纖106分開。此第一透鏡光纖1〇4能夠擴展（發 散）在其中行進的光束302，並且輸出準直光束3〇2(圖3顯示 光束302在透鏡光纖104和106之間是準直的）。第二透鏡光 纖106能夠接收此準直光束302,並且將所接收的光束聚焦 (收歛），使得此光束302從第一透鏡光纖104行進到第二透 鏡光纖1 0 6。以類似的方式，此高功率擴展光束連接器1 〇 〇 可以將光束3 0 2從第二透鏡光纖1 〇 6傳輸到第一個透鏡光纖 104 〇 參考圖1,此方塊圖顯示可以用來光學地連接一對或多

1235259 __ 五、發明說明（3) 對光纖101 (例如單模光纖，如corning的別卜28)之高功率 ’ 擴展光束連接器1 0 0的分解圖。此高功率擴展光束連接器 · 1 00可以跟相當多種類的光學放大器一起使用，包括例如在 100或起過100宅瓦下運作的Ramarl放大器。如前面所描述 的，傳統的對接連接器被認為不適合用於高功率應用中，因 為任何由清洗過程產生的粒子污染，或是任何由包裝產生 的點結劑都會遺留在接頭處或附近而引起嚴重性的故障。 然而，此兩功率擴展光束連接器丨〇 〇非常適合用於高功率應 用（例如，$100毫瓦）中，因為在透鏡116和118的凸面處，光 ， 束從大約90微米平方（毫微米，c〇rning的SMF —28) 鲁 的有效面積被擴展到超過2 〇，〇 〇 〇微米平方。換句話說，此 南功率擴展光束連接器1 0 0對於類似灰塵和點結劑的污染 不會如此敏感，因為較大的光束面積意指著功率密度低很 _ 多。因此，在透鏡光纖1〇4和1〇6之間沒有實體的接觸，可以 增進功率的處理，並且降低類似灰塵和粘結劑之污染的影 ， 響。 ^ 如圖1所示，此高功率擴展光束連接器1〇〇包含包裝1〇2 以支撑第一透鏡光纖104和第二透鏡光纖丨06。特別地，此 包裝102支撲並對齊第一透鏡光纖和第二透鏡光纖 使得它們彼此面對，並且彼此分開預定的距離以便降低插 籲 入損耗。 、 包裂102包括第一套圈1〇8，第二套圈11〇和相匹配對齊 固定物112。第一套圈1〇8支撐並保護第一透鏡光纖1〇4。 同樣地，第二套圈11〇支撐並保護第二透鏡光纖1〇6。相匹

第7頁 1235259 五、發明說明（4) 配對齊固定物1 1 2沿著一或多個對齊插銷丨丨4 (圖中顯示兩 個）能夠對齊並將第一套圈108和第二套圈no固定在適當 位置上，使得第一透鏡光纖1 〇 4跟第二透鏡光纖丨〇 6分開預 定距離。對齊插銷11 4也有助於對齊兩個透鏡光纖1 〇 4和 10 6 ° 第一套圈108和第二套圈11〇可以由很多不同物質來製 造，而且可以採用很多不同形式。其中一個形式顯示在圖1 中，其中第一透鏡光纖1〇4和第二透鏡光纖丨〇6的凸透鏡116 和11 8分別沿伸出第一套圈丨08和第二套圈丨丨〇。另一這類 形式顯示在圖2中，其中第一透鏡光纖丨04和第二個透鏡光 纖1 0 6的凸透鏡1 1 6和11 8並不分別地沿伸出第一套圈1 〇 8和 第二套圈110。相反地，第一套圈1〇8和第二套圈11()都由一 個上方段（沒有顯示）和底部段2〇2a和202b來製造，這兩段 被環氧樹脂結合在一起圍繞著第一透鏡光纖丨〇 4和第二透 鏡光纖1 0 6。在此第二範例中，第一套圈丨〇 8和第二套圈丨j 〇 可以彼此對接，而仍然在第一透鏡光纖丨〇4和第二透鏡光纖 1 0 6之間維持預定的距離。 在運作上，此高功率擴展光束連接器100包括第一透鏡 光纖104,能夠擴展在其中行進的光束302,並且輸出準直光 束302(圖3顯示光束302)。第二透鏡光纖1〇6能夠接收此準 直光束302，並且將所接收的光束30 2聚焦，使得此光束3〇2 從第一透鏡光纖104行進到第二透鏡光纖1〇6。以類似的方 式，此高功率擴展光束連接器100可以將光束3〇2從第二透 鏡光纖106傳輸到第一透鏡光纖丨04。底下我們將參考圖3一

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8以提供關於第一透鏡光纖104和第二個透鏡光纖1〇6的1 細情況。 參考圖3，顯示了兩個透鏡光纖104和1〇6各種幾何尺寸 的方塊圖。透鏡光纖104和106的幾何尺寸界定出第 透^ 光纖1 0 4必須跟第二透鏡光纖1 0 6分開的距離。要了解的θ ，當底下的式子成立時，透鏡116和118是完美的準直器、.& T = Rc*[(n/(n-l)] + Φ ° 其中T =透鏡116和118的厚度；

Rc = 透鏡11 6和11 8的曲率半徑； η =透鏡11 6和11 8的折射指標； Φ = 相位移動 例如在1 550毫微米下並且使用矽石（η = ΐ· 444)，透鏡 116和118在T/Rc = 3·25時會是完美的準直器。事實上球 面透鏡11 6和11 8的厚度必須隨著繞射焦點的移動而增加， 因為透鏡光纖1 0 4和1 0 6不是點光源，而球面透鏡部分丨丨6和

11 8非常小因此繞射效應很大。因此，事實上T / 比會大於 3.25。 C 高功率擴展光束連接器1 〇 〇範例之幾何的光束腰部為 距離透鏡11 6和11 8的每個表面50到1 00微米，如此可以讓透 鏡11 6和118分開1 00-200微米。這樣高功率擴展光束連接 器100的透鏡116和118將具有227微米的曲率半徑（Rc)，765 微米的厚度（T)，而在光束腰部的模式場直徑（MFD)為85微 米。此球面透鏡部分11 6和11 8的設計，使得高功率擴展光 束連接器100對橫向和軸向的不對齊，具有高的誤差（參考

第9頁 1235259 五、發明說明（6) 圖8A-8C)。 參考圖4，顯示可以使用在本發明中之透鏡光纖丨〇 4和 1 〇 6範例的顯微圖。如圖所示的玻璃透鏡4 〇 〇 (例如平凸準 直透鏡，透鏡組件）是由玻璃製造，在感興趣的波長下是透 射性的，而且被熔解拼接到光纖1〇1。此玻璃透鏡4 〇〇的熱 膨脹係數與光纖1 〇 1的熱膨脹係數相匹配或幾乎相匹配。 在本質上，此玻璃透鏡400具有厚度” τ，，和曲率半徑” rc”（來 考圖3)。更詳細地說，此玻璃透鏡4 〇〇包含頸部4〇2和球面 透鏡部分1 16和1 18。透鏡光纖104和106可以經由將頸部 4〇2的一端拼接到光學線纜101來製造。然後，含有鎢絲的 炼解拼接器可以被用來在頸部402的另外一端以形成凸透 鏡11 6和118。關於玻璃透鏡4〇〇的更詳細討論，提供在本公 司之美國第09/8 1 2, 1 08號專利申請案中，此處將它合併進 來作為參考文件。 在此優先實施例中，透鏡光纖丨04和1〇6，特別是透鏡 116和118是由硼矽酸鹽玻璃來製造。由硼矽酸鹽玻璃製造 的球面透鏡部分116和118不會產生雙折射，而由夕石製造& 的球面透鏡則具有雙折射性而會造成偏極化相關損耗。此 外，當透鏡11 6和118是由硼矽酸鹽玻璃製造時，可以辦 2擴展光束連接器1〇〇的效能。因為，將光纖"曰门 接到财酸鹽玻璃，會引起熱心蕊擴寬，因而加 解拼 讴，並且增加透鏡光纖1 〇 4和丨〇 6之橫向不、 =7具酸重 1235259 _ 五、發明說明（7) -"" 對於由蝴石夕酸鹽玻璃製造的透鏡光纖104和106,以及 由石夕石製造的透鏡光纖1 04和1 06之間，更詳細的比較可以 參f圖5。特別地，熱心蕊擴寬的效應可以參考圖5來看出 。貧料點代表對附接到⑺^“^ SMF_28之矽石和硼矽酸鹽 透鏡，在X 方向所測得的模式場直徑。實線代表高斯光 ^模型的&疋。此資料指出[〇 r n丨n g s M F - 2 8的心蕊從標稱 光纖模場的1 0 · 4微米加寬到大約丨3 . 6微米。 參考圖6A和6B，其中顯示對於單模光纖（例如c〇rning 的SMF-28)在；U 1 550毫微米下，透鏡104和106的不同幾何 形狀和跟光束腰部的不同距離之間的關係圖。這類資訊可 以幫忙我們決定在高功率擴展光束連接器丨〇 〇中，球面透鏡 部分11 6和11 8之間所需要的間距。 再參考圖1和3，球面透鏡部分11 6和11 8也可以塗上抗 反射塗層（沒有顯示）以在光束302撞擊透鏡11 6和118的表 面時避免光束302反射回到光纖ιοί中。在由本發明者所進 行的實驗中，我們將透鏡116和118彼此面對，並且對齊透鏡 11 6和11 8以獲得最大的功率讀數，如此來測量塗覆抗反射 和未塗覆之透鏡光纖1 0 4和1 0 6的過剩損耗或耗合效率。要 注意的是，塗覆抗反射之透鏡光纖1 04和106的典型搞合效 率< 0. 2分貝/對。在此實驗期間，透鏡11 6被連接到寬頻 光源，而另一透鏡Π 8被連接到感測器。表1顯示塗覆抗反 射和未塗覆之透鏡11 6和11 8的折回損耗測量： 表1 1 542毫微米下

1235259 透鏡編號折回損耗（-dB)玻璃 抗反射塗層 五、發明說明（8) 593 63. 6 OVD矽石 是 594 68· 7 OVD石夕石 是 597 66. 0 HPFS 是 598 64· 8 HPFS 是 620 57. 5 硼石夕酸鹽 是 621 62. 1 ^酸鹽 是 547 41. 0 OVD石夕石 否 548 41· 1 OVD石夕石 否 503 41· 2 HPFS 否 504 40. 9 HPFS 否 1253 40. 1 硼矽酸鹽 否 1254 40. 9 石朋石夕酸鹽 否

從表1可以看出，在1 5 4 2毫微米的折回損耗測量顯示塗 覆抗反射之透鏡11 6和11 8的平均損耗低於_ 6 〇 d B，而未塗覆 的透鏡11 6和11 8則接近-40dB。對於6個塗覆抗反射之透鏡 11 6和11 8的測試樣本，折回損耗測量的範圍在_57和_69dB 之間，其中只有透鏡的折回損耗測量大於-6〇dB。這些測量 疋在相當小的透鏡11 6和118上執行，其Rc大約是225微米， 而T大約是80 0微米。對於折回損耗測量（向後反射損耗）的 更詳細分析參考圖7提供於底下。 參考圖7，其中顯示不同透鏡光纖1〇4和1〇6的計算向後 反射或=回扣耗。基本上，我們可以看出具有〇· 25%反射率 塗膜之柷反射的透鏡1〇4和1〇6有可能達到大於55心的向後

第12頁 1235259 五、發明說明（9) 反射。對於相同的透鏡厚度，具有較小曲率半徑的透鏡10 4 和106會有較低的向後反射。這增加了設計透鏡1〇4和1〇6 的彈性，允許我們加大預定之透鏡-對-透鏡間距的向後反 射0 參考圖8A-8C，顯示了此高功率擴展光束連接器100的 各種誤差（例如，橫向偏移，角度偏移，縱向位移）。特別地， 這些圖形顯示了橫向，角度和縱向不對齊，對於損耗的效應 ，針對具有透鏡光纖1〇4和106的高功率擴展光束連接器1〇〇 (MFD = 62微米），以及單模光纖，例如SMF-28(MFD = 1(K4微米） 含有大面積的NZ - DSF (MFD = 9.6 微米），和NZ-DSF (MFD = 8.4 微米）的傳統對接連接器。在圖8A和8C中，我們可以看出跟 傳統的對接連接器比較起來，此高功率擴展光束連接器1 〇 〇 (例如透鏡光纖1 〇 4和1 〇 6)的橫向和縱向誤差好很多。然而 在圖8B中，我們可以看出此高功率擴展光束連接器1〇〇 &角 度不對齊的誤差差很多。對於角度不對齊的較小誤差是由 於此高功率擴展光束連接器1 〇〇的較大模場直徑。因此&高 功率擴展光束連接器1 〇 〇的機械設計不應允許傾斜。此夕卜2 它最好具有較小的工作距離（例如，透鏡—對—透鏡間距）因 為如果工作距離短的話角度不對齊所導致的橫向不對齊較 參考圖9,此流程圖顯示製造此高功率擴展光束 100之優先方法900的步驟。為了製造此高功率擴展 2 ^ 接器100，將第一透鏡光纖104插入（步驟9〇2)第」套 、 中。同樣地，將第二透鏡光纖106插入（步驟9Q4)第一套^

第13頁 1235259 五、發明說明（10) 11 0中。在此優先實施例中，第一透鏡光纖丨〇 4和第二透鏡 光纖106都塗上抗反射塗層以降低折回損耗（向後反射）。 因而將第一套圈108連接（步驟906)到第二套圈iiQ。 這可以以幾種方式達成。例如，在圖1中沿著一個或多個對 齊插銷1 1 4 (顯示兩個）的相匹配對齊固定物丨丨2可以被用來 對齊並固定第一套圈1〇8和第二套圈n〇。或者，第一個套 圈1 08和第二套圈丨丨〇可以使用，例如鎖定卡口耦合或耦合 插孔以彼此連接。結果，第一套圈丨〇8和第二套圈丨1 〇以^ 一種方式彼此固定，使得第一透鏡光纖丨〇 4對齊並跟二、 鏡光纖106分開預定之距離。 —遂 ，在連接第一套圈108和第二套圈11〇之後，此高功率 張光束連接器100,特別是第一透鏡光纖1〇4能夠擴展在其 中行進的光束302,並且輸出準直光束3〇2到第二透鏡_ 1〇6。在接收到此準直光束3〇2後，第二透鏡光纖1〇6會將 束302聚焦，使得光束302從第一透鏡光纖上亍二 到第一透鏡光纖1 06。以類似的方式，此高功率擴展 將光束3°2從第二透鏡光纖106傳輸到第- 參考圖10，其顯示根據本發明包含兩對 〜 光η接器1(1(1範例的剖面側視圖。參此 :二π:: 此高功率擴展光束連接器100之優先方 ,0的步驟。根本上，將高功率擴展光束連接器丨 一透鏡光纖104連接f舟驟彳丨妨 W 的第 门 接（步驟1102)到第一光學元件（例如斿 ° 。同樣地，將高功率擴展光束連接器100的第二透鏡

IHII 第14頁 1235259_ 五、發明說明（11) 光纖1 0 6連接（步驟11 0 4 )到第二光學元件（例如，放大器）。 至此，我們已經組合了此高功率擴展光束連接器1 〇 〇。 第一透鏡光纖104能夠擴展在其中行進的光束3〇2，並且輸 出準直光束3 0 2到第二透鏡光纖1 〇 6。在接收到此準直光束 3 0 2後，第二透鏡光纖1 〇 6會將所接收的光束3 〇 2聚焦使得光 束3 0 2從第一透鏡光纖1 〇 4行進到第二透鏡光纖丨〇 6。以類 似的方式，此高功率擴展光束連接器丨〇 〇也可以將光束3 〇 2 從第二透鏡光纖1 0 6傳輸到第一透鏡光纖1 q 4。 雖然只有本發明的一個實施例顯示在附圖中，並且 前面的詳細說明中描述，但是要了解的是，本發明並 於這裡所提出的實施例，而是可以有各種重新排列，修^限 和置換，卻不脫離如上面所描述，以及由底下利’ 所界定出本發明之精神。 j乾111

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經由參考底下的詳細描述，並配合附圖，我們可以 前發明得到更完整的了解，這些附圖包括： 第一圖（圖1)是顯示根據本發明高功率擴展 器的分解方塊圖； 不逆接 、第二圖（圖2)是用來支撑圖1 +高功率擴展光束連接 之透^光纖的兩個套圈範例，顯示的是其底部的透視圖；° 第二圖（圖3)是顯示兩個透鏡光纖各種幾何尺 塊圖；

第四圖（圖4)疋可以合併在圖1所示之高功率擴展光束 連接器内的透鏡光纖之顯微照相； 第五圖（圖5)顯示在熱心蕊擴寬對透鏡光纖之效應曲 線圖，這些光纖有矽石平凸透鏡和硼矽酸鹽平凸透鏡； 第六圖A及B(圖6A和6B)是顯示單模光纖（例如c〇rning 的SMF-28)在；U1550毫微米下，其透鏡的不同幾何與光束 腰 部的不同距離之間的關係圖； 第七圖（圖7)顯示不同透鏡光纖的計算向後反射或折 回損耗圖形； 第八圖A-C(圖8A-8C)顯示圖1中之高功率擴展光束連 接器的各種誤差（例如橫向偏移，角度偏移，縱向位移）； 第九圖（圖9)是一個流程圖，顯示製造圖1中高功率擴 張光束連接器之優先方法的步驟； 第十圖（圖1 0 )顯示根據本發明，包含兩對透鏡光纖之 高功率擴展光束連接器範例剖面側視圖；而

第16頁 1235259 圖式簡單說明 第十一圖（圖11)是一個流程圖，顯示使用圖1中高功率 擴展光束連接器之優先方法的步驟。 附圖元件符號說明：

向功率擴展光束連接器100;光纖101;包裝102;第一 透鏡光纖104;第二透鏡光纖106;第一套圈108;第二套圈 110;配套對齊固定物112;對齊插銷114;透鏡11 6, 118;套 圈底部段202a，202b;光束302 ;玻璃透鏡400 ;喉部402; 製造連接器100之優先方法900;將第一透鏡光纖插入第一 套圈902;將第二透鏡光纖插入第二套圈904;連接第一套 圈和第二套圈以製造高功率擴展光束連接器9〇6;使用連 接器1 0 0之優先方法11 〇 〇 ;將高功率擴展光束連接器的第 一透鏡光纖連接到第一光學元件1102;將第二透鏡光纖連 接到第一光學元件1。 ’

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Claims (1)

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第一透鏡光纖以及第二透鏡光纖能夠使用於高功率廡用中 ，其操作於等於或大於丨00毫瓦，在至少平凸硼矽酸鹽^鏡 之球面部份處光束擴展面積在90至2 〇〇〇〇平方微米g圍 6二依據申請專利範圍第丨項之高功率擴展光束連直 高功率擴展光束連接器為陣列化高功率擴展光束連接^。 7·依據申請專利範圍第丨項之高功率擴展光 ^ 擴展光束連接器連結光學放大器。 運接斋，其中 8·依據申請專利範圍第！項之高功 第-透鏡化光纖能夠輪出準直光束以^ ' #器，其中 夠接收準直光束，因為每一球苐一透鏡化光纖能 式之折射率以及幾何形狀·/ 透鏡^伤具有依據下列公 T=Rc*[η/(η-1)]+ φ 其中τ=各別球面透鏡部份的厚度 各別球面透鏡部份的曲^ n=各別球面透鏡部份的折射率二 Φ =相位偏移 以及其中每一球面透鏡部份 而增加以考慮第一及第- 旱度再糟由繞射的焦點偏移 9· 一種高功率擴展光束連接 光纖之特殊幾何形狀。 於1〇〇毫瓦之高功率應用中其使用於操作於等於或大 包含： 功率擴展光束光束連接器 第一透鏡光纖，其包含一條、· 硼矽酸鹽透鏡，該透鏡包人：先纖，該光纖融合拼接至平凸 3頌部部份以及球面部份，其中第 1235259 六、申請專利範圍 一透鏡光纖能夠擴展光束及輸出準直光束；及 第二透鏡光纖，其包含一條光纖，該光纖融合拼接至 硼矽酸鹽透鏡，該透鏡包含頸部部份以及球面部份豆 二光纖與第一透鏡光纖分離預先決定的距離’盆中第 夠接收準直光束以及將所接收光束聚焦使得光、束中由弟第 人拼=行至第二透鏡光纖，其中第一及第二光纖融 差其將提高第-與第二透鏡化光纖間側向不對 10·依據申請專利範圍第9項之高功率擴展光束連接器，其 光纖以及；包該包裝能夠支撐以及對準第-透鏡 ϋ皮此面對面以及實際上分離預先決定之距離。 中頭;以Λ專面t 形狀，該距離為第一兄/卩份均具有表不預先決定距離之幾何 距離。X ’透鏡光纖實際與第二透鏡光纖分離之 中每L據球申面%專:i犯圍第9ι員之高功率擴展光束連接器，其 母一球面透鏡部份塗覆抗反射塗膜。 依據申明專利範圍第9項之高功率擴展 ::功率擴展光束連接器包含超過一對第一及=，鏡光 1中4·Λ據/Λ專圍第9項之高功率擴展光束連接薄其 中巧功率擴展光束連接器與里曼放大器結合。

1235259 六、申請專利範圍 15·依據申請專利範圍第9項之高 中第一透鏡化光纖能夠輪出準直^擴展先束連接器，其 能夠接收準直光束，因為每一球面、#拉以及第二透鏡化光纖 公式之折射率以及幾何形狀： 鏡部份具有依據下列 T=Rc*[n/(n_l)]+ Φ 其中T =各別球面透鏡部份的厚度 R c =各別球面透鏡部份的曲度半_ η =各別球面透鏡部份的折射率 Φ =相位偏移 以及其中每一球面透鏡部份之厚声嚴#丄 而樺如以去#筮一乃坌-拉 再精由繞射的焦點偏移 16.-種製造高功率擴展光束連接先二之Λ殊幾何形狀。 列步驟： 運接4方法，該方法包含下 插入第一透鏡光纖至第一套圈内，其中第一透鏡光纖包 含第一光纖，該光纖融合拼接至第一平凸 透鏡包含頸部部份以及球面部份； π & ^ @ 插入第二透鏡光纖至第二套圈内，其中第二透鏡光纖包 含第二光纖，該光纖融合拼接至第二平凸硼矽酸鹽透鏡，該 透鏡包含頸部部份以及球面部份；以及 固定第一套圈以及第二套圈使得第一透鏡光纖以及第二 透鏡光纖對齊以及彼此分離預先決定距離因而促使第一透 鏡光纖擴展運行其中光束以及再輸出準直光束朝向第二透 鏡光纖，該透鏡光纖接收準直光束以及聚焦所接收光束使 得光束有效地由第一透鏡光纖運行至第二透鏡光纖其中

1235259 六、申請專利範圍 第了及第二光纖融合拼接至平凸硼矽酸鹽透鏡以擴大第一 及第二透鏡化光纖之模場直徑，其將提高第一與二 化光纖間側向不對準之容許誤差。 17·依據申請專利範圍第i 6項之方法，其中頸部以及球面透 鏡部份均具有表示預先決定距離之幾何形狀，該距離為第 一透鏡光纖實際與第二透鏡光纖分離之距離。 18·依據申請專利範圍第16項之方法，其中每一球面透鏡部 份塗覆抗反射塗膜。 19·依據申請專利範圍第16項之方法，其中第一透鏡光纖以-及第二透鏡光纖能夠使用於高功率應用中，其操作於等於 讎 或大於100毫瓦，在至少平凸硼矽酸鹽透鏡之球面部份處光 束擴展面積在90至20000平方微米範圍内。 2 0 ·依據申請專利範圍第1 6項之方法，其中第一透鏡化光纖· 能夠輸出準直光束以及第二透鏡化光纖能夠接收準直光束 ，因為每一球面透鏡部份具有依據下列公式之折射率以及 . 幾何形狀： T=Rc*[η/(η-1)]+ Φ 其中Τ =各別球面透鏡部份的厚度 Rc =各別球面透鏡部份的曲度半徑 · η =各別球面透鏡部份的折射率 Φ =相位偏移 以及其中每一球面透鏡部份之厚度再藉由繞射的焦點偏移 而增加以考慮第一及第二透鏡化光纖之特殊幾何形狀。 21 · —種使用高功率擴展光束連接器之方法，該方法包含下

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列步驟: 連接擴展光束連接器之第一透鏡光纖至第一光 其中第-透鏡光纖包含帛一光纖，該光纖融合至第 平鏡，該透鏡包含頸部部份以及球面部ft— 連接擴展光束連接器t第二透鏡光纖至第5 侏 其中第二透鏡光纖包含第二光纖，該光纖融合拼接至件’ 平凸：：：鹽透鏡，該透鏡包含頸部部份以及球-以及其中第:透鏡光纖以及第二透鏡光纖對齊以及彼并 分離預先決定距離因而促使第一透鏡光纖擴展運行其 光束以及輸出準直光束朝向第二透鏡光纖，該透鏡光纖 收準直光束以及聚焦所接收光束使得光束由第一光學 件運行至第：％學組件，其中第—及第二光纖㉞合拼接 平凸硼矽酸鹽透鏡以擴大第一及第二透鏡化光纖之模妾户至 直徑，其將提高第一與第二透鏡化光纖間侧向不對之^ 許誤差。 卞〈各 22.依據申請專利範圍第21項之方法其中頸部以及 鏡部份均具有表示預先決定距離之幾何形狀，該距離透 一透鏡光纖實際與第二透鏡光纖分離之距離。 ’ 23·依據申請專利範圍第21項之方法，其中每一 份塗覆抗反射塗膜。 球面透鏡部 24.依據申請專利範圍第21項之方法，其中第一透鏡光 及第二透鏡光纖能夠使用於高功率應用中，其操作於等於 或大於100毫瓦，在至少平凸硼矽酸鹽透鏡之球面部份 束擴展面積在90至20000平方微米範圍内。 免、 I235259 申:專- 能約申請專利範圍第21項之方法，其中第一透鏡化光纖 ^出準直光束以及第二透鏡化光纖能夠接收準直光束 ，：、、每一球面透鏡部份具有依據下列公式之折射率以及 幾何形狀： T=Rc*[n/(n-1)]+ Φ 其中T =各別球面透鏡部份的厚度 Rc =各別球面透鏡部份的曲度半徑 η =各別球面透鏡部份的折射率 φ =相位偏移

以及其中每一球面透鏡部份之厚度再藉由繞射的焦點偏移 而增加以考慮第一及第二透鏡化光纖之特殊幾何形狀。