本發明專利技術提供一種光耦合技術。特別是提供一種使從一個或多個LED發出的光與通過光纖而接收的光進行耦合的系統和方法。
【技術實現步驟摘要】
相關的申請的交叉參考按照35U.S.C.§119(e)的規定，本申請要求申請日為2015年8月26日，臨時申請號為62/210303，專利技術名稱為“作為環境光傳感器的擴散光纖，光學信號發送器，鄰近傳感器”；申請日為2015年9月1日，申請號為62/212844，專利技術名稱為“作為環境光傳感器的擴散光纖，光學信號收發器，鄰近傳感器”；申請日為2015年9月4日，申請號為62/214362，專利技術名稱為“激光充電和采用標準USB端子的光學雙向通信”；其請日為2015年9月10日，申請號為62/216861，專利技術名稱為“作為環境光傳感器的擴散光纖，光學信號收發器，鄰近傳感器”美國專利申請的優先權，并且要求享受這些申請的權益，針對它們教導的所有內容和針對所有的目的，這些申請的整體公開內容在這里供參考而引入。本申請還與臨時申請號為62/214362，申請日為2015年9月4日，專利技術名稱為“激光充電和采用標準USB端子的光學雙向通信”；申請號為62/193037，申請日為2015年7月15日，專利技術名稱為“遠程裝置充電”；申請號為62/195726，申請日為2015年7月22日，專利技術名稱為“遠程裝置充電”；申請號為62/197321，申請日為2015年7月27日，專利技術名稱為“裝置通信，充電和用戶交互”的美國專利申請有關。本申請也與申請號為14/937553，申請日為2015年11月10日，專利技術名稱為“激光，光學充電和通信裝置以及使用的方法”；申請號為15/172411，申請日為2016年6月3日，專利技術名稱為“擴散光纖傳感器和通信裝置以及及其使用方法”；申請號為15/134084，申請日為2016年4月20日，專利技術名稱為“光通信和充電裝置以及使用的方法”；申請號為15/134138，申請日為2016年4月20日，專利技術名稱為“音頻發送和充電系統和使用的方法”的美國專利申請有關。針對它們所教導的全部內容和針對全部的目的，在整體上，上面所列的申請的整體的公開內容在這里供參考而引入。本專利技術一般涉及光耦合，比如，將從發光二極管(LED)發出的光與由光纖接收的光進行耦合的方法。
技術介紹
將LED或其它非相干光源發出的光耦合到光纖的現有系統具有低的耦合效率。對于這樣具有較大數值孔徑的光源，典型的耦合效率遠低于5％。與此相比，激光或其它相干性較強的光源，耦合效率通常高于95％。但是，相對于激光來說，有利的是采用LED作為光纖的光學光源，因為通常來說，LED在操作和維護方面上成本較低。但是，因為前述的耦合效率，將LED用于光纖(fiberoptics)這一點已受到限制。于是，需要提供將從LED發出的光與由光纖接收的光進行耦合的系統和方法。本專利技術可解決這些需求。通過提供附加的背景，上下文語境(context)，并且進一步滿足35U.S.C.§112的撰寫描述的要求，下面的參考文獻在整體上供參考而引入：專利權人為Tessnow，公開號為US2007/0031089的美國專利公開申請文本，以及專利權人為Yang，專利號為US7621677的美國專利文本。通常，采用光纖使得光波沿著光纖或在光纖端部之間進行導向和傳播。普通的實施方式涉及將光纖的一個或2個端部與光源，比如，LED或激光二極管進行配合或耦合。傳統的光纖，也稱為“普通(normal)”光纖，作為典型方式，使用包層包裹電介質材料的柱狀芯層，將光源的光子保持在光纖的內部。該光子保持在光纖內部的原因在于該芯層的折射率大于包層。相比之下，擴散光纖允許一些光子通過包層中故意設置的缺陷，從光纖芯層中泄漏。于是，當光纖的一個或2個端部與光源配合時，該光纖可用作細線光源。上述包層的缺陷可由幾種機制中的任意者形成，比如，由光纖表面上的表面缺陷或由光纖(比如，由康寧Fibrance產品所提供的那樣)的材料缺陷形成。通過增加隨機性和缺陷的量，照明圖案在各方向可變得均勻。擴散光纖的一個沒有受到注意的，但是重要的特征是外部光能夠進入擴散光纖(通過上述的缺陷)以及能夠脫離或離開上述擴散光纖的能力。通過光路可逆原理，可得出這樣的推論。如果特定的擴散光纖產生各向均勻的照明，則該擴散光纖還可通過光纖表面(比如，通過包層中的缺陷)從外界或外部環境，全方向地將能量或光子接收到擴散光纖中。在認識到該發現時，擴散光纖(也稱為“光波導”或“光纖波導”)可用作全向外界/外部光傳感器。在這樣的結構中，光學探測器可放置于光纖端部，以便檢測來自周圍環境的光信號和/或能量。接收的光能量或信號可為任何的光波段，其包括可見的和紅外的波段；IR檢測特別適合于火焰的檢測。提供一種光纖光檢測和通信的技術。特別是，公開了設置擴散光纖傳感器的系統和方法以及通信裝置和使用的方法。通過提供附加的
技術介紹
，上下文語境(contex)，進一步滿足35U.S.C.§112的撰寫描述的要求，下面的參考文獻在整體上供參考而引入：申請人為Tessnow，公開號為US2007/0031089的美國專利公開申請文本，申請人為Schumacher，公開號為US2002/0186921的美國專利公開申請文本，以及專利權人為Naum，專利號為US6272269的美國專利文本，專利權人為Yang，專利號為US7621677的美國專利文本，以及在“InternationalLightinginControlledEnvironmentsWorkshop，”Tibbitts，Editor，NASA-CP-95-3309(1994)中發表的，作者Kozai所撰寫的“UseofDiffusiveOpticalFibersforPlantLighting”。
技術實現思路
本專利技術提供將從一個或多個LED發出的光與由光纖所接收的光進行耦合的系統和方法。本專利技術還公開了一種用于提供擴散光纖傳感器和通信裝置的系統和方法以及使用的方法。在一個實施方式中，公開了一種LED光耦合裝置，該裝置包括至少一個LED，其被構造為接收電源和控制信號，該至少一個LED發出具有第一數值孔徑的第一光；光耦合器，該光耦合器與上述至少一個LED光通信，該光耦合器接收上述第一光并發出第二光；光纖，該光纖具有接收角度，該光纖與上述光耦合器光通信，其中，上述光耦合器將具有第一數值孔徑的第一光，改變為具有第二數值孔徑的第二光，其中第二數值孔徑小于第一數值孔徑。在另一實施方式中，公開一種LED光耦合的方法，該方法包括：提供LED光耦合裝置，該LED光耦合裝置具有i)至少一個LED，其被構造為接收電源和控制信號，該至少一個LED發出具有第一數值孔徑的第一光；ii)光耦合器，該光耦合器與上述至少一個LED光通信，該光耦合器接收上述第一光并發出第二光；iii)光纖，該光纖具有接收角度，該光纖與上述光耦合器光通信；使上述LED光耦合裝置與電源連接；從上述電源向上述至少一個LED提供電力；啟動上述至少一個LED；向上述光耦合器發出上述第一光；在上述光耦合器的內部，將具有第一數值孔徑的第一光改變為具有第二數值孔徑的第二光，其中第二數值孔徑小于第一數值孔徑；將第二光提供給光纖。在還一實施方式中，公開一種LED光纖裝置，該裝置包括：至少一個LED，其被構造為接收電源和控制信號，該至少一個LED發出具有第一本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種LED光耦合裝置，其包括：至少一個LED，其被構造為接收電源和控制信號，該至少一個LED發出具有第一數值孔徑的第一光；光耦合器，該光耦合器與上述至少一個LED光通信，該光耦合器接收第一光并且發出第二光；光纖，該光纖具有接收角度，該光纖與上述光耦合器光通信；其中上述光耦合器將具有第一數值孔徑的第一光改變為具有第二數值孔徑的第二光，其中第二數值孔徑小于第一數值孔徑。
【技術特征摘要】
2015.08.26 US 62/210,303;2015.09.01 US 62/212,844;1.一種LED光耦合裝置，其包括：至少一個LED，其被構造為接收電源和控制信號，該至少一個LED發出具有第一數值孔徑的第一光；光耦合器，該光耦合器與上述至少一個LED光通信，該光耦合器接收第一光并且發出第二光；光纖，該光纖具有接收角度，該光纖與上述光耦合器光通信；其中上述光耦合器將具有第一數值孔徑的第一光改變為具有第二數值孔徑的第二光，其中第二數值孔徑小于第一數值孔徑。2.根據權利要求1所述的LED光耦合裝置，還包括電子驅動器，該電子驅動器控制上述至少一個LED。3.根據權利要求2所述的LED光耦合裝置，其中，對于至少一個LED的控制包括功率調制。4.根據權利要求1所述的LED光耦合裝置，其中，上述至少一個LED為表面發射型LED。5.根據權利要求1所述的LED光耦合裝置，其中，上述至少一個LED為三個表面發射型LED。6.根據權利要求4所述的LED光耦合裝置，其中，第二光在光纖的接收角范圍內被上述光纖接收。7.根據權利要求1所述的LED光耦合裝置，其中，上述光耦合器包括光積分球。8.根據權利要求1所述的LED光耦合裝置，其中，上述光耦合器包括球透鏡。9.根據權利要求5所述的LED光耦合裝置，其中，上述光耦合器為光學球并且三個表面發射型LED相對于上述光學球的赤道圓周徑向設置在0度、90度和180度位置上，其中，上述第一光和第二光之間的耦合效率至少為95％。10.一種LED光耦合的方法，該方法包括：提供LED光耦合裝置，該LED光耦合裝置具有：i)至少一個LED，其被構造為接收電源和控制信號，該至少一個LED發出具有第一數值孔徑的第一光；ii)光耦合器，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：A·J·盧克雷西奧，馬嘉因，M·W·J·伯邁斯特，P·切斯特，
申請(專利權)人：弗萊克斯電子有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US
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