制作陣列式光纖準(zhǔn)直器的方法和系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種準(zhǔn)直方法，用于將陣列式光纖準(zhǔn)直器（１０２）校準(zhǔn)，并減少與光纖準(zhǔn)直器相關(guān)的損耗。首先，接收并保持一個(gè)光纖陣列塊（１０４），其中包含有多個(gè)單根的光纖（１０１）。接著，接收并保持一個(gè)微透鏡陣列基底（１０６），其包括沿著微透鏡的表面和對(duì)著微透鏡表面的基底的表面集成的多個(gè)微透鏡。然后，接收并保持第一光接收器的至少一部分，第一光接收器設(shè)置成接收來自至少一個(gè)集成的微透鏡的光束。再將來自光源的至少一束光照射到多個(gè)單根光纖中的至少一根上。然后，調(diào)整微透鏡陣列基底（１０６）和光纖陣列塊（１０４）中至少一個(gè)的相對(duì)位置，使第一光接收器接收到的光束的光功率最大。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)總體上涉及陣列式光纖準(zhǔn)直器，尤其是涉及制作陣列式光纖準(zhǔn)直器的方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
陣列式光纖準(zhǔn)直器在光學(xué)系統(tǒng)中用的越來越多，例如，陣列式光纖準(zhǔn)直器已經(jīng)用于或建議用于連接各種光學(xué)芯片，如光學(xué)隔離器芯片和光學(xué)循環(huán)器芯片。由于最近高密的波長分割復(fù)用系統(tǒng)(DWDM)對(duì)使用陣列式光學(xué)器件的需求不斷增加，減少陣列式光學(xué)器件的成本變得越來越重要。但是，采用包括漸變折射率(GRIN)、非球面或菲涅耳微透鏡的準(zhǔn)直陣列的光學(xué)器件，其效率很大程度上依賴于給定光纖準(zhǔn)直器陣列的構(gòu)造。因此，構(gòu)造光纖準(zhǔn)直器陣列以減少光損耗非常重要。現(xiàn)在需要的是使陣列式光纖準(zhǔn)直器中的各器件校準(zhǔn)的系統(tǒng)和方法，這樣的系統(tǒng)和方法應(yīng)該是實(shí)用的，并能減少光損耗。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)主要是一種系統(tǒng)和方法，用于校準(zhǔn)陣列式光纖準(zhǔn)直器件。首先，用第一夾具安裝光纖陣列塊，陣列塊用于安放很多單束光纖。再用第二夾具安裝微透鏡陣列基底，其中沿著微透鏡表面集成了很多微透鏡，且基底表面和微透鏡表面相對(duì)。然后，用第三夾具安裝第一光接收器，安裝的位置使它至少能從一個(gè)集成微透鏡接收光束。再將至少一束光源照射到至少一束光纖中，并調(diào)整微透鏡陣列基底和光纖陣列塊的相對(duì)位置，直到第一光接收器檢測到最大光功率。最后，當(dāng)集成微透鏡輸出放的光功率達(dá)到最大時(shí)，將光纖陣列塊保持到微透鏡基底上，這樣陣列式光纖準(zhǔn)直器就完成了。該專利技術(shù)的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面詳細(xì)介紹，對(duì)熟悉該領(lǐng)域的人來說是很顯然的。經(jīng)證實(shí)，按照本專利的描述，以及后面的主張和附加圖就可以實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)。按照前面的描述就可以仿制本專利技術(shù)，主要是提供關(guān)于專利技術(shù)主張部分所定義的專利技術(shù)特征和專利技術(shù)本質(zhì)的總覽。提供的附圖便于深入理解，也是本專利技術(shù)規(guī)格的一部分，附圖列出了本專利技術(shù)的多項(xiàng)特征和具體實(shí)現(xiàn)，以及有關(guān)本專利技術(shù)的原理和操作的說明。附圖說明圖1是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的陣列式光學(xué)器件的透視圖；圖2A-2C是根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的校準(zhǔn)光纖陣列塊和微透鏡陣列基底的布置示意圖；圖3是對(duì)于一對(duì)陣列式光纖準(zhǔn)直器，作為間距函數(shù)的耦合損耗曲線圖，根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例，陣列式光纖準(zhǔn)直器的各部件通過單模準(zhǔn)直(SMC)光纖法和步進(jìn)法被校準(zhǔn)；圖4是根據(jù)本專利技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例，用來使光纖陣列塊和微透鏡陣列基底校準(zhǔn)的設(shè)置的方塊圖；圖5是使用SMC光纖法、步進(jìn)法和反射鏡法、作為間距函數(shù)的耦合損耗曲線圖；圖6是對(duì)于圖4的設(shè)置，耦合損耗作為時(shí)間的函數(shù)而增加的曲線圖；圖7是圖4中的反射鏡和光纖陣列塊相對(duì)于微透鏡陣列基底運(yùn)動(dòng)的俯視圖；圖8是根據(jù)本專利技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例，用來使陣列式光纖準(zhǔn)直器的各組件校準(zhǔn)的設(shè)置的方塊圖；圖9是對(duì)于用圖8的設(shè)置構(gòu)建的多個(gè)準(zhǔn)直器對(duì)，作為距離函數(shù)的耦合損耗曲線圖；圖10是陣列式光纖準(zhǔn)直器的示意圖，該陣列式光纖準(zhǔn)直器使用了一個(gè)傾斜啞模塊(dummy blaock)，該啞模塊有一個(gè)斜面和微透鏡陣列基底的斜面結(jié)合；圖11是陣列式光纖準(zhǔn)直器的側(cè)視圖，該陣列式光纖準(zhǔn)直器使用了一個(gè)帶凹坑的啞模塊，用來放置凸微透鏡或衍射微透鏡；圖12是陣列式光纖準(zhǔn)直器的側(cè)視圖，該陣列式光纖準(zhǔn)直器包括一個(gè)和準(zhǔn)直器一起使用的、具有傾斜背面的啞模塊，該準(zhǔn)直器能夠得到偏離微透鏡光軸幾度的準(zhǔn)直光束。具體實(shí)施例方式圖1示出了一個(gè)陣列式光纖器件100，包括第一陣列式光纖準(zhǔn)直器102，和第二陣列式光纖準(zhǔn)直器112。第一陣列式光纖準(zhǔn)直器102包括第一光纖陣列塊104，其保持有多根光纖101和第一微透鏡陣列基底106。第一微透鏡陣列基底106包括了多個(gè)集成在微透鏡表面的微透鏡。第二陣列式光纖準(zhǔn)直器112包括第二光纖陣列塊114，其保持有第二多根光纖111和第二微透鏡陣列基底116。第二微透鏡陣列基底116包括了多個(gè)集成在微透鏡表面的微透鏡。一個(gè)光學(xué)芯片108(如隔離器芯片、循環(huán)器芯片、過濾器等)，保持在基底120上形成的槽118內(nèi)。第一陣列式光纖準(zhǔn)直器102和第二陣列式光纖準(zhǔn)直器114都結(jié)合到基底120上(例如通過粘結(jié)劑)，這樣，在校準(zhǔn)后，第一陣列式光纖準(zhǔn)直器102和第二陣列式光纖準(zhǔn)直器114相對(duì)地并也相對(duì)于芯片108固定。看圖2，該圖示出了光纖陣列塊202和一個(gè)微透鏡陣列基底206的校準(zhǔn)過程，光纖陣列塊202保持有多根光纖201(例如8根)。光纖201耦合到光源214上。該光源優(yōu)選地能夠?yàn)槊扛饫w201提供光束。另外，光源214也可以只在各個(gè)端部給光纖201提供光束。如圖2A所示，第一夾具203用于接收并保持塊202，并結(jié)合到自動(dòng)校準(zhǔn)器220，以使塊202相對(duì)于基底206和單模準(zhǔn)直(SMC)光纖210移動(dòng)起來更容易。基底206由第二夾具205接收和保持。第二夾具205將基底206結(jié)合到自動(dòng)校準(zhǔn)器220。通過自動(dòng)校準(zhǔn)器220能方便地移動(dòng)基底206。SMC光纖210耦合到接收器212，并由夾具207接收和保持。對(duì)塊202和基底206進(jìn)行相對(duì)調(diào)整，以從每個(gè)光纖201和相應(yīng)的微透鏡獲得最大光功率，這可以從接收器212(經(jīng)過SMC光纖210)看到。可以理解，要想在塊202的多根光纖201和基底206上的微透鏡之間獲得最佳校準(zhǔn)效果，需要由自動(dòng)校準(zhǔn)器220進(jìn)行精確分度。一旦獲得期望的校準(zhǔn)，將塊202固定(例如用光學(xué)膠)在基底206上，形成最終的陣列式光纖準(zhǔn)直器230。該陣列式光纖準(zhǔn)直器230可用于圖2B的過程。如圖2B所示，將準(zhǔn)直器230中的多根光纖201耦合到接收器212。然后將準(zhǔn)直器230通過夾具209結(jié)合到自動(dòng)校準(zhǔn)器220上。夾具209是用來接收和保持準(zhǔn)直器230的。光源214然后耦合到保持在光纖陣列塊232中的多根光纖231。光纖陣列塊232然后通過夾具203結(jié)合到自動(dòng)校準(zhǔn)器220上。然后微透鏡陣列基底236通過夾具205接到自動(dòng)校準(zhǔn)器220。然后塊232和基底236由自動(dòng)校準(zhǔn)器220移動(dòng)，以使通過保持在塊232中的光纖231和基底236中的微透鏡傳輸?shù)墓夤β首畲螅@可以通過準(zhǔn)直器230由接收器212檢測到。如圖2C所示，獲得最大的光功率后，塊232(例如通過光學(xué)膠)固定到形成另外一個(gè)準(zhǔn)直器250的基底236上。如圖2C所示，準(zhǔn)直器250利用夾具209耦合到自動(dòng)校準(zhǔn)器220，并經(jīng)過多根光纖231耦合到光接收器212。一個(gè)光纖陣列塊262可保持多根光纖261并耦合到光源214。然后光纖陣列塊262經(jīng)過接收和保持塊262的夾具203結(jié)合到自動(dòng)校準(zhǔn)器220。基底266通過夾具205結(jié)合到自動(dòng)校準(zhǔn)器220。夾具205是用來接收和保持基底266的。與圖2B的過程相似，塊262和基底266互相校準(zhǔn)以使通過基底266上的微透鏡的光功率最大化，這可以通過準(zhǔn)直器250由光接收器212看到。按照如上所述的過程，一個(gè)已完成的準(zhǔn)直器可用來校準(zhǔn)下一個(gè)微透鏡陣列基底，用下一個(gè)光纖陣列塊產(chǎn)生下一個(gè)準(zhǔn)直器。圖3顯示的是如上所述使用SMC調(diào)整過程和步進(jìn)調(diào)整過程完成的兩個(gè)準(zhǔn)直器的耦合損耗曲線。如圖3所示，使用SMC光纖校準(zhǔn)的一校準(zhǔn)直器的最小耦合損失約1.5dB，其中一個(gè)準(zhǔn)直器距離另外一個(gè)用相同方向校準(zhǔn)的準(zhǔn)直器5-6毫米。當(dāng)完成的準(zhǔn)直器距離另外一個(gè)準(zhǔn)直器5-6毫米時(shí)，用前面完成的準(zhǔn)直器去校準(zhǔn)下一個(gè)已完成的準(zhǔn)直器，可以減少0.6dB。但是，如果不是采用非常完美的主準(zhǔn)直器，仍有可能對(duì)不準(zhǔn)，因此頭兩三個(gè)準(zhǔn)直器肯定要被廢棄。進(jìn)一步說，通過檢測準(zhǔn)直光束的校準(zhǔn)過程對(duì)X、Y和Z本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種主動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，用于主動(dòng)校準(zhǔn)陣列式光纖準(zhǔn)直器的各部件，該主動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)包括：自動(dòng)校準(zhǔn)器；第一夾具，用于接收、保持光纖陣列塊，并將光纖陣列塊結(jié)合到自動(dòng)校準(zhǔn)器，光纖陣列塊接收和保持了多個(gè)單根光纖；第二夾具，用于接收、保持 微透鏡陣列基底，并將微透鏡陣列基底結(jié)合到自動(dòng)校準(zhǔn)器，微透鏡陣列基底包括沿一個(gè)微透鏡表面和與該微透鏡表面相對(duì)的基底表面集成的多個(gè)微透鏡；第三夾具，用于接收、保持第一光接收器的至少一部分并將該第一光接收器的至少一部分結(jié)合到自動(dòng)校準(zhǔn)器，其 中，第一光接收器定位成能夠接收來自至少一個(gè)集成微透鏡的光束；光源，提供至少一束光給至少一根單束光纖，其中，自動(dòng)校準(zhǔn)器調(diào)整微透鏡陣列基底與光纖陣列塊中至少一個(gè)的相對(duì)位置，以使第一光接收器接收的光功率最大，當(dāng)集成微透鏡提供的光功率達(dá)到最 大值時(shí)，將光纖陣列塊固定到微透鏡陣列基底上，這樣就形成了最終的陣列式光纖準(zhǔn)直器。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：菊池壽郎，水嶋康之，高橋裕樹，竹內(nèi)善明，
申請(專利權(quán))人：大崎電氣工業(yè)株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]