光纤耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种适于耦合二光纤的光纤耦合器，包含一基座以及一透镜。基座具有一容置腔以及二通光孔。二通光孔分别连接于容置腔的相对二侧。透镜位于容置腔内并介于二通光孔之间。二光纤适于分别设置于透镜的相对二侧并分别对准于二通光孔，且二光纤的核心与透镜的光轴重合。每条光纤的数值孔径为NA，每条光纤的出光端与透镜的中心点之间于光轴上的距离为D，透镜的光学有效直径为H，光线自光纤经过透镜时最大锥角的一半为θ，透镜的焦距为f，其满足θ＝sin

【技术实现步骤摘要】
光纤耦合器
本专利技术关于一种光学耦合器，特别是一种用于耦合两条光纤的光纤耦合器。
技术介绍
光纤耦合器是用于光信号传送的光被动元件，其功用是将两条光纤的端面精密对接起来，以使从位于发射端的光纤发出的光信号尽可能完整地耦合到位于接收端的另一条光纤中。对于高功率光纤的耦合，如果光纤端面对接不良，就会降低光耦合效率。此时，光纤端面在传输光信号时非常容易因为表面不平整或留有粉尘颗粒而使光信号的能量转变成热量，进而烧毁光纤端面附近的光纤核心。因此，提高光耦合效率对于光纤耦合器的设计有举足轻重的影响。在现有的光纤耦合程序中，多采用熔接方式来接合两条光纤的端面。然而，采用熔接方式需要昂贵的熔接设备与复杂的熔接制程，并且光纤熔接的位置非常脆弱，必须通过额外元件保护以避免毁损。此外，若要更换光纤或仅进行光纤检测就必须切断两条光纤，并于之后再次熔接，不仅缺乏弹性，同时也增加作业风险。另一种对接方式则是将发射端的光纤发出的光线转为平行光后再汇聚到接收端的光纤，虽然这种对接方式不需要熔接光纤，但是对于光纤接头在轴向方向与径向方向上的制造公差与组装公差非常敏感，因此若要达到高光耦合效率，光纤与接头的相对位置的精确度要求非常严苛，使得调整难度非常高。同时，采用这种对接方式的光纤耦合器体积过大，应用范围受到很大限制。
技术实现思路
鉴于以上的问题，本专利技术揭露一种光纤耦合器，有助于解决现有光纤耦合器在光纤对接方式上有高成本、复杂制程、对公差高敏感度以及体积过大等问题。本专利技术所揭露的光纤耦合器适于耦合二光纤。光纤耦合器包含一基座以及一透镜。基座具有一容置腔以及二通光孔。二通光孔分别连接于容置腔的相对二侧。透镜位于容置腔内并介于二通光孔之间。二光纤适于分别设置于透镜的相对二侧并分别对准于二通光孔，且二光纤的核心与透镜的光轴重合。每条光纤的数值孔径为NA，每条光纤的出光端与透镜的中心点之间于光轴上的距离为D，透镜的光学有效直径为H，光线自光纤经过透镜时最大锥角的一半为θ，透镜的焦距为f，其满足下列条件：θ＝sin-1(NA)；以及D＝2f＝H/(2*tanθ)。本专利技术另揭露的光纤耦合器适于耦合二光纤。光纤耦合器包含一外壳以及一透镜。外壳具有一容置腔以及二通光孔。二通光孔分别连接于容置腔的相对二侧。透镜位于容置腔内并介于二通光孔之间。二光纤适于分别设置于透镜的相对二侧并分别对准于二通光孔，且二光纤的核心与透镜的光轴重合。每条光纤的数值孔径为NA，每条光纤的出光端与透镜的中心点之间于光轴上的距离为D，透镜的光学有效直径为H，光线自光纤经过透镜时最大锥角的一半为θ，透镜的焦距为f，其满足下列条件：θ＝sin-1(NA)；以及D＝2f＝H/(2*tanθ)。根据本专利技术所揭露的光纤耦合器，其可用于耦合两条光纤。其中，每条光纤的数值孔径为NA，每条光纤的出光端与透镜的中心点之间于光轴上的距离为D，透镜的光学有效直径为H，光线自光纤经过透镜时最大锥角的一半为θ，透镜的焦距为f，其满足条件式θ＝sin-1(NA)以及D＝2f＝H/(2*tanθ)。藉此，采用具备简单制程与低制造成本优势的元件配置方式即能达到两条光纤的高光耦合效率。同时，由于两条光纤没有加工熔接在一起，因此容易拆卸更换，在使用上有更好的便利性。另外，在条件式D＝2f＝H/(2*tanθ)当中，光纤的出光端与透镜的中心点之间于光轴上的距离等于两倍的透镜的焦距。由于将出光端配置于两倍透镜的焦距位置，有助于在维持光纤耦合器符合小型化需求同时增加景深，因此当光纤设置于光纤耦合器时，能容许较多的组装公差，不会因为光纤装配后的位置与预定位置有些微的偏差就大幅降低光耦合效率。以上的关于本揭露内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本专利技术的精神与原理，并且提供本专利技术的专利申请范围更进一步的解释。附图说明图1A为根据本专利技术第一实施例的光纤耦合器的剖切示意图。图1B为图1A的光纤耦合器的分解示意图。图1C为用图1A的光纤耦合器耦合两条光纤的示意图。图2为根据本专利技术第二实施例的光纤耦合器的剖切示意图。图3A为根据本专利技术第三实施例的光纤耦合器的分解示意图。图3B为图3A的光纤耦合器耦合的剖切示意图。图4为根据本专利技术第四实施例的光纤耦合器的剖切示意图。图5为根据本专利技术第五实施例的光纤耦合器的剖切示意图。图6为根据本专利技术第六实施例的光纤耦合器的分解示意图。其中，附图标记：1光纤耦合器2光纤21出光端10基座110中央座体120侧座体121通光孔122止挡面123锥形内壁面130容置腔140组装槽20透镜30、30”外壳310第一壳件311组装槽311a凸缘3111止挡面312第一锁合部313第一导引斜面320第二壳件321组装槽321a凸缘3211止挡面322第二锁合部323第二导引斜面310”壳件320”容置腔311”通光孔312”组装槽313”止挡面A1锥形内壁面的延伸方向B光锥C透镜的中心点D光纤出光端与透镜中心点之间于光轴上的距离f透镜的焦距H透镜的光学有效直径NA光纤的数值孔径O1通光孔的中心O2组装槽的中心轴O3光纤的核心L光轴θ最大锥角的一半具体实施方式以下在实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本专利技术的观点，但非以任何观点限制本专利技术的范畴。请同时参照图1A和图1C。图1A为根据本专利技术第一实施例的光纤耦合器的立体示意图。图1B为图1A的光纤耦合器的分解示意图。图1C为用图1A的光纤耦合器耦合两条光纤的示意图。在本实施例中。光纤耦合器1包含一基座10、一透镜20以及一外壳30。基座10包含一中央座体110以及二侧座体120，并且二侧座体120分别连接于中央座体110的相对二侧。二侧座体120分别具有一通光孔121、一止挡面122以及一锥形内壁面123。通光孔121位于二止挡面122，并且通光孔121连接于锥形内壁面123。中央座体110与二侧座体120共同形成一容置腔130。二通光孔121分别连接于容置腔130的相对二侧，并且锥形内壁面123形成部分容置腔130。在图1B中，分别参照所绘示的基座10的二侧座体120，其中容置腔130于锥形内壁面123的截面积沿朝向通光孔121的方向逐渐变小。换句话说，锥形内壁面123的锥顶部分较靠近止挡面122，其锥底部分较靠近中央座体110，并且通光孔121连接于锥形内壁面123的锥顶部分。透镜20位于容置腔130内并介于二通光孔121之间。详细来说，透镜20固定于基座10的中央座体110，透镜20介于二锥形内壁面123之间，并且二通光孔121的中心O1与透镜20的光轴L重合。在本实施例中，基座10与透镜20一体成型而共同构成一座透明材质的模铸成型(MoldCasting)件，但本专利技术并不以此为限。在其他实施例中，基座与透镜是独立的二元件，并且透镜可通过组装方式设置于基座的容置腔内。基座10与透镜20皆设置于外壳30内。详细来说，外壳30包含相连的一第一壳件310以及一第二壳件320。第一壳件310具有一组装槽311以及至少一第一锁合部312，且第二壳件320具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤耦合器，其特征在于，适于耦合二光纤，该光纤耦合器包含一基座以及一透镜，该基座具有一容置腔以及二通光孔，该二通光孔分别连接于该容置腔的相对二侧，该透镜位于该容置腔并介于该二通光孔之间，该二光纤适于分别设置于该透镜的相对二侧并分别对准于该二通光孔，且该二光纤的核心与该透镜的光轴重合；其中，每一该二光纤的数值孔径为NA，每一该二光纤的出光端与该透镜的中心点之间于光轴上的距离为D，该透镜的光学有效直径为H，光线自该光纤经过该透镜时最大锥角的一半为θ，该透镜的焦距为f，其满足下列条件：θ＝sin

【技术特征摘要】
2016.12.02 TW 1051400031.一种光纤耦合器，其特征在于，适于耦合二光纤，该光纤耦合器包含一基座以及一透镜，该基座具有一容置腔以及二通光孔，该二通光孔分别连接于该容置腔的相对二侧，该透镜位于该容置腔并介于该二通光孔之间，该二光纤适于分别设置于该透镜的相对二侧并分别对准于该二通光孔，且该二光纤的核心与该透镜的光轴重合；其中，每一该二光纤的数值孔径为NA，每一该二光纤的出光端与该透镜的中心点之间于光轴上的距离为D，该透镜的光学有效直径为H，光线自该光纤经过该透镜时最大锥角的一半为θ，该透镜的焦距为f，其满足下列条件：θ＝sin-1(NA)；以及D＝2f＝H/(2*tanθ)。2.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该透镜固定于该基座，且该二通光孔的中心与该透镜的光轴重合。3.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该基座更具有二止挡面，该二通光孔分别位于该二止挡面，每一该二止挡面与该透镜的中心点之间的距离等于每一该二光纤的出光端与该透镜的中心点之间于光轴上的距离，且该二光纤适于分别抵靠于该二止挡面。4.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该透镜与该基座为一体成型。5.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该基座包含一中央座体以及二侧座体，该二侧座体分别连接于该中央座体的相对二侧，该中央座体与该二侧座体共同形成该容置腔，该二侧座体分别具有该二通光孔，且该透镜固定于该中央座体。6.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该基座更具有形成部分该容置腔的二锥形内壁面，该二通光孔分别连接于该二锥形内壁面，该透镜介于该二锥形内壁面之间，该二通光孔分别位于该二锥形内壁面的一端，该容置腔于该锥形内壁面的截面积沿朝向该通光孔的方向逐渐变小，该锥形内壁面的延伸方向与该透镜的光轴之间的夹角实质上等于光线自该二光纤经过该透镜时最大锥角的一半。7.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该基座更具有二组装槽，该二组装槽分别连接于该二通光孔，每一该二组装槽的中心轴实质上平行于该透镜的光轴，该二光纤适于分别插设于该二组装槽而分别对准于该二通光孔。8.根据权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，更包含一外壳，该基座设置于该外壳内，该外壳具有分别连接于该二通光孔的二组装槽，每一该二组装槽的中心轴实质上平行于该透镜的光轴，该二光纤适于分别插设于该二组装槽而分别对准于该二通光孔。9.根据权利要求8所述的光纤耦合器，其特征在于，该外壳更具有二止挡面，该二止挡面分别对应该二组装槽，每一该二止挡面与该透镜的中心点之间的距离等于每一该二光纤的出光端与该透镜的中心点之间于光轴上的距离，且该二光纤适于分别抵靠于该二止挡面。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：廖子毅，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71