一种阵列式光纤准直器制造技术

本发明专利技术属于光通信技术领域，并公开了一种阵列式光纤准直器，其由单模光纤阵列和离轴抛物面反射镜阵列共同构成，其中各个单模光纤的光纤断面端口被设置为在与其对应的离轴抛物面反射镜的焦点位置，由此用于将光束输入至反射镜阵列；各个离轴抛物面反射镜则分别对来自单模光纤的光线执行准直，由此实现统一准直的功能。本发明专利技术还公开了采用光固化模压成型路线制备离轴抛物面反射镜的方案，相比现有技术如采用微透镜阵列，该基于精密模压成型的反射镜阵列光纤准直器具备成本明显降低、耦合效率更好、准直光束质量好，无色差等优点，因而尤其适用于各类高性能选择开关之类的应用场合。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列式光纤准直器
本专利技术属于光通信
，更具体地，涉及一种阵列式光纤准直器，其基于离轴抛物面形式的反射镜来对发散光束执行准直，并具备耦合效率高、光束质量好、无色差和成本低、便于制备等优点。
技术介绍
在光通信领域，经常需要到准直器阵列之类对其器件，以便对单模光纤的输出进行准直。目前，在光交叉开关、波长选择开关等设备中，通常使用的准直器一般是透射型准直器，尽管它们也能够起到对光纤光束的准直功能，但实践中发现光束准直效率仍不够理想；此外更重要的是，这类微透镜通常由玻璃晶圆通过干法刻蚀工艺制备，其关键光学表面性能譬如粗糙度、面型等均质量难于满足高标准的需求，同时存在制备成本非常昂贵、制备过程质量难于控制等多个技术问题。相应地，本领域亟需对此作出进一步的研究改进，以便更好地满足日益增长的新一代光通信应用需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上不足之处和改进需求，本专利技术提供了一种阵列式光纤准直器，其中不仅将作为关键组件的透镜设定为离轴抛物面反射镜的构造形式，而且还进一步对其采取了基于树脂复合材料和模压成型技术的新型制备路线，相应既有效解决了现有光纤准直器阵列生产成本高、存在一定像差等问题，还能够通过离轴抛物面反射镜的高自由度加工方式显著提高了光纤准直器的综合性能，因而尤其适用于高效能波长选择开关之类的应用场合。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种阵列式光纤准直器，其特征在于，该阵列式光纤准直器由光纤阵列和反射镜阵列共同构成，其中：所述光纤阵列包括多个呈阵列布置的单模光纤，所述反射镜阵列包括多个同样呈阵列布置的离轴抛物面反射镜且与所述单模光纤保持一一对应；各个单模光纤的光纤断面端口被设置为与其对应的离轴抛物面反射镜的焦点位置，由此用于将光束输入至所述反射镜阵列；所述反射镜阵列的各个离轴抛物面反射镜分别对来自所述单模光纤的光线执行准直，由此实现将所述光纤阵列的光束执行统一准直的功能。作为进一步优选地，对于各个所述离轴抛物面反射镜而言，其优选由光固化树脂通过模压方式制成，并且具备任意自由曲面形状。作为进一步优选地，所述离轴抛物面反射镜优选采用以下方式来制备：(i)首先，优选玻璃基底并采用等离子体清洗基底表面；接着，根据离轴抛物面反射镜的面型特征，加工获得对应的精密模压模具；(ii)在常温条件下向所述基底涂覆适量的光固化树脂，并将所述精密模压模具与所述基底保持对置地放于所述光固化树脂上，平缓施压使得光固化树脂挤出，相应完全由所述光固化树脂材料来模压形成所需的离轴抛物面反射镜面型，然后对其执行光固化处理；(iii)固化后所形成的树脂材料层在完成脱模后，在其表面通过真空镀膜方式均匀镀上金属反射膜或者多层介质反射膜，由此获得最终的离轴抛物面反射镜产品。作为进一步优选地，所述精密模压模具优选采用单点金刚石机床进行加工获得，并且其呈现具备多个凸形的剖面。作为进一步优选地，所述凸形被设计为离轴抛物面的构造，并且其数量与所述单模光纤的数量保持一致。作为进一步优选地，离轴抛物面反射镜阵列的周期长度优选为100微米～500微米，并与相应光纤阵列中的光纤排列周期长度保持一致。作为进一步优选地，所述光固化树脂优选为UV胶，并直接通过施加紫外线照射来固化成型。作为进一步优选地，所述对于所述完成固化后形成的UV胶层而言，其厚度优选为10微米～100微米；对于所述真空镀膜处理而言，其优选在完成固化后所形成的UV胶层的最外侧镀上金膜，并且其厚度优选设定为100纳米～200纳米。作为进一步优选地，所述精密模压模具的表面层优选由镍金属材质制成。作为进一步优选地，对于完成固化后所形成的树脂材料层而言，其厚度优选为10微米～100微米。作为进一步优选地，所述金属反射膜的厚度优选为100纳米～200纳米。作为进一步优选地，上述阵列式光纤准直器优选用于波长选择开关系统。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1、本专利技术不仅可利用离轴抛物面反射镜来获得更高效率的耦合，而且较多的实际测试表明，执行准直处理的光束质量好，色差小，优于现有的类似产品；本专利技术中还专门根对所包含的关键光学元件之一也即反射镜片采取了新的基于树脂复合材料和模压成型技术，相应既有效解决了现有生产成本高、存在一定像差和光路复杂等问题，而且还通过离轴抛物面反射镜面型的高自由度加工方式显著提高了适用面；此外，得益于模压成型技术，从相同模具生产的光学镜片具有较高的外形尺寸一致性，因而在装配过程中可以降低调整难度，可以显著降低生产成本并提高生产效率。2、区别于传统玻璃镜片需要反复测量和修正的复杂生产过程，该树脂镜片生产成本较低，可以通过复制快速生产，且生产出的镜面形貌具有较好的一致性。此外，得益于复合结构，即该树脂薄层依附于热膨胀系数较小的基底(优选为玻璃材料)，使得这种树脂复合曲面反射镜片具有较好的温度稳定性，可以满足各类高效能准直器的复杂性能要求；3、此外，本专利技术通过采用模压成型的技术生产，使得离轴抛物面反射镜片的形貌尺寸具有高度的一致性，有利于生产过程中快速倒模生产；传统研磨工艺生产的镜片误差相对较大，使得装配过程中需要通过微调其位置以达到预期的光学性能，不但耗时耗工，也需要定制昂贵的机械调整平台和测量设备来实现调整，不利于低成本、大批量生产。采取了模压成型技术后，镜片的外形尺寸具有较好的一致性，在定位工具的辅助下可达到免调整或微调整即可满足光路的要求，从而实现快速装配，大幅度降低设备投入成本和提高生产效率，并可实现大规模生产，生产过程良品率高；4、按照本专利技术的阵列式光纤准直器对不同波段的光具有相同准直效果，色散效应极小，同时具备耦合效率高，光束质量好，色差小等优秀的综合性能，因而尤其适用于高效能波长选择开关之类的应用场合。附图说明图1是用于示范性显示按照本专利技术所构建的阵列式光纤准直器的整体构造示意图；图2是按照本专利技术的用于制备离轴抛物面反射镜的工艺过程示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-光纤阵列2-反射镜阵列3-基底4-精密模压模具5-光固化树脂6-金属反射膜或多层介质反射膜具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1是用于示范性显示按照本专利技术所构建的阵列式光纤准直器的整体构造示意图。该阵列式光纤准直器由光纤阵列1和反射镜阵列2共同构成，其中光纤阵列用于输入光束，反射镜阵列2则对所输入的光束执行准直处理。下面将对其组件逐一进行具体解释说明。如图1所示，光纤阵列1包括多个呈阵列布置的单模光纤，反射镜阵列2包括多个同样呈阵列布置的离轴抛物面反射镜且与所述单模光纤保持一一对应；各个单模光纤的光纤断面端口被设置为与其对应的离轴抛物面反射镜的焦点位置，由此用于将光束输入至所述反射镜阵列。反射镜阵列2包括多个完全由光固化树脂通过模压方式制成的离轴抛物面反射镜，此外还可以包括譬如玻璃制成的基底3。各个离轴抛物面反射镜分别对来自单模光纤的光线执行准直，由此实现将所述光纤阵列1的光束执行统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列式光纤准直器，其特征在于，该阵列式光纤准直器由光纤阵列(1)和反射镜阵列(2)共同构成，其中：所述光纤阵列(1)包括多个呈阵列布置的单模光纤，所述反射镜阵列(2)包括多个同样呈阵列布置的离轴抛物面反射镜且与所述单模光纤保持一一对应；各个单模光纤的光纤断面端口被设置为与其对应的离轴抛物面反射镜的焦点位置，由此用于将光束输入至所述反射镜阵列；所述反射镜阵列(2)的各个离轴抛物面反射镜分别对来自所述单模光纤的光线执行准直，由此实现将所述光纤阵列(1)的光束执行统一准直的功能。

【技术特征摘要】
1.一种阵列式光纤准直器，其特征在于，该阵列式光纤准直器由光纤阵列(1)和反射镜阵列(2)共同构成，其中：所述光纤阵列(1)包括多个呈阵列布置的单模光纤，所述反射镜阵列(2)包括多个同样呈阵列布置的离轴抛物面反射镜且与所述单模光纤保持一一对应；各个单模光纤的光纤断面端口被设置为与其对应的离轴抛物面反射镜的焦点位置，由此用于将光束输入至所述反射镜阵列；所述反射镜阵列(2)的各个离轴抛物面反射镜分别对来自所述单模光纤的光线执行准直，由此实现将所述光纤阵列(1)的光束执行统一准直的功能。2.如权利要求1所述的阵列式光纤准直器，其特征在于，对于各个所述离轴抛物面反射镜而言，其优选由光固化树脂通过模压方式制成，并且具备任意自由曲面形状。3.如权利要求2所述的阵列式光纤准直器，其特征在于，所述离轴抛物面反射镜优选采用以下方式来制备：(i)首先，选取基底并采用等离子体清洗基底表面；接着，根据离轴抛物面反射镜的面型特征，加工获得对应的精密模压模具；(ii)在常温条件下向所述基底涂覆适量的光固化树脂，并将所述精密模压模具与所述基底保持对置地放于所述光固化树脂上，平缓施压使得光固化...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋五洲，徐俊杰，黄塬，
申请(专利权)人：武汉维莱特光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42