一种球状透镜（１８），通过把一般均匀玻璃透镜坯棒熔合到光纤（２０）的末端，加热并且拉伸透镜坯棒来把它分成两部段，并且这部段结合到限定锥形端部的光纤，并且在软化点以上的温度加热透镜坯棒，这样来形成球状透镜（１８）。透镜坯棒由４克分子百分比硼硅酸盐玻璃制造，该玻璃的软化点小于光纤（１２）的纤芯的软化点。透镜元件限定了邻近光纤的颈部（１６），其横截面线度基本上大于光纤（１２）的直径，但是基本上小于球状透镜（１８）的直径。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及用于在光学元件中准直或聚焦横移自由空间的光束的光波导透镜，并且特别涉及在光纤末端形成的球面透镜。在利用光的自由空间传送的光学元件中(有时称作微光元件)，光束常常把来自光纤暴露端的光扩展和准直到近似平行的光，或相反地，把已扩展的光束聚焦进入更窄的能够以所需的入射角度注射到光纤末端的光束。虽然在存在或进入光纤的光束上也可以进行其它功能的操作，但准直和聚焦是在微光元件中最常遇到的功能。为了完成光通信在所需的技术要求内准直或聚焦功能，拥有径向渐变折射率分布的柱面型渐变折射率(GRIN)透镜已成为最普遍的常规元件。但是，市场上买得到的GRIN透镜昂贵，难以制造，并且在安装，对准和调整光学元件中有一些缺点。已知道几种其它的制造准直或聚焦透镜的方法。轴向GRIN透镜，有球面和非球面透镜表面的铸模聚合物和玻璃透镜，合成或复合的透镜元件，由诸如热扩展或扩散的工艺形成的有集成透镜的光纤，和在这许多替换物中的球面透镜。一种制造较大直径准直或会聚透镜的方法，该透镜附在光纤的端部，包括烧熔圆柱状玻璃棒到光纤的端部，并且在玻璃棒的软化点以上加热玻璃棒，这样表面张力在球面透镜上形成了粘性熔化玻璃。所形成的透镜将通常有与光纤相同直径的圆柱状部分，以及有较大直径球状部分。离开光纤端部的光束将根据材料的折射率的比率延伸到透镜的圆柱状部分，并且通过球形部分连续地延伸直到在球状透镜表面和周围空气间的交界面被折射。延伸或准直的光束大致是与透镜表面的工作距离平行的光线，但事实上当与透镜表面的初始位移增加时，具有一逐步减小的束腰(bean waist)区域。根据这个技术制作的球状光纤透镜提供通过高斯扩散从单模光纤的标准125μm直径的10μm纤芯到有200μm的曲率半径的透镜出射表面的直径大约80μm扩展光束的光束扩展，并且在距透镜表面.65mm位置的束腰位置光束转换到大约30μm的光束直径。对于具有曲率半径高到大约350μm的球状光纤透镜，对于距透镜表面大约4.5mm的束腰，(即在中间放置有含有光学元件的光学装置的一对准直透镜间的分开距离是9mm，)可以得到可达大约120μm的光束直径。在另一个方面，本专利技术是一种光波导透镜，它包括光波导和普通球状透镜元件，其中在距离与束腰相当的球状透镜元件表面位置测量到的从球面透镜元件投射的光束模场直径或光束直径大于100μm。本专利技术另外的方面是一种光波导透镜，它包括光波导和附在光波导上的普通球状透镜元件，该普通球状透镜是由软化点小于光波导纤芯的玻璃制的。在另一个方面，本专利技术是一种光波导透镜，它包括光波导和附在光波导上的普通球状透镜元件，该普通球状透镜由硼硅酸盐玻璃，特别是4克分子百分比硼硅酸盐玻璃来制作的。本专利技术的另一个方面是制作光波导透镜的方法，包括以下步骤，提供光波导，提供限定的横截面线度基本上大于光波导直径的透镜坯棒，把透镜坯棒熔合到光波导，在透镜坯棒的软化点以上加热部分透镜坯棒，施加张力到透镜坯棒直到它分离来形成一段连接到波导的具有锥形的末端部分，并且在软化点以上加热透镜坯棒的锥形末端部分，这样球状透镜部分与光波导的轴线形成为一直线，并且通过它传输光束，光波导透镜限定了布置在光波导和球状透镜部分之间的颈部，颈部的横截面线度基本上大于光波导的直径并且基本上小于球状透镜部分的直径。本专利技术的另一个方面是使用光波导透镜制造光学元件的方法，包括以下步骤，即提供包括光波导的光纤，横截面线度基本上大于光波导直径的颈部，并且普通球状透镜部分，它的直径基本上大于颈部的横截面线度，相对光学装置放置光纤，这样光束不是从光纤透镜传送到光学装置就是从光学装置传送到光纤透镜，或两个方向都可并且相对于光学装置固定光纤透镜。本专利技术的另外方面是制造光波导透镜组的方法，包括步骤，即提供光波导，提供限定中心孔径和端部表面的套圈，通过中心孔径插入光波导使得暴露出光波导末端，形成包括了在光波导末端的普通球状部分的透镜元件，通过中心孔径拉回光波导直到至少一部分透镜元件接触套圈的端部表面，并且确保光波导的位置对住套圈。本专利技术的另一个方面是制造各自有延伸的安装杆的多个一般球状透镜，包括以下步骤，提供形成多个透镜的玻璃材料的伸长杆，通过在软化点以上加热玻璃材料在伸长杆的末端形成球状透镜，这样一部分伸长杆部分由于玻璃材料的表面张力形成球状透镜，从伸长杆的保持部分分离球状透镜和连接其上的一部分伸长杆，这样连接到球状透镜的部分形成球状透镜的安装杆，并且重复形成步骤和分离步骤来制造有伸长的安装杆的多个球状透镜。本专利技术的另一个方面是一种抽运复用器，它把来自抽运光源的第一光学信号和来自传输光波导的第二光学信号结合到普通的光波导中，光波导包括第一输入波导和第二输入波导，它们的端部各自光学连接到一个抽运光源和传输玻导，布置双折射材料这样第一和第二输入波导的端部对着双折射材料的第一表面，并且输出波导光学耦合到普通的光波导并且对着双折射材料的第二表面，其中第一输入波导，第二输入波导，或输出波导中的至少一个有在端部上形成的一般球状透镜。本专利技术的另外特性和优点将在下面的详细描述中描述，普通技术人员将从在这里描述的专利技术或实施本专利技术来理解，描述内容包括下面的详细描述，权利要求，和附图。可以理解上面的
技术实现思路
和下面的详细描述只是本专利技术的实施例，目的是为理解本专利技术所要求的特点和特性提供概要或框架。附图包含在其中，提供对本专利技术的进一步理解，并且合并和组成这个说明书的一部分。附图示出了本专利技术的各种实施例，并且和描述一起用于解释本专利技术的原则和操作。附图说明图1是示出本专利技术光波导透镜的第一个实施例的显微图，其中单一的光波导熔接到有颈部和球状透镜部分的透镜元件，颈部的横截面线度基本大于光波导的直径；图2是示出本专利技术光波导透镜的替换实施例的显微图，其中一对间隔开的光波导熔接到透镜元件，类似地，颈部的横截面线度基本上大于各个光波导的直径或它们的组合直径；图3是示出本专利技术光波导透镜的替换实施例的显微图，其中一对平行连接的光波导沿着限制的直径部分熔接一起并且光学耦合到透镜元件，类似地，颈部的横截面线度基本上大于各个光波导的直径或约束直径部分；图4是示出在图1中描绘的实施例的光波导透镜显微图，其中光波导直径大约125μm，颈部的横截面线度大约200μm，透镜元件的球状部分直径大约400m，并且在光束束腰处测量的投射光束的模场直径大约50-100μm；图5是示出在图1中描绘的实施例的光波导透镜显微图，其中光波导直径大约125μm，透镜元件颈部的横截面线度大约200μm-250μm，透镜元件的球状部分直径大约1mm数量级，并且在光束束腰处测量的投射光束的模场直径大约100-250μm；图6是示出在图1中描绘的实施例的光波导透镜显微图，其中光波导直径大约125μm，透镜元件颈部的横截面线度大约200μm-300μm，透镜元件的球状部分直径大约2mm数量级，并且在光束束腰处测量的投射光束的模场直径大于300μm；图7是用于估计透镜元件14的几何值的在图1中示出的实施例的光波导透镜图；图8是示出在图1中描绘实施例的光波导透镜图，示出在颈部和球状透镜部分中从光波导延伸的光束，在球状透镜表面折射，并且传输光束直径会聚到束腰上；图9是示出在图1中实施例的一对光波导透镜图，其中光束本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光波导透镜，用于准直或聚焦光束，当光通过光波导透镜传输到自由空间时光束有在束腰处测量的模场直径，其特征在于，光波导透镜包括： 光波导，有光传输的端部和直径；以及 透镜元件，连接到量从光波导的端部延伸，透镜元件有颈部和一般的球状透镜部分，颈部有基本上大于光波导直径的横截面线度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：VA巴哈加瓦吐拉，J希默尔赖克，L乌克兰克兹依克，GE威廉姆斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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