多流体透镜和包括多流体透镜的光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供允许光束导向和焦点调节的多种流体透镜构造。例如，根据本发明专利技术的一个实施例，一种流体透镜被配置以使光信号可沿着穿过由透镜的第一、第二、以及第三不混溶流体限定的第一和第二透镜表面延伸的光传播轴从透镜的输入侧传播至透镜的输出侧。相应的可调透镜表面沿不混溶流体之间的界面形成，而且外部信号能够改变那些表面的形状。因为形成透镜表面的两个透镜组件横向偏移，所以透镜的焦距和光束导向可通过改变这些表面的形状被调节。还公开了另外一些实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多流体透镜和包括多流体透镜的光学装置
技术介绍
本专利技术涉及可调流体透镜和包括可调流体透镜的光学装置。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例， 一种流体透镜被配置以使光信号可沿着穿 过由透镜的第一、第二、以及第三基本不混溶流体限定的第一和第二透镜 表面延伸的光传播轴从透镜的输入侧传播至透镜的输出侧。该透镜包括流 体容器，该流体容器被配置以使第一不混溶流体通过第二不混溶流体机械 地耦合至第三不混溶流体。相应的透镜表面沿第一、第二、以及第三不混 溶流体之间的界面形成。根据本专利技术的另一实施例，第一和第二透镜表面沿垂直于透镜的光传 播轴Z的方向JC相对于彼此偏移。第三透镜表面可沿两种叠加的不混溶流 体的界面设置，并且第一和第二透镜表面中的一个或两个可沿垂直于方向^ 和光传播轴Z的方向相对于第三透镜表面偏移。根据本专利技术的又一实施例，提供了一种光学系统，它包括根据本专利技术 的流体透镜。在该系统中流体透镜被配置成通过在传播光中产生全局光束 导向效应、改变流体透镜的焦距或者通过这两种方式引导光在系统中传播。因此，本专利技术的目的是提供针对可调流体透镜的改进设计、改进的半 导体激光器、以及结合这些透镜的其它类型的光学一机械装置。例如，在诸如分布反馈(DFB)激光器或者分布布拉格反射镜(DBR)激光器之类 的半导体激光器与诸如二次谐波产生(SHG)晶体之类的光波长转换装置 组合以形成短波长源的情况下，利用光束导向会是有利的。更具体地，通 过将例如1060 nm的DBR或DFB激光器调节至将波长转换成530 nm即可 见光谱的绿光部分的SHG晶体的光谱中心，可将SHG晶体配置成产生基 波激光信号的较高次谐波。根据本专利技术的可调透镜可被定位成将光从激光芯片引导至光波长转换装置。本专利技术的其它目的将根据在此具体化的本发 明的描述变得显而易见。附图简述本专利技术的特定实施例的以下详细描述可在结合以下附图阅读时被最好 地理解，附图中相同的结构使用相同的附图标号指示，且其中附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的串联式流体透镜的示意图； 图2是根据本专利技术的处于偏置状态的图1的串联式流体透镜的示意图； 图3是根据本专利技术的处于另一偏置状态的图1的串联式流体透镜的示 意图；图4是根据本专利技术的另一个实施例的串联式流体透镜的示意图；图5是根据本专利技术的另一个实施例的串联式流体透镜的示意图；以及图6A和6B示出包括三个透镜组件的本专利技术的实施例。详细描述首先参考图1，示出了根据本专利技术的一个实施例的流体透镜10。 一般 而言，图1中所示的流体透镜IO包括第一和第二流体透镜组件12、 14。第 一流体透镜组件12包括沿包含在透镜10的流体容器20内的第一和第二不 混溶流体21、 22的界面的第一透镜表面13。类似地，第二流体透镜组件 14包括沿包含在流体容器20内的第二和第三不混溶流体22、 23的界面的 第二透镜表面15。为了限定和描述本专利技术，应当注意的是，在本文中引用 的透镜组件"包括"透镜表面不应当解释为对表面的物理位置的限制。相反， 无论该表面的位置在何处，它都应当被理解为透镜组件的一部分。例如， 在图1和2中所示的本专利技术的实施例中，应当认为无论第一透镜表面13沿 第三不混溶流体23的方向延伸多远，该表面都将是第一透镜组件的一部分。第二不混溶流体22的折射率与第一和第三不混溶流体21、 23各自的 折射率不同，以确保第一和第二透镜表面13、 15向透镜10中引入合乎需 要的光学效应。具体地，在光信号沿从穿过第一和第二透镜表面13、 15延 伸的光传播轴从透镜10的输入侧传播至透镜10的输出侧的情况下，相应的折射率应当足够不同以在各个透镜表面处在信号中引入光学上的显著变 化。例如而不是为了限制，在包括激光芯片、波长转换装置、和根据本发 明的流体透镜10的半导体激光器的背景下，流体透镜10可沿激光芯片的光输出与PPLN波长转换晶体的输入之间的光路径定位。优选设置一对准 直透镜，且流体透镜IO在准直透镜之间的光路径的已准直部分中定位。流 体透镜IO可按照本文中所描述的方式调节，以通过将传播光相对于PPLN 晶体的输入表面重新对准、通过调节PPLN晶体的输入表面处的传播光的 焦点或同时采取这两种方法来改善激光输出与PPLN晶体之间的耦合效率。 虽然引入光信号中的变化可以是静态的，但本专利技术的多个实施例尤其适合 于通过改变光信号被重定向的角度在光学系统中产生光束导向效果。此外， 本专利技术的多个实施例尤其适合于通过改变透镜10的焦距被改变的程度提供 焦距的变化。具体地，参考图l作为示例，第一和第三不混溶流体21、 23可被提供 为电响应流体，且透镜10可包括控制电极30、 32、 34，控制电极30、 32、 34被配置成产生能够改变透镜表面13、 15中的一个或两个的形状和/或取 向的相应的电场。如图1所示，控制电极30、 32、 34可被配置成至少部分 地界定流体容器20，其中电极30和34包括部分锥形的壁部分。电响应透 镜流体与容器的锥形壁接合的角度和流体与容器壁接合的点因变于施加到 控制电极的控制电压。以此方式，相应的透镜表面的形状和取向可因变于 施加到控制电极的电压被控制。例如而非为了限制，在其中第一和第二透镜组件12、 14的电极和几何 形状是旋转对称的特定情况下，电极电压的变化将改变第一和第二透镜表 面13、 15的曲率半径。曲率的这个变化改变第一和第二透镜组件12和14 的焦距。如图1所示，如果透镜横向偏移距离"，透镜组件12、 14的曲率 半径的变化可被转换成传播的光信号的传播方向选择性调节和透镜10的焦 距调节。通过向透镜组件12和14施加不同的信号可独立地调节光束焦点 和光束导向。例如，以下方程示出一光学构造中的PPLN波长转换晶体的 输入处的光束导向和光斑的焦点调节，该光学构造包括沿一光学路径以此8排列的激光二极管、第一准直透镜Ll、包括第一和第二透镜组件12、 14的流体透镜10、第二准直透镜L2、以及PPLN晶体其中巧是PPLN晶体的输入处的光斑的横向平移，A是PPLN晶体的 输入处的光斑的焦点平移，,和《是第一和第二流体透镜组件12、 14各自的焦距，而/"是第二准直透镜L2的焦距。因此，通过在不改变、/乂 的和值的情况下改变,和《可调节光斑的横向位置。反之，通过调节乂和/2同时保持差值、/乂 //2,恒定可改变焦点。图2示出透镜表面13、 15的形状的构想改变的示例。在示图中，控制 电极30、 32、 34是环形对称的，而且可被施加会产生具有改变的曲率的透 镜表面13'、 15'的电位。图3例示出第一和第二透镜组件12、 14的透镜表 面的取向的构想改变。在示图中，控制电极30、 32、 34不是环形对称的， 而且被施加会产生具有改变的取向的透镜表面13'、 15'的电位。构想可采用本专利技术的概念给予透镜表面取向和形状的实际无限制的集 合。例如，构想各个控制电极30、 32、 34可被划分成包括两个或多个单独 可控的分支电极或电极部分。更具体地，虽然控制电极30和34可包括相 应的连续锥形电极且控制电极32可包括连续环形电极，但构想各个锥形或 环形电极可沿电极的弧形分成若干分支电极以提供透镜表面13、 15的增强 控制。在美国专利No. 6,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括第一和第二流体透镜组件的流体透镜，其特征在于：　所述第一流体透镜组件包括沿包含在所述透镜的流体容器内的第一和第二流体的界面形成的第一透镜表面；　所述第一和第二流体相对于彼此不混溶；　所述第二流体透镜组件包括沿所述流体容器内包含的第二和第三流体的界面形成的第二透镜表面；　所述第二和第三流体相对于彼此不混溶；　所述第一流体通过所述第二流体机械地耦合至所述第三流体；　所述第二流体的折射率与所述第一和第三流体的折射率显著不同；　所述流体透镜被配置成使光信号可沿穿过所述第一和第二透镜组件的所述第一和第二透镜表面延伸的光传播轴从所述透镜的输入侧向所述透镜的输出侧传播；以及　所述流体透镜被配置成允许所述第一和所述第二透镜表面中的至少一个的改变。

【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：J高里尔，
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]