專利名稱：一種帶棱鏡的棒透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在光無源器件中起準直作用的棒透鏡，尤其是用于雙光纖準直器的棒透鏡。
目前光無源器件所用的準直器有自聚焦透鏡(GRIN Lens)和棒透鏡(C-Lens)兩類，都可以用來將光纖中出射的發散光束會聚成能夠傳播較長距離的準直光束。對于常用的雙光纖準直器，通過同時放置兩根光纖處在自聚焦透鏡或棒透鏡的焦平面上，可以同時得到兩路準直光束。但是，這兩路光束只能是交叉傳播，傳播方向之間成一定夾角，這為很多的實際應用帶來困難[見說明書附
圖1]。
本發明的目的是提供一種帶棱鏡的棒透鏡，利用它可以對透鏡焦平面上合適放置的兩根光纖的出射光束同時實現準直，并保證準直后的兩路光束能夠平行地傳播。
本發明的目的是這樣實現的棒透鏡的一端被磨成球面凸透鏡，用于將光束中出射的發散光束會聚成平行光；另一端被磨成三角棱鏡，用于改變兩路平行光的方向使之平行傳播。使用時將雙光纖尾纖放置在棒透鏡的凸面鏡一側，并位于凸面鏡的焦平面上。雙光纖的兩路出射光束經過凸面鏡會聚成準直光束后在棒透鏡內交叉傳播一段特定的距離，然后經過透鏡另外一端的三角棱鏡折射，成為兩路平行的出射光束[見說明書附圖2]。
利用上述方案制作的準直器，可以滿足一系列產品，如小型化的2*2光開光、4端口的環行器等等的需要。例如，以下給出了一個利用本發明的帶棱鏡的棒透鏡設計的小型化2*2光開關光路示意圖[見說明書附圖4]，給出了它與過去的2*2光開關方案[見說明書附圖3]相比后的優勢。
下面結合附圖和具體特例對本發明專利進一步說明。
圖1是常規的棒透鏡實現的雙光纖準直器光路圖。
圖2是本發明實現的雙光纖準直器光路圖。
圖3是一個過去的2*2光開關專利的光路圖。
圖4是利用本發明中的帶棱鏡的棒透鏡來實現的一個小型化的2*2光開關的光路圖。
在圖1中，雙光纖的出光端口(1)、(2)落在聚焦棒透鏡(3)的焦平面上，經過棒透鏡另一側球面端的會聚后，形成兩束交叉出射的準直光束。此為普通雙光纖準直器的工作方式。
在圖2中，雙光纖尾纖(1)、(2)落在帶棱鏡的聚焦透鏡(3)的焦平面上，在透鏡內形成兩束交叉傳播的準直光束。當該兩束交叉準直光束在透鏡內傳播一段距離后，兩光束光斑將充分分離，并分別入射到透鏡另一個端面上的棱鏡的兩側。最后出射時，兩光束經過棱鏡的斜面折射后被改變方向，實現平行傳播。
在圖3中，給出了一個利用普通準直器實現的2*2光開關的光路圖(見參考文獻1)。其中，利用4個獨立的單光纖準直透鏡(5)、(6)、(7)、(8)構成兩條平行的光通路1-3、2-4。(1)、(2)、(3)、(4)分別是光纖的出射端口。當平行四邊形棱鏡(9)處于離開光路的位置時(圖中虛線平行四邊形所示)，左側雙光纖的端口1和2出射的光束將分別進入右側雙光纖的端口3和4，如圖中虛線光路所示。當平行四邊形棱鏡(9)被推到平行光路中間的位置時(圖中實線平行四邊形所示)，左側雙光纖的端口1和2出射光束在平行四邊形棱鏡中被交換，將分別進入右側雙光纖準直器的端口4和3，如圖中實線光路所示，從而實現了光路的倒換。但是該專利方案要利用4個準直器，器件體積較大、成本較高、生產制作工藝較復雜。
圖4是利用本發明中的帶棱鏡的棒透鏡設計的一個小型化2*2光開關的光路圖。在圖4中，當平行四邊形棱鏡(7)處于離開光路的位置時(圖中虛線平行四邊形所示)，左側雙光纖的端口1和2出射的光束分別通過帶棱鏡的棒透鏡(5)形成兩路平行準直光束，再經過右側的帶棱鏡的棒透鏡(6)折射及聚焦后，分別進入右側雙光纖的端口3和4，如圖中虛線光路所示。
在圖4中，當平行四邊形棱鏡(7)被推到光路中央合適的位置(圖中實線平行四邊形所示)，該棱鏡起到對兩路平行光束進行交換的作用。此時從左側雙光纖端口1和2出射的光束最終將分別進入右側雙光纖的端口4和3，如圖中實線光路所示。從而實現了兩條光通路的倒換。
相比于圖3所示的過去的專利方案，圖4中采用本發明的帶棱鏡的棒透鏡制作的2*2光開關具有器件體積小、成本低、易于生產等優勢。
參考文獻1.美國專利，專利號4,332,126，Minowa et al.
權利要求
1.一種帶棱鏡的棒透鏡，一端是凸面聚焦透鏡，另一端是特定夾角的三角棱鏡。
2.根據權利要求1所述的帶棱鏡的棒透鏡，其中的棱鏡部分可以直接在普通棒透鏡的平面端磨制出來；也可以是將棱鏡單獨加工出來，然后貼在普通棒透鏡的平面端上面。
3.根據權利要求1所述的帶棱鏡的棒透鏡，其特征是能夠使透鏡焦平面上合適放置的兩根光纖的出射光束在經過該帶棱鏡的棒透鏡以后，被準直成平行傳播的兩路光束。
全文摘要
一種帶棱鏡的棒透鏡,它是將已有的棒透鏡的平面端磨成具有特定夾角的三角棱鏡。該透鏡與光通訊中常用的雙光纖頭結合,制作成的雙光纖準直器,能夠產生平行傳播的兩路準直光束。該透鏡可以廣泛用于多種無源光器件,如文檔編號G02B6/34GK1334467SQ01125039
公開日2002年2月6日 申請日期2001年8月4日 優先權日2001年8月4日
發明者程亞, 徐敬輿 申請人:珠海光聯通訊技術有限公司