分叉光學耦合裝置和包含這種裝置的分叉系統的制作方法
【專利說明】分叉光學耦合裝置和包含這種裝置的分叉系統
相關申請的交叉引用
[0001 ] 本申請根據35U.S.C.§119要求2013年7月30日提交的美國臨時申請S/N.61/860，027的優先權權益，本申請基于該臨時申請的內容并且該臨時申請的內容通過引用整體結合于此。
【背景技術】
[0002]本公開總地涉及光學裝置且更具體地涉及分叉光學耦合裝置以供在光學應用中使用，光學應用包括但不限于空分復用(SDM)系統。
【發明內容】
[0003]本公開涉及分叉光學耦合裝置以及包含這種裝置的分叉系統。根據本公開的一個實施例，提供一種光學耦合裝置，包括多芯光纖對準站、單模光纖對準站和分叉透鏡組件。多芯光纖對準站包括多芯光纖對準硬件，配置為相對于分叉透鏡組件的光軸將多芯光纖定位在固定的位置處。單模光纖對準站包括單模光纖對準硬件，配置為相對于分叉透鏡組件的光軸將單模光纖定位在固定的位置處。分叉透鏡組件包括放大非球面表面、縮小非球面表面、分叉軸棱錐表面以及凸軸棱錐表面。沿著光軸定位分叉透鏡組件的非球面與軸棱錐表面以使得放大非球面表面被定位在多芯光纖對準站與分叉軸棱錐表面之間，并且分叉軸棱錐表面被定位在放大非球面表面與凸軸棱錐表面之間。凸軸棱錐表面被定位在分叉軸棱錐表面與縮小非球面表面之間，縮小非球面表面被定位在凸軸棱錐表面與單模光纖對準站之間。分叉軸棱錐表面包含至少一個分叉斜面部件(slope component)，配置為相對于分叉透鏡組件的光軸在空間上分離在多芯光纖對準站中對準的多芯光纖的光學模式。凸軸棱錐表面包含至少一個遠心斜面部件，配置為確保在多芯光纖對準站中對準的多芯光纖的光學模式在聚焦于單模光纖對準站中對準的單模光纖的對應輸入面時基本上是遠心的。分叉和凸軸棱錐表面相對于分叉透鏡組件的光軸是旋轉不變的。分叉透鏡組件的非球面與軸棱錐表面被配置為使得在多芯光纖對準站中對準的多芯光纖的光學模式在空間上是分離的并且基本上遠心地被映射到在單模光纖對準站中對準的分叉單模光纖的對應光學模式。
[0004]本公開的附加實施例涉及一種光學耦合系統，包括光學耦合裝置、多芯光纖和多個單模光纖。多芯光纖被定位在相對于分叉透鏡組件的光軸的固定的位置處的多芯光纖對準站中。多個單模光纖被定位在相對于分叉透鏡組件的光軸的多個固定的位置處的單模光纖對準站中。分叉透鏡組件的分叉軸棱錐表面包含至少一個分叉斜面部件，配置為相對于分叉透鏡組件的光軸在空間上分離在多芯光纖對準站中對準的多芯光纖的光學模式。分叉透鏡組件的凸軸棱錐表面包含至少一個遠心斜面部件，配置為確保在多芯光纖對準站中對準的多芯光纖的光學模式在聚焦于單模光纖對準站中對準的單模光纖的對應輸入面時基本上是遠心的。分叉透鏡組件被配置為使得在多芯光纖對準站中對準的多芯光纖的光學模式在空間上是分離的并且基本上遠心地被映射到在單模光纖對準站中對準的分叉單模光纖的對應光學模式。
[0005]在以下的詳細描述中陳述了附加特征和優點，其中的部分特征和優點對本領域的技術人員而言根據所作描述就容易理解，或者通過實施詳細描述、權利要求書以及附圖所述的實施例而被認識。
[0006]應當理解的是，以上一般描述和以下詳細描述兩者僅表示本公開的一些預想實施例的示例，并且它們僅旨在提供用于理解權利要求書的本質和特性的概觀或框架。
[0007]所包括的附圖用于提供進一步的理解，且被結合到本說明書中并構成其一部分。附圖示出一個或多個實施例，并與說明書一起用來解釋各實施例的原理和操作。
【附圖說明】
[0008]圖1是本文描述的光學耦合系統的一個實施例的示意圖；
[0009]圖2是本文描述的多芯光纖的輸出面的一個實施例的示意圖；
[0010]圖3是本文描述的單模光纖的輸入面的一個實施例的示意圖；
[0011]圖4是本文描述的凸軸棱錐表面的一個實施例的示意性特寫圖；
[0012]圖5是本文描述的凸軸棱錐表面的替代實施例的示意性特寫圖；以及
[0013]圖6是本文描述的光學耦合系統的替代實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]現在參見圖1，光學耦合系統100包括多芯光纖對準站110、單模光纖對準站120和分叉透鏡組件130。光學耦合系統100進一步包括定位在多芯光纖對準站110中的多芯光纖112和定位在單模光纖對準站120中的單模光纖122。多芯光纖對準站110包括多芯光纖對準硬件114，配置為相對于分叉透鏡組件130的光軸140將多芯光纖112定位在固定的位置處。單模光纖對準站120包括單模光纖對準硬件124，配置為相對于分叉透鏡組件130的光軸140將單模光纖122定位在固定的位置處。多芯光纖對準站110和單模光纖對準站120可包括配置為相對于光軸140固定多芯光纖112或單模光纖122的位置的任意對準硬件，諸如光纖連接器，例如包括FC連接器、SC連接器、LC連接器、ST連接器、SP連接器等。光學耦合系統100被配置為在空間上分離多芯光纖112的光學模式并將這些光學模式基本上遠心地映射到單模光纖122的對應的光纖模式，從而使得從多芯光纖112的每一個光纖芯發射的光功率耦合到單模光纖122的對應的光纖芯，如在本文中討論。
[0015]簡短地參見圖2，在正視圖中不出多芯光纖112的輸出面116的一個實施例。多芯光纖112包括定位在輸出面116上的纖芯118。當耦合到光源(未示出)時，纖芯118可發射一光學模式。纖芯118例如可由玻璃或塑料形成并且可具有大約ΙΟμπι的纖芯直徑。在其他實施例中，纖芯118可由替代材料形成或者可具有不同的纖芯直徑，諸如8μπι或6μπι。另外，輸出面116上的纖芯118的每一個可具有不同的直徑。如圖2所示，纖芯118可定位在矩形芯構造(core format1n)中。在其他實施例中，纖芯118可處于另一個芯構造中，諸如六角形芯構造、三角形芯構造、線型芯構造等。盡管在圖1中示出八個纖芯118，多芯光纖112可包括額外的或較少的纖芯。
[0016]在示出的實施例中，纖芯118中的四個定位在第一行123，纖芯118中的四個定位在第二行125。纖芯118中的每一個在X方向上與相鄰的纖芯118在空間上相隔一距離126。在一些實施例中，距離126例如可以是47μπι。在其他實施例中，距離126可以多于或少于47μπι。定位在第一行123的纖芯118在y方向上與第二行125的纖芯118在空間上相隔一距離128。在一些實施例中，距離128例如可以是94μπι。在其他實施例中，第一行123的纖芯118與第二行125的纖芯118分開的距離128可以多于或少于94μπι。
[0017]纖芯118與多芯光纖112的縱軸132(示為一點)在空間上相隔了徑向距離rl 134和r2 136。在一些實施例中，縱軸132可定位在多芯光纖112的中心，如圖2所示，而在其他實施例中，縱軸132可定位在多芯光纖112的輸出面116上的另一位置處。根據多芯光纖112的芯構造，纖芯118可具有若干徑向距離。例如，在圖2中，各纖芯138與縱軸132相隔了徑向距離Π 134，而各纖芯142與縱軸132相隔了徑向距離r2 136。為了容易看出，繪出與各纖芯138相交的具有半徑rl 134的圓144，并且繪出與各纖芯142相交的具有半徑r2 136的圓146。在示出的實施例中，兩個徑向距離rl 134和r2 136足以與每一組纖芯138、142相交。在其他實施例中，可需要更多或更少的徑向距離來與多芯光纖112的每一個纖芯相交。
[0018]現在參見圖3，在正視圖中繪出單模光纖122的輸入面150。單模光纖122包括定位在各個單模光纖122的輸入面150上的纖芯152。如同多芯光纖122，在此實施例中，單模光纖122包括矩形構造的纖芯152，四個纖芯152定位