專利名稱：一種帶棱鏡的棒透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在光無源器件中起準(zhǔn)直作用的棒透鏡，尤其是用于雙光纖準(zhǔn)直器的棒透鏡。
目前光無源器件所用的準(zhǔn)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(fā)散光束會(huì)聚成能夠傳播較長距離的準(zhǔn)直光束。對(duì)于常用的雙光纖準(zhǔn)直器，通過同時(shí)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(shí)得到兩路準(zhǔn)直光束。但是，這兩路光束只能是交叉?zhèn)鞑?，傳播方向之間成一定夾角，這為很多的實(shí)際應(yīng)用帶來困難[見說明書附

圖1]。
本發(fā)明的目的是提供一種帶棱鏡的棒透鏡，利用它可以對(duì)透鏡焦平面上合適放置的兩根光纖的出射光束同時(shí)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直，并保證準(zhǔn)直后的兩路光束能夠平行地傳播。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)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(fā)散光束會(huì)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(shí)將雙光纖尾纖放置在棒透鏡的凸面鏡一側(cè)，并位于凸面鏡的焦平面上。雙光纖的兩路出射光束經(jīng)過凸面鏡會(huì)聚成準(zhǔn)直光束后在棒透鏡內(nèi)交叉?zhèn)鞑ヒ欢翁囟ǖ木嚯x，然后經(jīng)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(zhǔn)直器，可以滿足一系列產(chǎn)品，如小型化的2*2光開光、4端口的環(huán)行器等等的需要。例如，以下給出了一個(gè)利用本發(fā)明的帶棱鏡的棒透鏡設(shè)計(jì)的小型化2*2光開關(guān)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(guān)方案[見說明書附圖3]相比后的優(yōu)勢(shì)。
下面結(jié)合附圖和具體特例對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)一步說明。
圖1是常規(guī)的棒透鏡實(shí)現(xiàn)的雙光纖準(zhǔn)直器光路圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙光纖準(zhǔn)直器光路圖。
圖3是一個(gè)過去的2*2光開關(guān)專利的光路圖。
圖4是利用本發(fā)明中的帶棱鏡的棒透鏡來實(shí)現(xiàn)的一個(gè)小型化的2*2光開關(guān)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(jīng)過棒透鏡另一側(cè)球面端的會(huì)聚后，形成兩束交叉出射的準(zhǔn)直光束。此為普通雙光纖準(zhǔn)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(nèi)形成兩束交叉?zhèn)鞑サ臏?zhǔn)直光束。當(dāng)該兩束交叉準(zhǔn)直光束在透鏡內(nèi)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(gè)端面上的棱鏡的兩側(cè)。最后出射時(shí)，兩光束經(jīng)過棱鏡的斜面折射后被改變方向，實(shí)現(xiàn)平行傳播。
在圖3中，給出了一個(gè)利用普通準(zhǔn)直器實(shí)現(xiàn)的2*2光開關(guān)的光路圖(見參考文獻(xiàn)1)。其中，利用4個(gè)獨(dú)立的單光纖準(zhǔn)直透鏡(5)、(6)、(7)、(8)構(gòu)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(dāng)平行四邊形棱鏡(9)處于離開光路的位置時(shí)(圖中虛線平行四邊形所示)，左側(cè)雙光纖的端口1和2出射的光束將分別進(jìn)入右側(cè)雙光纖的端口3和4，如圖中虛線光路所示。當(dāng)平行四邊形棱鏡(9)被推到平行光路中間的位置時(shí)(圖中實(shí)線平行四邊形所示)，左側(cè)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(jìn)入右側(cè)雙光纖準(zhǔn)直器的端口4和3，如圖中實(shí)線光路所示，從而實(shí)現(xiàn)了光路的倒換。但是該專利方案要利用4個(gè)準(zhǔn)直器，器件體積較大、成本較高、生產(chǎn)制作工藝較復(fù)雜。
圖4是利用本發(fā)明中的帶棱鏡的棒透鏡設(shè)計(jì)的一個(gè)小型化2*2光開關(guān)的光路圖。在圖4中，當(dāng)平行四邊形棱鏡(7)處于離開光路的位置時(shí)(圖中虛線平行四邊形所示)，左側(cè)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(zhǔn)直光束，再經(jīng)過右側(cè)的帶棱鏡的棒透鏡(6)折射及聚焦后，分別進(jìn)入右側(cè)雙光纖的端口3和4，如圖中虛線光路所示。
在圖4中，當(dāng)平行四邊形棱鏡(7)被推到光路中央合適的位置(圖中實(shí)線平行四邊形所示)，該棱鏡起到對(duì)兩路平行光束進(jìn)行交換的作用。此時(shí)從左側(cè)雙光纖端口1和2出射的光束最終將分別進(jìn)入右側(cè)雙光纖的端口4和3，如圖中實(shí)線光路所示。從而實(shí)現(xiàn)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(fā)明的帶棱鏡的棒透鏡制作的2*2光開關(guān)具有器件體積小、成本低、易于生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)1.美國專利，專利號(hào)4,332,126，Minowa et al.
權(quán)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(jù)權(quán)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(dú)加工出來，然后貼在普通棒透鏡的平面端上面。
3.根據(jù)權(quán)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(jīng)過該帶棱鏡的棒透鏡以后，被準(zhǔn)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(jié)合,制作成的雙光纖準(zhǔn)直器,能夠產(chǎn)生平行傳播的兩路準(zhǔn)直光束。該透鏡可以廣泛用于多種無源光器件,如文檔編號(hào)G02B6/34GK1334467SQ01125039
公開日2002年2月6日 申請(qǐng)日期2001年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月4日
發(fā)明者程亞, 徐敬輿 申請(qǐng)人:珠海光聯(lián)通訊技術(shù)有限公司