CN2503500Y - 光学准直装置 - Google Patents

Abstract

一种用于密集波分复用器中的光学准直装置,包括一透镜组件与一双光纤组件,该透镜组件与双光纤组件配置成一体,并将环氧树脂注入到透镜组件与双光纤组件间的接合区域,通过毛细效应将环氧树脂均匀分布到整个接合区域空间内,烘烤接合区域固化环氧树脂以固接透镜组件与双光纤组件。

Description

光学准直装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种光学准直装置，尤指一种用于密集波分复用器中的光学准直装置。

【背景技术】

通过先进的光学技术(如窄带滤波技术等)，密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)***可将多个波长相近的光信号耦合入一根光纤传输，同时可将一根光纤内传输的多个不同波长光信号分波至多根光纤传输，从而增加网路的传输容量，使得其成为光纤传输网路的主流***。密集波分复用***中包括许多重要的光器件，如光分插复用器、波复用/解复用器、光开关、光耦合器及光电转换器等，而准直装置广泛应用于上述器件以提供准直平行光束的功能。

准直装置一般可分为三大类，具体如下：

第一类为棱镜型准直装置，其由单个或数组棱镜组成，可将分散光束转换为平行光束。相关结构可参阅美国专利第4,350,410号。

第二类为透镜型准直装置，其利用球面透镜、平凸镜、凹凸镜、非球面透镜或自聚焦透镜等中的单个或多个组合而成，以达到转换平行光的目的。相关结构可参阅美国专利第4,575,194号、第4,758,071号及第5,446,815号。

第三类为棱镜与透镜组合型准直装置，其通过棱镜与透镜的组合来获得准直光束。相近结构可参阅美国专利第4,609,258号及第5,321,717号。

除却棱镜与透镜，滤波器也可应用到准直装置中将特定波长信号从多波长复合光信号中分离，如薄膜滤波器型密集波分复用***采用的准直装置，该种准直装置一般为多端口准直器，且通常包括一双光纤头与一窄带滤波片。

一种制造透镜型准直装置已知方法可参阅美国专利第5,150,230号(图8与图9参照)，首先，提供一凸缘裂缝套管48，该凸缘套管48是由轴向延伸的裂缝52与凸缘50构成，该凸缘50上形成多个向外放射状延伸的裂缝53彼此沿圆周间隔排列，其次，将一棒透镜6套装固定于凸缘裂缝套管48内组成透镜组件46；然后，将透镜组件46的套管部分48***阶梯式套管12中，且透镜组件46的凸缘50与阶梯式套管12的一个端面于裂缝53中点P处通过激光焊接加以固定。由于其中每一个激光焊接点P均位于凸缘50的裂缝53的同一侧，使得于退火过程中由于焊接点收缩而产生的应力可降低到几乎为零。此种方法的优点在于可降低退火过程中产生的拉力，然而，这种方法对焊接技术要求极高，且需要较高的操作技巧与操作人员特别的专注与仔细。

另一种制造此种准直装置的已知方法包括以下步骤：第一步，将一根或多根光纤***到一根毛细管中，同时注入胶水或环氧树脂将其固定；第二步，将光纤与毛细管组合组件套装固定于一套管中，并将该组合组件的一个端面抛光成一个角度，该角度为6-8度时比较适宜，可使整个装置获得一较高回波损耗；第三步，通过在套管内部涂抹环氧树脂以在该套管内粘贴固定自聚焦透镜；最后，将整个装置进行烘烤固化环氧树脂以固定各组件。然而，烘烤过程需要严格的温度控制，因为太高的温度会使毛细管或透镜破裂，而且，在组装过程中容易产生自聚焦透镜位置与角度的偏移，而此偏移无法进行再调整，从而降低整个产品的光学性能甚至产生不良品。

另外，为获得良好的准直性能，需要严格要求环氧树脂在毛细管中均匀分布且不污染光纤等器件，以及自聚焦透镜与双光纤的精确定位，由此，作业人员需要熟练的操作技巧，如操作不当，将使得环氧树脂非均匀分布于毛细管上，以致透镜不可能精确的同毛细管相接对光。

【发明内容】

本实用新型的目的在于提供一种用于密集波分复用设备中的光学准直装置，制造该准直装置操作简单，可降低操作困难度，且可获得良好的热稳定性与高合格率。

本实用新型的目的是这样实现的，其提供一种光学准直装置包括一透镜组件与一双光纤组件，其中透镜组件包括一自聚焦透镜、一粘贴于透镜一端的滤波器及一贴于透镜另一端的透镜套管，该双光纤组件包括一对光纤及一套管，且二光纤均有一端***套管中，该套管外部含有保护光纤的衬套。该透镜套管及光纤衬套均含有一接合端，使得透镜套管与光纤衬套间形成一接合区域，通过毛细效应将环氧树脂均匀分布于其内，烘烤接合区域固化环氧树脂以固定透镜组件与双光纤组件。

与已有技术相比，本实用新型具有以下显著特点，由于本实用新型是将透镜组件与双光纤组件配接好后再注入环氧树脂，而非直接于两接合端相应端面涂抹环氧树脂或将透镜与光纤插针直接固定于同一套管中，由此除了可减小环氧树脂对透镜和光纤插针相应端面造成的污染，还可于加热过程中再调整透镜与双光纤之间的对准，以能获得高质量产品，同时也可提高生产良率。

【附图说明】图1是本实用新型较佳实施例准直装置中粘贴有滤波器的透镜

的侧视图。图2是图1的立体透视图。图3是本实用新型较佳实施例准直装置中透镜组件的剖面图。图4是本实用新型较佳实施例准直装置配接前的剖面图。图5是图4中准直装置配接完成的剖面图。图6是图4中准直装置提供有环氧树脂时的剖面图。图7是本实用新型较佳实施例准直装置置于加热器内时剖面图及该状况下接合区域的放大图。图8是现有透镜型准直装置的分解图。图9是图8中透镜型准直装置的后视图。

【具体实施方式】

图1至图7是本实用新型准直装置3的制造方法图，包括以下步骤：准备一透镜组件1；准备一双光纤组件2；将透镜组件1与双光纤组件2套接构成准直装置3；在透镜组件1与双光纤组件2接合区域34注入环氧树脂31，通过毛细效应将环氧树脂将均匀分布于接合区域34内；烘烤接合区域34固化环氧树脂31以固定透镜组件1与双光纤组件2。

请参照图1至图3，透镜组件1包括一自聚焦透镜11、一滤波器12及一透镜套管14。该自聚焦透镜11包括一端面17，且该端面17与垂直于自聚焦透镜11的中心轴线平面成6-8度角。该透镜套管14套装固定自聚焦透镜11含端面17的一端。该滤波器12通过粘合剂13粘贴于透镜11与端面17相对的另一端面，该滤波器12通常为窄带滤波器，可选择性反射预设波长光信号。

请参照图4，双光纤组件2包括一对光纤23、24，光纤23、24的一端均固定于光纤插针21内，且光纤插针21通过粘合剂套装于一光纤衬套22内。光纤23、24的另一末端分别连接一可调激光25及光功率计26。光纤插针21相邻于自聚焦透镜11的端面17形成有一斜面29，而与该斜面29相对端则为凸面(未标示)。

可调激光25用以产生所需波长光束，该光束经由光纤24进入透镜11及滤波器12，滤波器12反射预定波长光信号，该光信号经由光纤23进入光功率计26，光功率计26测量其能量，并由此计算出整个准直装置3对预设波长光信号的***损耗。

透镜组件1中的透镜套管14与双光纤组件2中的光纤衬套22可采用金属、陶瓷或其它适当材料制成，且分别具有一接合端16、28，该接合端16、28相互配套(详后述)，藉此，可使得透镜组件1与双光纤组件2配合固定且于两者之间形成一接合区域34(请参照图5)。接合区域34(详后述)可促使环氧树脂31(请一并参照图6)由于毛细效应而均匀分布于其内，且该接合区域34可使得透镜组件与双光纤组件于加热固定过程中可从角度到坐标轴各平面进行再对准调节。

光纤衬套22可容纳光纤插针21，其接合端28是自光纤衬套22延伸形成，且其向内有一台阶，从而形成一空间27。同时，透镜套管14的接合端16与透镜套管14的其余外表面间形成有一台阶，而于接合端16与透镜套管14其余外表面相接位置处形成一倾斜面15。

请再次参照图3，制作准直装置的第一步为准备透镜组件1，其进一步包括粘贴固定自聚焦透镜11与滤波器12，将透镜11以胶水固定于透镜套管14内，并加热透镜组件1以固化胶水，一般是将透镜组件于85度左右加热约45分钟。

请参照图4，第二步为准备一双光纤组件2，其进一步包括准备一光纤插针21，该光纤插针21一末端为倾斜面29，且光纤插针21内部对称分布两光纤信道，该光纤信道大致平行于光纤插针21的中心轴以固定光纤23、24的一端于插针21内；定位并胶合光纤插针21于光纤衬套22内，并使得其凸面端伸出光纤衬套22之外。

请参照图5、6，第三步为将透镜组件1与双光纤组件2套接形成准直装置3。此过程包括，将透镜套管14外阶梯状接合端16***光纤衬套22接合端28构成的空间27内，并由此在两接合端16及28间形成接合区域34。透镜套管14接合端16与光纤衬套22接合端28之间的重叠配置使得操作过程中透镜组件1与双光纤组件2不容易分开。尽管接合端16与接合端28内壁邻接相靠，两者之间不可避免存在一定间隔32。因此，接合区域34包括光纤衬套22之接合端28、透镜套管14接合端16、间隔32及由透镜套管14、倾斜面15与光纤衬套22的接合端28界定的空隙30组成。

第三步还包括在接合区域34的空隙30中注入环氧树脂，通过毛细现象将环氧树脂自空隙30均匀分布至该接合区域34之间隔32内，该环氧树脂需足够充满整个空隙30以及间隔32。

请参照图7，第四步为烘烤过程，准直装置3被适当定位于一加热器4中，使得接合区域34置于加热器4的中心位置，加热器4可为业界采用的各种适当的结构或器件。加热接合区域34以固化均匀分布于其间的环氧树脂，从而接合固定两接合端16、28，且加热过程中一部分环氧树脂将进一步渗入到光纤衬套22与光纤插针21间以加强固定。

准直装置3置于加热器4中加热同时，监控与光纤23相连的光功率计26的显示数值，可在坐标轴及旋转角度方向适当调整双光纤组件2与透镜组件1之间的对准，直到光功率计显示为最大值即***损耗最小，保持该可获得最小***损耗的定位至整个准直装置装配完毕，确保成品拥有最小***损耗。

由于本实用新型是将透镜组件1与双光纤组件2配接好后再注入环氧树脂，而非直接于两接合端16及28相应端面涂抹环氧树脂或将透镜与光纤插针直接固定于同一套管中，由此除了可减小环氧树脂对透镜11和光纤插针21相应端面造成的污染，还可于加热过程中再调整透镜与双光纤之间的对准，以能获得高质量产品，同时也可提高生产良率。

如透镜套管14、光纤衬套22采用玻璃材料制成，则需涂抹环氧树脂后(其外径约为2.8mm)，再在其外套设一外径大约为3.2mm的较大外金属套管，以获得较佳机械强度。如用金属代替玻璃来制作透镜套管14及光纤衬套22，则具有足够的机械强度，而不需采用额外的金属套管，该种透镜套管14及光纤衬套22的外径仅为2.2mm左右。

另外，在应用玻璃材质透镜套管14及光纤衬套22的实施例中，可利用UV胶替代分别用于透镜11与滤波器12之间、透镜套管14与透镜11之间、光纤衬套22与光纤插针21之间以及接合区域34之间的粘合剂、胶水及环氧化合物31，众所周知在现有工业技术中，用UV枪固化UV胶极为方便，且，应用UV胶所需透镜套管14与光纤衬套22的外径比应用环氧树脂的外径要小，因为UV胶本身即可达到所需机械强度，而勿需额外使用金属套管。因此利用UV胶时，透镜套管14及光纤衬套22外径仅为2.2mm。

总之，如上所述，利用UV胶除可获得与利用上述的环氧树脂、粘合剂及胶水相同功效，还可节省制造时间、提高产出收益、提供更佳性能、减小尺寸及无需特殊操作技术。

Claims (10)

1.一种光学准直装置，其特征在于：其包括第一、第二组件，该第一组件包括一自聚焦透镜与一套管，该自聚焦透镜内置于该套管中，该第二组件包括一插针与衬套，该插针内置于该衬套中，一对光纤套装固定于该插针内，且每一光纤分别具有一尾部伸至于该插针外，其中该套管有一第一末端，该衬套有一第二末端，该第二末端与第一末端互补且抵接相靠在该第一末端，且两者有适当的轴向定位，该第一及第二末端中的一末端上涂抹有粘合剂以固定连接该套管与衬套。

2.如权利要求1所述的光学准直装置，其特征在于：该粘合剂是扩散在该套管与衬套接合部分的空隙中。

3.如权利要求1所述的光学准直装置，其特征在于：该衬套的第二末端是自衬套延伸形成，且其向内有一台阶，从而与该插针共同构成一空间。

4.如权利要求3所述的光学准直装置，其特征在于：该套管的第一末端***到该插针与第二末端构成的空间内。

5.如权利要求1所述的光学准直装置，其特征在于：该套管的第一末端与该套管其余外表面间相接位置处形成有一斜面。

6.如权利要求5所述的光学准直装置，其特征在于：该该衬套的第二末端是自衬套延伸形成，且其向内有一台阶，从而同该插针共同构成一空间，该套管的第一末端***该空间内。

7.如权利要求6所述的光学准直装置，其特征在于：该第一、二末端及斜面共同构成一接合区域，该粘合剂注入该接合区域内。

8.如权利要求1所述的光学准直装置，其特征在于：该第一组件进一步包括一滤波器粘贴于该自聚焦透镜与该第二组件相对的一端。

9.如权利要求1所述的光学准直装置，其特征在于：该粘合剂是环氧树脂。

10.如权利要求1所述的光学准直装置，其特征在于：该粘合剂是UV胶。

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