TW440719B - Optical fiber component with shaped optical element and method of making same - Google Patents

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經濟部中央標準局爲工消f合作社印裝 五、發明説明（t ) 發明領域： 本發明係關於光纖元件，以及特別是關於成形光學元 件，其操作光線進入或離開光纖終端。 技術背景： 當裝置加入沿著光纖傳播之光線光學路徑内時，耦合 一束光線(光子）進入或離開光纖為需要的❶當需要該耦合 時必需考慮模場不相匹配，耦合效率，以及向後反射。 提供經濟以及容易使用之方法以耦合由光纖導引之光 線或在自由空間或大型光學元件未被導引傳播之光線在過 去已成為一項挑戰.在光子裝置令例如隔離器，循環器，以 及薄膜濾波器，在光線影響處光線離開第一光織以及通入 光學介質以及再耦合光線回到第二光纖通常為需要的。使 用獨立微透鏡以及一些方法例如為拋光或熔融光織端部並 不會產生簡單，有效率，以及經濟方法，其為光纖終端處耦 合光線為需要的，特別是進入或離開自由空間及大型光學 元件。 锻於先前所說明，存在一項光學元件之需求為耦合光 線進入以及離開光織终端，其功能為高度重現性以及能夠 以低償格製造出。 發明大要： 本發明係關於光學元件以及一種方法以製造光學元件 ，其中成形之光學元件形成於或緊鄰於光織之终端，以及特 別是在其令形成光學元件或表面以操作光束離開或進入光 纖中產生所需要特性或功能。 本紙诙尺度適用中闽國家標準（CNS ) Μ規格（2!ΟΧ 297公漦） II - - ϊ 1 —1 I I I - - - nt HI I I __―', (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 4 0719 A7 B7 五、發明説明（Z ) l_lf ϋ—^i i^n it n t ml ^^^^1 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明其他特性及優點將在下列說明令揭示出，其部 份由說明可清楚了解，或實施本發明而明瞭β本發明目標 以及優點可藉由說明書以及申請專利範圍以及附圖所指出 裝置，方法，裝置及组成份實現及達成。 為了達成本發明這些及其他優點作為實施例及廣泛說 明，本發明包含具有终端之光學波導以及黏附至光學波導 之光學元件。光學元件具有成形光學表面於相對於光纖之 遠側表面。 在另外一項中，本發明包含光學波導元件，其包含具有 終端光織，其提供導引通過光織之光子端埠，以及凝膠光學 元件黏附至光纖上》凝膠光學元件光學地操作光子導引通 過光纖離開或進入光織β 本發明一項包含一種方法以製造光纖元件，其包含黏 附黏滯性液態前身產物至光織終端，部份地固化前身產物 以形成可變形塑性固態光學元件，將可變形光學元件成形 為成形為具有光學元件形狀之可變形塑性固體，α及完全 地將可變形塑性化固體固化為完全固化無法變形之固態光 學元件。 人們了解先前一般說明以及下列詳細說明為範例性以 及作為解釋用途以及更進一步說明申請專利範圍。 所包含附圖提供更進一步了解本發明以及在此加入構 成說明書之一部份，其列舉出本發明數項實施例，隨同說明 作為解釋本發明之原理。本發明包含由所說明方法製造出 之裝置，以及製造裝置之方法。 本纸張尺度適用中囡國家摞準（CNS ) Λ4現格（210X 297公t ) S- 4407 19 A7 _； —_ B7 五、發明説明（3 ) 附圖簡單說明： 附圖在此加入構成說明書之一部份，其列舉出本發明 多個實施例，隨同說明作為解釋本發明目標，優點，以及原 理。 第一至十圖（圖1至圖10)為本發明實施例裝置之側視 圈。 第十一至十三圖（圖11至13)為實施本發明方法實施例 裝置之側視圖》 第十四至十六圖（圖14至16)本發明裝置實施例之顯微 相片圈 第十七圖（圖17)使用於圈14形成裝置所使用矽石原子 顯微圖" 第十八围（圈18)為圖14中裝置原子顯微囷。 第十九圖（圖19)顯示出本發明使用作為光織準直器， 其中傳送通過光織以及成形光學元件之光線入射於光學裝 置以及由第二光學元件以及光纖所接收。 附围元件數字符號說明： 光學波導裝置20;光纖承受端部21;光學波導22;終 端24;光學元件26;光學元件端部27;鄰近端28;空隙 29;遠離端30;第一端部31;光學表面32;遠離端部33; 擴張器34;外殼35;心蕊36;光束擴散38;波導構件40; 浮雕表面42;滴點48;前身產物50;塑性固體52;光學元 件54;光學波導纖維58,60;紫外線光源62;鑄模64。 詳細說明：_ 本紙張尺度適用中國闼家標隼（CNS ) Λ4規格（210Χ 297公费） ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 \ 9 Α7 ________Β7 五、發明説明（if ) 本發明包含光學波導裝置，其由包含終端光學波導以 及光學元件，在其中界定出光學表面。 當光學元件或光學元件黏附至光學波導以及固化時光 學表面成形。 現在對本發明附圖所顯示實施例作詳細說明u本發明 光學波導範例性實施例顯示於圖1及以參考數字20表示。 現在參考圖1，光學波導裝置2〇包含具有終端24之光學 波導22 »光學波導22優先地為光學波導纖維，例如為單模 光織或多模光纖》光學波導裝置2〇包含光學元件26。光學 波導22由第一材料所構成，優先地為堅硬介電質無機玻璃 材料，以及光學元件26由第二材料所構成，優先地為黏附性 可變形塑膠材料,其在室温下為柔軟的，在該溫度下第一材 料為脆性以及剛性的。第二材料與第一材料不同以及黏附 至第一材料。優先地第一材料為矽石玻璃以及第二材料為 矽石凝膠材料》優先地，光學波導22為矽石玻璃及包層所 構成之光讖。在本發明及光學領域_，光學元件係指光學 透射性物體,其操作，控制，導引，或聚焦光線(運作光子進 入及/或離開光學波導）^優先地光學透視性物體由光學均 質特殊整體材料所構成。光學元件26具有鄰近端28以及遠 離端30。鄰近端28相鄰於終端24 ^鄰近端28黏附至光學波 導終端24。光學元件26之遠離端30由黏附其中成形光學表 面32所構成，特別適合作為折射率光學元件如圓2及3所顢 示0 光學先件26為黏附至終端24之單一均質光學元件。當 本紙張尺度適用中圃國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X297公麓） —--———— _______ B7 五、發明説明（{-) -局負工消費合伟社印製 光學元件26黏附至光學波導22以及終端24並與其接觸時， 在其中成形光學表面32成形由。在其中成形光學表面32藉 由浮雕在其中成形以提供浮雕光學表面32特別地適合作為 繞射光學元件，如圖1所示。在其中成形光學表面32可利用 鑄模在其中成形以產生鑄造出光學表面。 光學元件26優先地為可成形塑性固體，其中可變形塑 化固體固化為無法變形之固體優先地光學元件26由可變 形塑化固體所構成，其可變形塑性固體質量為D以及可變形 塑性固體被固化為無法固化之固體，其無法變形固體質量 為ND,其中D2ND20.95D。優先地光學元件26由體積為V2 可變形塑性固體所構成，其中體積為V2可變形塑性固體由 部份地固化體積為VI之黏滯性無溶劑前身產物液體而得到 ，以及體積為V2可變形塑性固體固化為體積為V3無法固化 之固體，其中V22(· 95)V1，優先地V32(0.90)V1，優先地 V仏（0.95)V2 ^最優先地號積為VI之不含溶倒黏滯性液體 由含有溶劑流體前身產物所構成，其體積為V0,其t〇. 5V0 光學波導裝置20包含光學元件26,其由塑性材料所構 成，其具有塑性材料黏附至光學波導終端24。優先地塑性 材料由可固化變形塑性材料所構成，其中光學元件26之可 變形遠離端表面利用釋出成形鑄模成形以及成形可變形遠 離端30表面被固化以產生成形光學表面32。光學元件26之 可變形遠離端30表面被固化形成成形光學表面32。光學元 件可變形遠離端部30表面能夠利用浮雕凹刻鑄模浮雕出以 [n I. . i. I ( 訂.~_ _ Ϊ n ^ 6 (請先閱讀背面之注意事項再填枵本頁) 本纸张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 在…'9 Λ7 B7 五、發明説明（6 ) Αΐ..央栉裝局负工消f合作社印a 及浮雕可變形遠離端部30表面再加以固化以形成浮雕形狀 之光學表面32。 光學元件26具有光學形狀以及操作/導？丨傳送通過其 令之光線，其進入/離開光學波導22終端24。優先地光學元 件26由透鏡所構成，例如為折射透鏡，球面透鏡，非球面透 鏡，菲涅耳(fresnel)透鏡，或繞射透鏡所構成"国3顯示出 光學波導裝置20,其中光學元件26由折射性球面透鏡所構 成，其具有半球面幾何形狀之成形光學表面32。如圈2及4 所示，光學元件26由光學漸變角所構成。圖4光學漸變角為 三角形以及圖2光學漸變角為梯形。該光學漸變角之光學 元件能夠加以使用以使光纖终端之向後反射減為最小。如 圖1所示，光學元件26由微小圓案之構造所構成，其優先地 浮雕為成形之光學表面32。光學元件26浮雕具有微小圖案 構造使得成形光學元件之光學表面32產生繞射光柵》 優先地光學元件26由凝膠材料例如為矽膠所構成。最 為優先光學元件26由無機有機混合凝膠所構成，優先地光 學元件26由無溶劑poiysilsequioxane所構成。該無機-有 機混合凝膠材料之光學元件26由含有矽及氧原子之延伸基 質所構成，其延伸基質至少一部份矽原子直接地黏接至替 代或未替代碳氫部份。光學元件無機-有機混合凝膠材料 優先地由矽原子所構成，其中至少1%妙原子共鍵地黏接到 至少一種有機改善劑。優先地有機改善劑由碳原子所構成 。優先地有機改善劑為具有1至18個碳原子之有機基。該 有機基為乙基，烷基，苯基，芳基，以及甲基，以及甲基丙烯 (請先閲讀背面之注意事項再填、5ST本页)

K 本紙张尺度適用中國阀家標準（CNS ) Λ4規格（210·〆297公釐） 8 五、發明説明（7) Α7 Β7 ，「部中央標华局只工消費合作杜印製 酸丙基為光固化有機基。無機-有機混合凝膠材料優先地 由至少一種前身產物選取出，其由聚二甲基矽氡烷，乙基三 乙氧矽烷，甲基三乙氧矽烷，甲基丙烯氧丙基三乙氧石夕烧（ 光固化)，苯基三乙氧矽烷，以及結構改善刺，其包含氟原子 例如為苯基三氟矽烷(PTFS)選取出。 本發明更進一步包含一種由光學波導纖維22所構成光 學波導裝置20,其具有终端24提供光織導引光子之端埠·» 光學波導裝置20更進一步包含凝膠光學元件26連接光纖， 其中凝膠光學元件26光學地操作由光纖導引之光子〇優先 地凝膠光學元件26為聚焦光子之自由空間透銳，例如為球 面，夫涅耳，或繞射透銳。如圖5-8所顯示，光學波導裝置20 為準直器，優先地光學元件26為繞射性透銳《準直器20光 纖終端24由光束擴張器34所構成，其能夠使光纖22之心蕊 36導引光子之光束至擴張以及擴散，例如為虚線光束擴散 線38所示。 優先地光束擴張器34由碑膠光學元件26之光束擴張部 份形成，其包含於光束擴張外殼35内。如围7所示，光束擴 散外殼35包含光纖承受端部21以及光織承受管件空隙29。 光學元件承受空隙29包含第一端部31鄰近於终端24以及第 二遠離端部33位於外殼光學元件端部27處。如圖7所示，光 學元件承受空隙29由第一端部31擴展至第二端部33使得由 外殼空隙29容納之光學元件26光束擴張部份將擴張。優先 地光學元件承受空隙29以及光學元件26之各別相匹配光束 擴張部份為圓錐形的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) 'It 丁 本紙張尺度適用中國闽家榡準（C'NS ) Λ4規格（210Χ297公釐) /0 9 Μ 07 1 9 Α7 Β7 五、發明説明（

I Λ'：, 印 可加以變化，光束擴張器34由具有擴張心蕊之矽石波 導構件40所構成，使得擴張心蕊之直徑大於光學波導織維 心蕊36之直徑。優先地擴張心蕊矽石波導構件4〇由黏附至 光纖22之矽石毛胚圓柱形部份所構成。該矽石毛胚園柱形 部份為徑向均勻的圓柱形矽石構件•矽石毛胚為不含摻雜 劑之矽石，或可加以變化地為含有摻雜劑之矽石，例如為摻 雜二氡化鍺之梦石，其構成標準光纖之心蕊《最為優先矽 石毛胚纖維利用融合拼接黏附至光學波導纖維22以及先纖 心蕊36。如圖5所示，矽石毛胚外徑與光纖22相匹配或能夠 具有之外徑大於光纖22,如圖6所示以產生有益的光束擴張 同時避免光束截斷。另外一項關於矽石毛跖融合，矽石毛 胚能夠利用黏接劑组成份例如為凝膠黏附。擴張心蕊矽石 波導構件40可由熱擴張心蕊所構成，其藉由熱處理梦石光 纖22可達成使得心蕊36徑向地向外擴張或擴散。 優先地凝膠光學元件26包含成形光學元件，其中成形 光學元件被成形出同時與終端24連接，因而在原處形成後 連接成形光學元件26 ^優先地凝膠元件26具有鑄造折射性 光學透鏡形狀例如為圖5-7所示。如圖8所示，準直光學波 導裝置20可包含凝膠光學元件26,其由浮雕表面42所構成。 凝膠元件26大部份連接至光纖22於終端24處為可變形 塑性狀態以及光學元件26藉由鑄造及/或浮雕方式成形，同 時與光纖22連接。在圖2及4中凝膠光學元件26包含光學漸 變段。在圖i，8,及9中凝膠光學元件26由浮雕微小圖案構 造所構成。 .^-- (請先閱讀背面之注意事項存填窍本K)

本氓诙尺疗適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X 297公资） U 中·1!;〈-;ί_-局貝工-贫合 ^Λ·„" 4407 1 9 Μ _____ Β7 五、發明説明（γ ) ·. 在本發明優先實施例中，光學元件26大體上為無機的, 例如70%至80%重量比之無機物。最優先地凝膠光學元件26 為無機-有機混合式凝膠。無機-有機混合凝膠由含有矽及 氧原子延伸基質所構成，在延伸基質中至少一部份矽原子 直接地黏附至替代或未替代碳氩化部份。優先地無機-有 機混合凝膠包含矽原子，其中至少1%梦原子共價地鍵結至 至少一種有機改善劑,有機改善劑由碳原子所構成。優先 地有機改善劑為1至18個碳原子之有機基，最為優先地為烷 基，苯基，芳基，乙基，甲基，以及甲基丙烤氧丙基。無機-有 機混合式凝膠優先地由乙基矽氧烷基，甲基-矽氧烷基，笨 基-梦氣燒基，甲基丙缔氧丙基(methacryloxypropyl)以及 氟所構成，特別地其中凝膠由至少一種前身產物所構成，其 由聚二曱基，乙基三乙氧矽烷，苯基三乙氧矽烷，甲基丙晞 氧丙基三己氧矽烷以及結構改善劑，其包含氟原子(例如為 PTFS)。 本發明更進一步包含一種製造光學波導纖維裝置之方 法，其包含步驟為提供具有終端光學波導纖維以及黏附具 有一質量黏滯性液態光學元件前身產物至光織终端。當光 束擴張外殼35使用來形成光束擴張器，該方法包含提供一 個外殼35,該外殼具有光學波導承受空隙23以及將光學波 導纖維終端24***至光纖承受空隙。黏滯性液態光學元件 前身產物藉由將光學元件承受空隙29填充黏滯性液態光學 元件前身產物而黏附至終端24。當並不使用光束擴張外殼 時，如圖11所示，例如藉由固定於光纖固定夾頭中提供光學 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Λ4規格（2丨0X297公t ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，-a 11 11 A7 B7 44 07 1 9 五、發明説明（丨Ό ) --------裝------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) 波導織維22,使終端24朝向接近黏滯性液態光學元件前身 產物滴點48,其黏附至終端24 ^滴點48能夠方便地提供於 玻璃載片或其他平面支撐基板上。將黏滯性液態光學元件 前身產物黏附至光織終端24能夠藉由將终端24與滴點48頂 部接觸而達成。 在提供光織22以及將黏滞性液態光學元件前身產物50 至終端50後，本發明方法包含部份地將黏滞性液態光學元 件前身產物固化形成無法變形塑性固體元件前身產物52。 本發明方法更進一步包含成形部份固化可變形塑性固體光 學前身產物52成為成形可變形塑性固體光學元件54,其具 有光學元件形狀，特別地光學元件在完全固化時，其形狀能 夠光學地處理光線。本發明更進一步包含完全地將成形可 變形塑性固體光學元件54完全地固化為完全固化無法變形 固體光學元件，特別是其中完全固化無法變形固體光學元 件光學地處理由光纖22導引之光子。 提供具有終端光學波導纖維之步驟可包含提供第一光 學波導纖維58,載斷第一光學波導纖維58,融合拼接第二光 學波導矽石毛胚60至截斷第一光學波導纖維58,截斷第二 光學波導60以形成光學波導纖維22终端24。第一光學波導 纖維58以及融合拼接第二光學波導矽石毛胚顯示於圖η -13中。優先地第二光學波導由矽石毛胚所構成，其類似 於第一光纖58(具有提高折射率摻雜劑心蕊36之標準光纖， 例如為摻雜二氧化鍺心蕊，外包覆矽石毛胚)，除了矽石毛 胚並不具有提高折射率摻雜劑之心蕊分佈。本發明使用第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（2丨OX 297公釐） 13 440” 9 A7 B7 五、發明説明（if ) 二光學波導60為光束擴張器以擴散第一光織58含有提高折 射率心蕊導引之光束。擴散光線優先地藉由截斷第二光學 波導60於距離第一光遴58處一段距離處而達成，其將使由 光纖58導引之光束產生有益的擴散。 黏附黏滞性液態光學元件前身產物至光纖終端步驟優 先地包含將黏滯性液態凝膠黏附至光纖終端24,最為優先 為利用無機-有機混合式凝膠。黏附至终端之無機-有機混 合式凝膠優先地由含有矽及氧原子之延伸基質所構成，在 延伸基質中至少一部份矽原子直接地黏接至替代或未替代 碳氫部份。至少1%黏附混合凝膠矽原子共價地鍵結至至少 一種有機改善劑，特別地在其中有機改善劑由磙原子所構 成，最優先地有機改善劑為具有i至18個碳原子之有機基。 -央標卒/;賀工消费合作社印裝 ^^1 ϋ _ - - — 1 In 1^11 nn )OJ (請先閱讀背面之注意事項再填WT本頁) 黏附黏滯性液態光學元件前身產物之方法包含由前身 產物形成無機-有機混合式凝膠，其由聚二甲基矽氧烷，甲 基丙烯氧丙基矽烷，三乙氧矽烷，苯基三乙氧蜂烷，以及結 構改善劑，其包含氟原子例如為苯基三氟矽烷(PTFS)選取 出°最為優先地黏附混合凝膠由甲基矽氧烷基，笨基矽氧 烷基，以及氟或己基矽氧烷基，苯基矽氧垸，及氟所構成。 當使用無機-有機混合式凝膠之光固化時，組成份中至少1〇 %甲基或乙基矽氧烷應該由光固化烷氧基妙烷例如為甲基 丙烯氡丙基矽氧烷所構成。除了例如甲基丙烯氧丙基矽氡 烷替代光啟始劑加入組成份有益於光固化。優先地所使用 紫外線光固化烷氡基矽烷為甲基丙烯氧丙基，以及最侵先 地為甲基丙烯氧丙基三乙氧砂烷或甲基丙烯氧丙基三甲氧 本纸张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公资） 4407^9 A7 B7五、發明説明（丨l) -济.部中夬棕卒局員工消费合作社印敢 矽烷。 本發明方法包含提供黏滯性液態光學元件前身產物， 其藉由混合具有一質量(每單位體積)之前身產物化學组成 份,將前身產物化學組成份水解以形成水解凝膠流態液體， 以及將水解凝膠流態液體乾燥以產生黏滯性液態光學元件 前身產物β優先地黏滯性液態光學元件前身產物之質量（ 每單位體積)小於50%水解凝膠流態液體之質量(每單位體 積)，在其中乾燥水解凝膠流態液體包含去除至少50%水解 凝膠流態液體質量(每單位體積）（由於損失大於50%質量[ 每單位體積])。 除此，黏滯性液態光學元件前身產物之質量(每單位逋 積）小於50%前身產物化學組成份質量(每單位體積)，其中 至少50%質量(每單位體積）由水解及乾燥損失。優先地，小 於6%前身產物化學組成份初始質量（每單位體積)在固態下 去除，最為優先地，小於4¾前身產物化學組成份初始質量（ 每單位體積)在固態下去除。 在實施本發明方法中優先地可變形塑性固態光學元件 前身產物之質量(每單位體積)至少為94%黏接黏滯性液態 光學元件前身產物之質董。除此，完全固化無法變形固態 光學元件之質量至少為90%黏接黏滯性液態光學元件前身 產物之質量。 如圓U所示，终端24黏滯性液態光學元件前身產物包 含終端24與黏滯性液態光學元件前身產物滴點48接觸使得 黏滯性液蟋光学元件前身產物完全地潤溼終端24以及形成 (請先閱讀背而之注意事項再填寫本艽) 裝 訂 本紙张尺度適用t國國家格率（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 1444 07 1 9 A7 B7 五、發明説明Uj) 鋰濟部中央標"局負工消费合作.杜印製 凸出液灣面如圖12所示。 固化光學元件前身產物方法侵先地包含替代甲基丙烯 氧丙基烷氧基矽烷以光學元件前身產物組成份中甲基或乙 基烷氧基矽烷，加入紫外線固化劑至光學元件前身產物組 成份以及利用紫外線照射前身產物而加以固化。使用紫外 線固化之組成份需要10%莫耳比矽氧烷前身產物成為紫外 線聚合性混合物，例如為甲基丙烯氧丙基替代以烷氧基妙 烷。部份固化黏接黏滯性液態光學元件前身產物之步驟包 含將前身產物以紫外線照射前身產物歷時較短時間。如圖 12所示，黏滯性液態元件前身產物50部份地藉由光源62發 出紫外線加以固化,該光源例如為ELC 600紫外線光源（ Electrolite Corp.，Danbury, Conn)歷時相當短約30秒照 射時間。 部份地將黏接黏滞性液態光學元件前身產物固化之步 驟（當利用光束擴張外般35)可包含加熱黏附黏滞性液態光 學元件前身產物在60°C至100°C歷時5分鐘至1小時·>如圖 12所示，黏滯性液態元件前身產物50能夠部份地利用加熱 利用熱源62發出適當熱量加熱而加以固化，同時保持於光 纖夾頭44中為垂直地指向於波導22之底部終端24。 當裝置20包含光束擴張外殼35,優先地混合式凝膠由 乙基矽氡烷基而非甲基矽氧烷基所構成。乙基矽氧烷基優 先地在該裝置中，其中通過光學元件2δ之光學路徑長度相 當長，因為甲基矽氧烷替代以乙基矽氧烷將減小在1550舰 之吸附》該乙基矽氧烷基利用乙基三乙氧梦烷達成。該不 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210X297公贽) (L· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Τ 15440719 A7 B7 經滴部中央媒準局負工消t合作社印製 五、發明説明（丨屮） 含甲基之乙基砍氧烷（乙基三乙氧矽烷）組成份需要熱處理 固化而非紫外線固化，其中具有甲基丙烯酸基之秒氧烷(例 如為甲基丙烯氧丙基矽氧烷)刻意地由組成份排除。該排 除甲基丙烯氧丙基矽氧烷將排除光固化。當甲基丙烯氧丙 基矽氧烷不存在時，6基及甲基矽氧烷兩者需要熱固化處 理過程。 成形部份固化可變形塑性固態光學元件前身產物成為 具有光學元件形狀之成形可變形塑性固態光學元件包含利 用具有光學元件形狀之鑄模鑄造可變形塑性固體。其他成 形可包含浮雕部份固化可變形塑膠如圖12及13所示。將部 份固化可變形塑性體成形包含利用具有負主板64例如透明 矽石負主板或鎳負主板。優先地負主板由光學元件形狀之 蝕刻負值凹刻表面所構成·^該蝕刻表面能夠以光石版印刷 法，雷射揮發，或活性離子蝕刻產生。 完全固化成形可變形塑性固態光學元件成為完全固化 無法變形固態光學元件優先地包含將可變形塑性固態光學 元件以充份紫外線照射歷時相當時間使光學元件固化成為 無法變形固態光學元件》如圖13所示，成形可變形塑性固 態光學元件利用光源62發出紫外線通過透明主板64照射， 其能量為80000MJ/cni2(ELC 600紫外線光源歷時15分鐘）。 完全地將成形可變形塑性固態光學元件固化為完全固 化無法變形固態光學元件（優先地非光固化應用例如使用 光束擴張器外殼35時）包含對成形可變形塑性固態光學元 件在一溫度下加熱歷時一段足以使成形可變形塑性固態光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2i〇X 297公釐） "7 ! I 1 Ϊ ~~ 批衣 ~~. , 訂 ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 16Γ 44 071 9 Α7 Β7 五、發明説明（) 學元件成為無法變形固態光學元件》完全固化包含對可變 形塑性固體加熱在150°c下加熱歷時3分鐘，侵先地溫度在 200°C至325°C範圍内，以及最為優先地在200t至30(TC範 圍内。優先地加熱包含加熱歷時3分鐘至7分鐘以及最優先 地由4分鐘至6分鐘。通常光固化足以由塑性狀態固化為彈 性狀態，但是額外熱固化(在150°C至200°C下至少15分鐘） 有益於確保完全固化為無法變形固體。 經濟#中央样毕局si工消f合作社印製 --------装— (#先閲讀背面之注意事項再填涔本页) 在本發明一項實施例中，成形以及完全固化步驟連續 性地進行，在成形後加以固化。在優先地實施例中，成形以 及完全固化步驟連續性地進行，例如利用對紫外線為透明 負主板將部份固化可變形塑性髏成形，該負主板結合紫外 線光源或加熱之負主板。圖13顯示出透明負主板64(作為 浮雕可變形塑性固體52成為成形可變形塑性固體54)，其利 用紫外線光源62(熱固化時變成熱源）以產生負主板/能量 來源結合體以同時地成形及固化。利用同時紫外線鑄造/ 固化方法，光織移入鋒模而達成適當形狀同時適當紫外線 照射將部份固化之前身產物完全地固化。利用加熱主板64 ，該板加熱至溫度至少220eC，及利用加熱負主板成形以及 部份固化可變形塑性體包含利用加熱負主板歷時3分鐘優 先地4至6分鐘成形及部份地固化可變形塑性體。 成形步驟包含將部份固化可變形塑性固態光學元件前 身產物成形為透鏡。將部份固化可變形塑性固態光學元件 前身產物成形為透鏡包含浮雕形成浮雕繞射透鏡或具有微 小圖案夫涅耳透鏡或鑄造形成鑄造繞射光學透鏡例如為球 本紙張尺度適f國國家標準（CNS ) Λ4規格（2!〇X 297公犛） 440719 A7 ________B7五、發明説明（$ ) 7 &濟部中夬桴率局只工消贤合作社印製 面透銳或非球面透鏡除此，成形步驟包含將部份固化可 變形塑性固態光學元件前身產物成形為光學元件例如為繞 射性光栅或光學漸變器。 本發明特別地適合於製造自由空間（氣體介質）準直器 以使導引於光學波導纖維中光線準直。將部份固化可變形 塑性固態光學元件前身產物成形之方法包含成形為準直器 。本發明優先之準直器為利用光束擴張準直器裝置20使得 光學元件26具有光束擴張器34部份以及鑄造折射性透鏡部 份，其由在原處成形光學表面32產生，如圖7所示。可加以 變化，如圖5及6所示，光束擴張器34能夠為與鑄造折射性透 銳光學元件26分離之構件》除此，如圖13所示光織22端部 處準直器可藉由浮雕透鏡於光束擴張器34終端24處而製造 出，其為融合至光纖58之矽石毛胚。 本發明方法包含合成適當無機-有機混合式凝膠步驟， 其由不含溶劑前身產物材料衍生出，放置不含溶劑前身產 物材料與光纖接觸，部份地將材料固化，藉由浮雕或鑄造部 份固化材料形成所需要光學形狀，以及完全地將材料固化 。合成適當凝勝優先地提供凝移材料由polysilsequioxane 所構成。適當由前身產物衍生之無機-有機混合式凝膠說 明於 Dawes 等人之 PCT/US97/22760, Dawes 等人之 PCT/US97/ 21315,以及Dawes之U. S. 60/033961號專利中，這些專利在 此加入作為參考之用。本發明中優先使用無機-有機混合 式凝膠材料。無機-有機混合式凝膠材料折射率能夠合成 地加以控制以及在1310及1550nm光學通訊頻窗申產生有用 --------淋衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填荇本頁)

X 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（21〇Xg7公贽） 4以719 A7 __ B7 五、發明説明（丨7) 的光學傳送，特別是在1550mn頻窗中。無機-有機混合式凝 膠最重要收縮以及固結能夠着益地加以控制，其中在固化 過程令發生少量之質量損失以及大部份質量在非固態下損 失。在無機-有機混合式凝膠組成份4M吏用光固化矽氧烷 以及紫外線固化劑（光啟始劑)使凝膠產生紫外線固化。利 用無機-有機混凝膠材料之熱固化將光學元件形成為耐久 堅硬無法變形固體。除了無機-有機混合式凝膠，光學元件 可由其他凝膠材料所構成，其在凝縮過程中並不會使醴積 大輻度地缩減以及其在固化過程中不易產生裂縫。 優先地藉由將光纖與凝膠材料接觸將適當數量凝膠材 料塗覆於光纖端部，例如藉由將少量黏滞性凝膠材料塗覆 於位於光織夾頭下方之玻璃載片或將光束擴張器外殼填充 黏滯性凝膠材料而達成。如圈11所示，截斷光纖22能夠夾 住於夾頭中以及固定垂直於玻璃載片平面。光織終端小心 地與滴點頂部接觸以及凝膠材料能夠完全地潤溼光纖终端 表面。顯微鏡為有用的監視該處理過程以及確保只有一個 液灣面形成以及光織並不會浸溃於凝膠令《•光孅再由滴點 移回。形成於光織上之滴點大小決定於凝膠材料之黏滯性 ，表面張力以及時間，以及光纖由滴點移回之速度。在實施 本發明時，滴點形成球面區段由截斷光纖邊緣延伸出25至 30微米，其曲率半徑約為70至110微米，滴點體積估計約為 奈升或更小。 因而黏著性凝膠材料部份地固化係藉由紫外線照射（ 利用ELC紫外線光源照射30秒）或藉由將光纖端部加熱至60 本纸張尺度適用中國圆家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐〉 44 07 1 9 19 A7 ___B7 五、發明説明（（P) ---------裝— (請先閱讀背面之注意事項再填巧本頁) 艽至100°(：歷時5分鐘至1小時。當光織裝置於夾頭中以紫 外線照射或加熱光纖時將完成上述步騍。可加以變化，光 纖放置於加熱環境中例如為烤箱令部份地將凝膠固化。 部份固化凝膠材料能夠形成為所需要之光學形狀。優 先地光纖仍然裝置於夾頭中以及降低至主板表面上，其具 有所需要光學之負形狀，其利用蝕刻形成於主板上《主板 能夠由矽石或鎳或其他適當模板材料所構成，其能夠產生 所需要光學形狀之負形狀β除此主板能夠塗覆脫模劑例如 Teflona輔助成形光學元件釋出》優先地光纖垂直地推入 主板内以及部份固化凝膠材料能夠完全地滲入主板之凹刻 部份，以及保持其中一段時間以及再移除。優先地部份固 化凝膠材料利用紫外線完全地固化同時與主板接觸（以ELC 600紫外線光源照射15分鐘）。 可加以變化，在該成形過程中或之後，成形部份固化凝 膠材料可藉由利用界於150°C至30ITC之間溫度熱處理加以 固化以完全地將光學元件固化。該完全熱固化能夠藉由放 置成形光學元件物體進入烘箱内以及提高所需要溫度接著 在冷卻前保持數分鐘而達成。可加以變化，熱固化能夠利 用保持成形光學元件於夹頭中利用將元件端部暴露於熱輕 射源例如為二氣化碳雷射加熱源而達成。對於前身產物熱 固化，完全熱固化能夠在成形過程令藉由對主板加熱至溫 度S200°C以及擠壓部份固化凝膠材料至加熱之主板歷時5 分鐘達成。該同時地成形及完全熱固化將節省時間，以及 產生改善之釋出以及較佳地複製主板之外形。 本纸張尺度適用中國阀家標舉（CNS ) Λ4规格（2I0 X 297公漦） 起"·部中炎標毕局眞工消費合作-印製 440719 Λ7 B7 五、發明説明（) ' 在實施本發明時，光學元件由無機-有機混合式凝膠組 成份製造出，其包含笨基三氟石夕烷(PTFS)為氟來源以及PDMS ，MTES, TES，以及水。以體積比表示，0.18cc PDMS，3, 89cc MTES，i. 30cc PTES,以及0· 365cc PTFS混合於含蓋容器 t 以及在熱水浴中加熱至75°C歷時5分鐘以使混合物均勻化， 以及0.745cc水加入至混合物_ 1•混合相初始地分離使得 混合物加熱至75°C以及激烈地搖盪持績到溶液為清澈(大 約20分鐘）。溶液在冷卻前再進行反應歷時3小時以產生清 澈以及流態混合無機-有機凝膠組成份。圖14-16顯示出利 用該無機-有機混合式凝膠組成份本發明方法製造出光學 元件之相片囷。圖14為具有固化f曲透鏡光織之側視相片 圖，該彎曲透鏡藉由混合無機-有機凝膠滴點移出截斷光纖 端部而形成。該彎曲透銳元件在烘箱中加熱至250°C以完 全地固化，以及並不利用主板浮雕或鑄造。圖14之彎曲凸 出平面透鏡曲率半徑約為85至88微米。具有設計曲率半徑 之凸透鏡能夠利用具有適當負值曲率半徑之鑄模加以成形 。圖15為本發明浮雕光學元件顯徽放大側視囷（600倍)，其 使用圖14相同組成份所構成《•圖15浮雕光學元件為繞射光 栅，其利用鎳主要金屬片浮雕出。鎳主要金屬片光柵間距 為1微米以及深度為0.3微米（微小圖案構造）。額外括痕存 在於錄主板上。圖15清楚地顯示出1微米光柵間距以及主 板刮痕複製於光學元件之浮雕光學表面上。圖16為本發明 浮雕光學元件端部00倍顯微圖，其使用相同的组成份製造 出。繞射光學透鏡徵小圖案構造之間距與圖15比較為較大 本紙張尺度適用中國阀家標準（（:奶）六4規格（2丨〇-<>< 297公趁） 22- (請先閒讀背面之注意事項洱填寫本Η ) 裝 T 'τ A7 B7 五、發明説明（於） 的以及較深的。圖16浮雕光學元件藉由利用繞射透鏡矽石 主板浮雕而形成，該微小構造波峰至波谷深度為〇 4微米， 以及間距約為7微米。中央小透鏡(内側申央）直徑約為 微米。圖16浮雕光學元件藉由原子顯微鏡加以分析，以及 直接地對主板以及所顯現良好複製品作比較Q圖17及18提 供浮雕先學元件形狀與矽石主板相同相對形狀作比較。圖 17為矽石主板之原子顯微鏡之結果以及圖18為浮雕先學元 件之相對曲線圖。 在圖17中，主板具有尖銳界定微小圖案構造以及低噪 訊值。波峰至波谷深度約為0, 365微米，每一環狀在朝向圓 心之邊緣上具有80度傾斜圖案構造，以及在朝向圓心另外 一側之邊緣上具有別度傾斜圖案構造。複製圖18浮雕繞射 性光學元件外形重現負凹刻形狀，以及一些噪訊(波峰至波 谷高度平均為0.38微米，以及下降斜率為86. 5度）。 fi濟部屮央枒準局！工消资合作社印製 H4 Hu - -- 1 m fl Juf - 、v获 (請先閱讀背面之注意事項再填巧本頁) 已發現排除甲基以及以乙基替代之混合無機-有機凝 膠組成份在1550nro下產生最低之光學損粍。特別是甲基三 乙氧矽貌(JfTES)替代以乙基三乙氧梦烷以及排除光固化甲 基丙烯氧丙基矽氧烷在1550nm下產生較低之光學損耗。因 而對於在本發明中使用三乙氧矽烷，優先地使用乙基三乙 氧矽烷，特別在具有相當長光學路徑例如為使用光束擴張 外殼製造出準直器之情況。但是排除甲基將必需使用熱固 化組成份。 本發明優先使用準直器為圖5c之光學波導裝置20。容 納光纖22之外殼35包含光織終端24。圓錐形光學元件承受 本紙張尺度適用巾國國家標隹（c：Ns ) Λ4規格（210X297公犛） 2*3 4407 1 9 A7 B7 五、發明説明（2丨） 22 沒濟部中央標準局负工消费合作、此印- 空隙29支撐以及容納光學元件26之混合凝膠桿狀透鏡以及 包含其中之成形先學表面32。 對於光學波導裝置20之特別應用，具有優先光束擴張 器外殼35(圖7)或不具有光束擴張器外殼35,光學元件26透 鏡設計依光束直徑，自由空間傳播長度，以及發散限制而發 展出。該光學開發/設計包含成形透鏡曲率半徑，光束擴張 介質以及透鏡折射率，以及光束擴張距離（光纖至透銳表面 )。為了達成發散以及耦合損耗之規格，該透鏡參數必需加 以控制，以及本發明將提供該控制。 在優先使用光束擴張器外殽實施例中，對於具有2公分 距離準直器以及〇. 2dB麵合損耗設計需要具有下列參數以 及誤差： 透鏡曲率半徑 0. 550nm ±0.01 光織至透銳距離1.767腿 ±0.002 折射率 L465 ±0,001 優先使用光束擴張器外殼實施例能夠達成這些誤差為 精_光學應用所需要的，同時能夠以經濟地製造時間及困 難度以及材料費用製造出。為了提高通過混合凝膠介質之 光學路徑長度，混合凝膠材料應該具有較低摘耗，優先地小 於0· ldB/cm。本發明乙基矽氡烷為主之混合凝膠組成份為 優先地，因為其本質性損耗小於〇. IdB/cm。使用含有乙基 梦氧烧混合凝膝組成份能夠以熱處理固化混合凝膠之優先 形狀。 含有乙基矽氧烷之混合凝膠組成份由62. 5¾乙基三乙 木纸張尺度適用十®固家摇準（CNS ) Λ4規格（2]Οχ29·7公廣) 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再稹艿本頁) Μ 23 A7 B7 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 五、發明説明（zz·) 氧矽烧，14.6%苯基三乙氧發烧，6.5¾笨機三氟矽氧烧,2.7% 聚二甲基矽氧烷，13.6%水份所構成，其單位以重量百分比 表示，以及折射率與承受於外殼35中光纖22心蕊相匹配。 光束擴張外殼35可為市場供應之NEG品牌HC形式（參考數字 9ΉΟ-30Ε)石夕石玻璃毛細管由NEG(Nippon Electric Glass Co.，Ltd. of Japan)供應。該玻璃光束擴張外殼為優先 採用，其中外殼為低CTE為光學透明的，以及對本發明光學 元件提供良好的鍵結。光纖22放置於外殼35中距離透鏡表 面為設計之距離。此需要高度精確位置，其中固定光東擴 張38之長度。此能夠藉由放置外殼35緊鄰負值凹刻透鏡鳞 模64而達成。光纖再更進一步推入外殼34持續到與負值釋 出透鏡鎮模64透鏡表面接觸時以及利用精確載台退縮至所 需要距離《此提供光讖終端24位於外殼35内為微米等級之 精確性。光織22再藉由塗覆紫外線可固化環氧樹脂至光織 承受端部21以及光纖22上，接著利用紫外線固化而固定於 外殼35内適當位置。外殼34之圓錐形光學元件承受空隙29 再填充以黏滯性液態光學元件前身產物混合凝膠材料。外 殼35能夠在鑄造透鏡表面前以多步驟填充，或能夠在一個 步驟中填充以及加以固化。含有光織36外殼以及未成形部 份固化可變形塑性光學元件前身產物50藉由經由透明鎿模 64觀測鑄模64及外般35之相對位置而放置於鑄模上。在數 徼米之對中精確性可藉由利用遠視系統觀測透明鑄模64底 部達成。光學元件26以及成形透鏡表面32藉由利用鑄模64 成形以及將成形混合凝膠材料固化而形成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（：210Χ 297公焚） I..... 1 ^^^1 —^^1 —I ^^^1 -1-1 I - -I. 1^1 ”^、va (請先閱讀背面之注意事項再填-is?本頁〕 一'9 五、發明説明（艺3) 24 使用外殼35準直器之製造優先地在於其中光學元件承 受空隙提供相當大圓錐形斷面使得高達500微米擴張光束 直徑能夠達成而不會縮短，因而能夠製造準直器在10公分 距離内。 特別參考圈19,所顯示本發明一項實施例使用作為光 織準直器，其中傳送通過光纖20之光束以及成形光學元件 26入射以及傳送通過光學裝置46例如為隔離器，循環器，薄 膜濾波器，或其他傳統的光學元件，以及緊接地由第二成形 光學元件26以及在光學裝置46對侧上第二光纖接收。相反 地，所有光束部份由光學裝置46反射α及由第二成形光學 元件26以及光纖20接收作為光學裝置46相同側上之第二準 直器如同第一準直器。 本發明方法以及光學元件提供光學功能終端於光纖端 部6光學元件能夠為透鏡，繞射元件，角度漸變器，或其他 功能形式。光學元件能夠包含形狀以使向後反射減為最低 或使耦合入光纖光線為最大〇利用光學元件光線耦合可包 含一些應用例如模場模場不相匹波導必需加以耦合或當擴 散光源例如為二極體雷射耦合進入光纖。本發明浮雕技術 能夠提供微小圖案構造包含次微米光柵圖案至繞射性透鏡 元件，其外形為3至50微米大小。 熟知此技術者了解本發明裝置及方法能夠作出許多變 化及改變，但是並不會脫離本發明之精神與範圍。下列申 請專利範圍將含蓋這些變化及改變。 木知怅尺度適用中國國家#苹（CNS ) Λ4規格（210Χ 297公浼） 2,6 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) τ' -ν°

Claims (1)

1. 厶d〇7 A8 BS C8 D8 25 六 經濟部中央標率扃負工消費合作社印製 、申請專利範圍 1. 一種準直器組件，其使用於運載光線訊號之光織以投射 準直先束至光學功能性元件，該光纖具有終端，準直器組件 包含： 套圈以承受光纖終端，該套圈界定出一個凹腔，以及 光學元件以使光織終端投射出光線訊號準直，先學元件 至少部份地承受於凹腔内，一部份光學元件放置緊鄰於光 織終端以承受光纖終端發射出光線訊號，界定出成形光學 表面之光學元件面對光學功能元件以及與其分隔D 2. 依據申請專利範園第1項之準直器組件，其中光學元件具 有斷面，在面對光學功能元件之成形光學表面大於放置於 相鄰於光纖終端之部份。 3. 依據申請專利範圍第2項之準直器組件，其中斷面通常均 勻地擴張位於相鄰光纖終端部份至成形光學表面。 4. 依據申請專利範圍第3項之準直器組件，其中斷面通常為 圓錐形。 5. 依據申請專利範圍第3項之準直器組件，其中光學元件由 可變形塑性固體固化為無法變形塑性固體》 6. 依據申請專利範圍第5項之.準直器組件，其中無法變形塑 性固體質董為ND以及可變形塑性固體質量為D，以及其中無 法變形塑性固體之質量通常小於或等於可變形塑性固體質 量D，但是無法變形塑性固艘ND通常大於或等於〇 95倍之可· 變形塑性固體質量D。 7·依據申請專利範圍第1項之準直器組件，其中可變形务造 固體部份地由體積為VI前身產物液體固化，前身產物液趙 -—V靖先閑讀背面之注意事孕再填寫本页；> 裳 訂— iL· 衣紙悵尺度这用中洇酉家標隼（CNS ) Μ規格（210X 297公釐） 4 4 〇719 g D8 六、申請專利範圍 通常為黏滯性以及不含溶劑f無法變形固體體積為V3以及 可變形塑性固體體積為V2,以及其中更進一步可變形塑性 固體體積V2通常大於或等於0· 95倍前身產物液體之體積VI ，以及無法變形固體艎積V3通常大於或等於前身產物液體 體積VI以及0.95倍可變形塑性固體之體積V2。 8. 依據申請專利範圍第7項之準直器組件，其令前身產物液 體由含有溶劑體積為V0之液體得到，其中前身產物液體體 積VI通常小於或等於含有溶劑液體之體積V0之一半。 9. 依據申請專利範圍第1項之準直器组件，其中光學元件接 觸以及黏附至光纖之終端。 10. 依據申請專利範圍第1項之準直器組件，其令光學元件 成形光學表面界定出轉移至成形光學元件之形狀，其由凹 刻鑄模或負主板圈案選取出。 11. 依據申請專利範圍第1項之準直器組件,其中光學元件 由透鏡，準直器，光束擴張器，具有擴張心蕊之波導，光學漸 變角，或繞射光栅種類選取出。 12. 依據申請專利範圍第1項之準直器組件，其中光學元件 由凝膠材料所構成。 經濟部中央樣率局勇工消費合作社印11 ^^^1 ^11 cm n tfn - - ,J (請先閱讀背面之注意事項#填寫本i) 13. 依據申請專利範園第12項之準直器组件，其中凝膠材料 為無機-有機混合式凝膠材料。 14. 依據申請專利範圍第13項之準直器组件,其中無機-有 機混合式凝膠材料為含有矽及氧原子之延伸基質所構成， 在延伸基質中至少一部份矽原子直接地鍵結至替代或未替 代碳氫部份。 :紙浪尺度_適用中阐阀家標率（CNS ) Μ現格（210X 297公釐 ΔΑ〇ΐλ9 六、申請專利範圍 15. 依據申請專利範圍第14項之準直器组件，其中至少1¾梦 原子共價地鍵結至至少一個有機改善劑。 16. 依據申請專利範圍第15項之準直器組件，其中有機改善 劑為碳原子。 Π·依據申請專利範圍第15項之準直器組件，其中有機改善 劑為具有1至18個碳原子之有機基。 18. 依據申請專利範圍第Π項之準直器組件，其中有機基由 烷基，苯基，芳香基，或甲基選取出。 19. 依據申請專利範圍第13項之準直器組件，其中無機-有 機混合式凝膠材料由至少一種前身產物選取出，其由聚二 甲基矽氧烷，烷基三乙氧矽烷，乙基三乙氧矽烷，甲基三乙 氡矽烷，笨基三乙氧破烷，甲基丙烯氧丙基三乙氧梦烷，或 結構改善劑，其包含氣原子選取出。 20. 依據申請專利範圍第19項之準直器組件，其中結構改善 劑為苯基三氟矽烷(PTFS)。 21，依據申請專利範圍第13項之準直器組件,其令無機-有 機混合式凝膠材料包含烷基矽氧烷基，苯機矽氧烷基，及氟。 22. 依據申請專利範園第13項之準直器組件，其中凝膠材料 包含紫外線固化烷氧基矽烷以及光啟始劑。 23. 依據申請專利範圍第13項之準直器組件，其中紫外線固 化烷氧基矽烷為甲基丙烯氧丙基矽烷。 24_ —種傳送光線訊號之光學波導組件，該光線訊號為一組 多種光子，光學波導元件包含： 具有終端之光纖，終端提供一個端埠以導引一组多種光 衣紙張尺度適用中®同家椋準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） 28 λ 9 Α8 Β8 C8 D8 經濟部中央標準局負x"兗合作社印製 六、申請專利範圍 子通過光纖，以及 凝膠光學元件連接至光纖，凝膝光學元件成形作為操作 一組多種光子導引通過光織。 依據申請專利範圍第13項之光學波導組件，其中凝膠光 學元件包含光束擴張區段，光學波導組件更進一步包含： 外殼，其包含至少一部份凝膠光學元件之光束擴張區段。 26. 依據申請專利範圍第13項之光學波導組件，其令凝膠光 學元件之光束擴張區段一般為圓錐形。 27. 依據申請專利範圍第13項之光學波導組件，其中更進一 步包含： 光纖套圈，光纖套圈連接至外殼以及界定出開孔，光纖套 圈承受光纖終端於開孔内。 28·依據申請專利範圍第24項之光學波導組件，其中凝勝光 學元件界定出光學表面，光學表面由浮雕表面；鎮造表面， 或微小圖案表面種類選取出。 29·依據申請專利範圍第36項之光學波導組件，其中凝膠光 學元件連接至光纖，同時光學元件為可變形塑性狀態以及 當與光纖連接時加以成形。 30, 依據申請專利範圍第24項之光學波導组件，其争凝膠光 學元件由無機凝勝或無機-有機混合式凝膠種類選取出。 31. —種製造光學元件之方法，其使用具有終端之光纖，該 方法包含下列步驟： 提供具有終端之光纖： 將前身產物黏接至光纖終端； 本紙浪尺.度適用中国國家捸率（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） —^m> 1^1^1 m ^ Ji *— di^— (請先間讀背面之注意事項再填寫本玎〕 A01 9 A8 B8 C8 D8 29 經濟部?央標革局負二消費合作社印製 六、申請專利範圍 將前身產物部份地固化以形成可變形塑性固體光學元件; 將可變形塑性固體元件成形以界定出光學表面；以及 完全地將可變形塑性固體光學元件固化為無法變形固體 光學元件。 32. 依據申請專利範圍第31項之方法，其中黏附前身產物至 光纖終端之步驟更進一步包含下列步驟： 提供外殼，其具有光纖承受區段以及光學元件承受區段，· 將光纖终端***至外殼之光纖承受區段;α及 以前身產物至少部份地填充外殼之光學元件承受區段。 33. 依據申請專利範圍第31項之方法，其中前身產物包含含 有光啟始劑之紫外線固化烷氧基破烷，以及部份固化之步 驟包含將前身產物以紫外線照射。 34. 依據申請專利範圍第33項之方法，其中紫外線固化前身 產物烷氧基碎烷為甲基丙烯氧丙基三烷氡基蜂烷。 35. 依據申請專利範圍第31項之方法，其中提供具有終端光 織之步驟包含下列步驟： 提供第一光纖； 截斷第一光織； 融合拼接第二波導纖維至第一光織；以及 戴斷第二光學波導以形成光纖終端》 36_依據申請專利範圍第35項之方法，其中第二光學波導為 矽石毛胚。 3*7.依據申請專利範圍第35項之方法,其中第一光織傳送一 束光線，以及更進一步其f第二光學波導被裁斷於距離第 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS )八4現格（210Χ 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項-?}-填寫本頁) 裝. ,ιτ 30 9 Α8六、申請專利範園 Β8 C8 D8 經濟邶中央檁率局男工消費合作社印製 一光纖一段距離處以使第一光纖傳送之光束擴散。 38. 依據申請專利範圍第31項之方法，其中前身產物為黏滯 性液態凝膠。 39. 依據申請專利範圍第38項之方法，其中黏滯性液態凝穆 為無機-有機混合式凝膠。 40. 依據申請專利範圍第39項之方法，其中無機-有機混合 式凝勝具有含有梦及氧原子之延伸基質，至少—部份破原 子直接地鍵結至替代或未替代碳氬部份。 41. 依據申請專利範圍第40項之方法，其中至少1¾石夕原子共 償地鍵結至至少一種有機改善劑。 42. 依據申請專利範圍第41項之方法，其令有機改善劑為碳 原子。 43. 依據申請專利範圍第42項之方法，其中有機改善劑為具 有1至18個碳原子之有機基。 44. 依據申請專利範圍第39項之方法，其中無機—有機混合 式凝膠材料為聚二甲基矽氧烷，烷基三乙氡矽烷笨基三乙 氧矽烷，甲基丙烯氧丙基三乙氧矽貌，或苯基三氟矽烷種類 選取出。 45. 依據申請專利範圍第39項之方法，其中無機_有機混合 式凝膠包含苯基矽氧烷基，氟，以及乙基矽氧燒基或甲基_ 攻氣统基13 46·依據申請專利範圍第39項之方法，其中無機—有機混合 式凝膠包含甲基丙烯氧丙基矽氧炫基。 47.依據申請專利範圍第31項之方法，其中提供前身產物步 I I - -- »! —»-« I -I I ϋ^^-· I I - - - -I - - - ! I I ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 木纸張尺度適用t國國家摞準（CNS )以規格（2丨0X297公廣） 31 r 9 A8 B8 C8 D8 經滴部f央標法.局負工消费Λ·，作社印- 六、申請專利範園 驟更進一步包含下列步称： 提供第一化學組成份； 將第一化學組成份水解以形成水解凝膠流態液體；以及 將水解凝膠流態液體乾燥產生前身產物。 48.依據申請專利範圍第39項之方法，其中水解凝膠流態液 體具有一種質量，第一化學組成份具有一種質量，以及前身 產物具有一種質量，前身產物質量小於50%水解凝膠流體液 薄之質量或第一化學組成份之質量或兩者。 49·依據申請專利範園第47項之方法，其中前身產物具有質 量，以及更進一步其中小於掷前身產物質量以固態溢失。 50. 依據申請專利範圍第31項之方法，其中前身產物具有質 量以及可變形塑性固體光學元件具有質量，可變形塑性固 髏光學元件質量至少為94¾前身產物質量。 51. 依據申請專利範圍第31項之方法，其中前身產物具有質 量以及無法變形固體光學元件具有質量，無法變形固艟光 學元件質量至少為90%前身產物質量。 52. 依據申請專利範圍第31項之方法，其中將前身產物黏附 至光纖終端之步驟包含： 終端與前身產物接觸使得前身產物完全地濕潤終端以及 形成凸出液灣面。 53. 依據申請專利範圍第31項之方法，其令成形可變形塑性 固體光學元件之步驟藉由一種處理過程實施，該處理過程 由浮雕，鑄造，利用負主板形成圖案,利用蝕刻負凹刻法種 類選取出。 本紙張尺度適用十國國家枒苹（CNS ) Λ4規格（2丨〇χ297公楚） (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本Κ ) 裝· 、1T 經濟部中央標串局工消費合作社印11 44〇7ί9 as C8 D8六、申請專利範圍 54. 依據申請專利範圍第31項之方法，其中成形可變形塑性 固體光學元件以及將可變形塑性固體光學元件固化為無法 變形固體光學元件之步驟同時地進行。 55. 依據申請專利範圍第31項之方法，其中成形可變形塑性 固體光學元件以及完全地將可變形塑性固體光學元件固化 為無法變形固體光學元件之步驟同時地進行。 56. 依據申請專利範圍第31項之方法，其中將可變形塑性固 體光學元件完全固化之步驟包含： 對成形可變形塑性固體光學元件在一溫度下加熱歷時一 段時間足以將成形可變形塑性固體光學元件固化為無法變 形固體光學元件。 57. 依據申請專利範圍第56項之方法，其中加熱步驟在至少 150°C下進行歷時至少3分鐘。 58. 依據申請專利範圍第57項之方法，其中溫度在150t至 325t範圍内。 59. 依據申請專利範圍第57項之方法，其中溫度在18(TC至 25(TC範圍内。 60. 依據申請專利範圍第57項之方法，其中歷時在3分鐘至 7分鐘範圍内。 61. 依據申請專利範圍第57項之方法，其中歷時在4分鐘至 6分鐘範圍内。 62. 依據申請專利範圍第31項之方法，其令將可變形塑性固 體光學元件成形步驟包含將可變形塑性固體光學元件與加 熱負主板接觸。 32 (請先M讀背面之注意事項再填寫本页) 裝. 一 91 ^1 · --¾ 本纸張义度谒用中國囷家橾準（CNS ) Λ4现格（210X297公赀） ad〇71 ° 六、申請專利範圍 63.依據申請專利範圍第62項之方法，其中加熱負主板溫度 至少為200°C。 ^^^1 L^n ^^^^1 ^^^^1 ^^^^1 ^^^^1 1^1^1 d 1^^1 i n^n I—· -i -- ti g— 0¾ 、νή (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標荜局眞工消費合作釭印製 表紙張尺度適用中囤國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐）