TWI727890B - 光纖旋轉耦合裝置 - Google Patents
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Abstract
一種光纖旋轉耦合裝置,包含一光輸入模組,用以接收來自一光源之一光訊號而產生一入射光,至少二稜鏡,其組合構成一成像旋轉稜鏡並擁有一成像旋轉稜鏡之一特性,其中該組合具有一組合入光面與一組合出光面,該組合沿著穿過該組合入光面及該組合出光面的一軸線旋轉,該入射光自該組合入光面之一入射點入射,並於該稜鏡組合中歷經一光線傳遞路徑後,而自該組合出光面之一相對應出射點出射一出射光,以及一光輸出模組,用於接收該出射光。
Description
本發明涉及一種包含至少二稜鏡、一光輸入模組、一光輸出模組以及至少一多軸微調機構之光纖旋轉耦合裝置,尤指一種包含至少二稜鏡、一光輸入模組、一光輸出模組以及至少一多軸微調機構,且各該稜鏡的一組合具有一成像旋轉稜鏡(例如一具有梯形體外形的稜鏡)的外形與特性之光纖旋轉耦合裝置。
傳統的光纖旋轉耦合裝置,包括例如達夫稜鏡。達夫稜鏡目前常被用於光通訊或影像傳輸,就算光學元件旋轉也不會使傳輸的訊號中斷。
傳統的達夫稜鏡一般為一體成形,其通常先製作一長方體稜鏡,再將其邊緣切除,製作出45度的斜面。達夫稜鏡令人感興趣的是,當稜鏡沿著長軸旋轉時,影像會以兩倍於稜鏡旋轉的角度轉動。這種特性意味者可以用任意的角度轉動光柱,使它成為有用的光束旋轉器,可以應用在干涉測量法、天文學和影像識別的領域。
第一圖(a)是一達夫稜鏡的示意圖。在第一圖
(a)中,該達夫稜鏡1是一成像旋轉稜鏡,其包含一入光面11、一反射面12與一出光面13,其中該入光面11與該反射面12的夾角為θ1,且該出光面13與該反射面12的夾角為θ2。如第一圖(a)所示,該達夫稜鏡1的外形像是被削去頂角的直角稜鏡,常用於將影像反轉。當光線由其入光面11進入之後,會在反射面12產生全反射,然後由出光面13射出。因為僅發生一次全反射,所以影像的旋向性會被改變,因而使得影像被反轉。例如,在第一圖(a)中該入射之”F”字樣當出射時已被反轉。
第一圖(b)是一達夫稜鏡的剖面圖。在第一圖(b)中,該達夫稜鏡1除包含該入光面11、該反射面12與該出光面13,且該入光面11與該反射面12的夾角為θ1及該出光面13與該反射面12的夾角為θ2外,更包括一第一多軸微調機構10。
而達夫稜鏡、訊號源與接收端相當難以對準連結,主要是因為達夫稜鏡的斜面製作公差,導致每一稜鏡入光與出光的相對位置皆不同,傳統的達夫稜鏡僅有入光面、反射面與出光面可調整光路,因此系統自由度不高,對準微調時間相當冗長。
因達夫稜鏡為一體成形,其可調整光線前進方向之介面僅有:入光面、反射面與出光面,三個介面相互夾角精度尤其重要,一般商用產品為±2arcmin,高精度的達夫稜鏡其精度例如為:±15arcsec(約為0.004度)。第二圖(a)是達夫稜鏡應用於光纖旋轉耦合裝置中且在其
調校之前的示意圖。在第二圖(a)中,該達夫稜鏡1的入光面與反射面的夾角為θ±2arcmin,且該達夫稜鏡1的出光面與反射面的夾角為θ’±2arcmin,代表該兩夾角的精度為±2arcmin。如第二圖(a)所示,其具有一穿過達夫稜鏡中心點(其為高度的一半及寬度的一半相交處)的中心軸14,該達夫稜鏡1可依該中心軸順時鐘方向轉動Φ角(+Φ)或逆時鐘方向轉動Φ角(-Φ),且該達夫稜鏡1的一光訊號的一實際光路為15,而該光訊號的一理想光路為16。第二圖(b)是達夫稜鏡應用於光纖旋轉耦合裝置中且在其調校之後的示意圖。在第二圖(b)中,除顯示該達夫稜鏡1的入光面與反射面的夾角為θ±2arcmin,且該達夫稜鏡1的出光面與反射面的夾角為θ’±2arcmin和該達夫稜鏡1可依該中心軸順時鐘方向轉動Φ角或逆時鐘方向轉動Φ角外,其並顯示該達夫稜鏡1的該光訊號的一調校後光路為17。
如上述之高精度的達夫稜鏡,其製作成本與時間皆相當高,而且達夫稜鏡可調控自由度少,需要耗費大量時間進行對位調校。如何針對傳統的光纖旋轉耦合裝置中,例如達夫稜鏡的製作成本與時間皆相當高及需要耗費大量時間進行對位調校的問題,以提供具有相對較低製作成本與時間及相對較低調校時間之光纖旋轉耦合裝置,是一值得深思的問題。
職是之故,發明人鑒於習知技術之缺失,乃思及改良發明之意念,終能發明出本案之「光纖旋轉耦合裝置」。
本發明的主要目的在於提供一種可多維度微調之光纖旋轉耦合裝置,此裝置係由至少兩個以上的稜鏡、多軸微調機構、一光輸入模組與一光輸出模組所組成。多軸微調機構可調整稜鏡的位置及角度,使光輸入模組的訊號可於稜鏡旋轉的情況下,不間斷並精確地傳遞至光輸出模組,以達到光纖旋轉耦合之目的。依上述組成,每個稜鏡皆可獨立調整,可補償因稜鏡加工精度不足所造成之對位偏差,降低產品成本。並可於指定稜鏡表面上,建構消色差繞射結構,達成消色差之目的。
本案之又一主要目的在於提供一種光纖旋轉耦合裝置,包含至少二稜鏡,其組合構成一成像旋轉稜鏡並擁有一成像旋轉稜鏡之一特性,其中該組合具有一組合入光面與一組合出光面,該組合沿著穿過該入光面及該出光面之一軸線旋轉,該入射光自該組合入光面之一入射點入射,並於該稜鏡組合中歷經一光線傳遞路徑後,而自該組合出光面之一相對應出射點出射一出射光,各該稜鏡包括一稜鏡入光面、一位置與一傾角,至少一多軸微調機構,其中各該多軸微調機構用於調整與其對應的各該稜鏡的各該位置與各該傾角,使在各該稜鏡旋轉時,不間斷地傳遞一光訊號,至少一光輸入模組,包括一光源與一連結於該光源之第一光波導,其中該光源發出之該光訊號透過該第一光波導傳遞至對應的各該稜鏡入光面,以及至少一光輸出模組,包括一第二光波導,設置於對應的各該光輸
入模組的一對側,用於接收自對應的各該稜鏡出射之該光訊號。
本案之下一主要目的在於提供一種光纖旋轉耦合裝置,包含至少二稜鏡,各包括一稜鏡入光面與一稜鏡出光面,一光輸入模組,使一光訊號傳遞至與其對應的該入光面,一光輸出模組,用於接收自與其對應的該出光面出射之該光訊號,至少一多軸微調機構,調整與其對應的該稜鏡,使在各該稜鏡繞著穿過最外側的稜鏡入光面與最外側的稜鏡出光面之一軸線旋轉時,不間斷地自該光輸出模組傳遞該光訊號,以及一消色差繞射結構,建構於一特定稜鏡之該稜鏡入光面或該稜鏡出光面上,用於消除該光訊號之一色差。
本案之再一主要目的在於提供一種光纖旋轉耦合裝置,包含一光輸入模組,用以接收來自一光源之一光訊號而產生一入射光,至少二稜鏡,其組合具有一組合入光面與一組合出光面,其中該組合沿著穿過該組合入光面及該組合出光面之一軸線旋轉,該入射光自該組合入光面之一入射點入射,並於該稜鏡組合中歷經一光線傳遞路徑後,而自該組合出光面之一相對應出射點出射一出射光,一光輸出模組,用於接收該出射光,以及一消色差繞射結構,建構於該至少二稜鏡之一之一稜鏡入光面或一稜鏡出光面上,用於消除該光訊號之一色差。
本案之另一主要目的在於提供一種光纖旋轉耦合裝置,包含一光輸入模組,用以接收來自一光源之一
光訊號而產生一入射光,至少二稜鏡,其組合構成一成像旋轉稜鏡並擁有一成像旋轉稜鏡之一特性,其中該組合具有一組合入光面與一組合出光面,該組合沿著穿過該組合入光面及該組合出光面之一軸線旋轉,該入射光自該組合入光面之一入射點入射,並於該稜鏡組合中歷經一光線傳遞路徑後,而自該組合出光面之一相對應出射點出射一出射光,一光輸出模組,用於接收該出射光,其中該特性係使得由該入射點入射之該光訊號自該相對應出射點出射,以及至少一多軸微調機構,連接於該至少二稜鏡之一,用以調整該一稜鏡相對於該光訊號之一位置參數,而使得該稜鏡組合沿該軸線旋轉時,該稜鏡組合保有該特性。
本案之又一主要目的在於提供一種光纖旋轉耦合裝置,包含一光輸入模組,用以接收來自一光源之一光訊號而產生一入射光,至少二稜鏡,其組合構成一成像旋轉稜鏡並擁有一成像旋轉稜鏡之一特性,其中該組合具有一組合入光面與一組合出光面,該組合沿著穿過該組合入光面及該組合出光面之一軸線旋轉,其中該入射光自該組合入光面之一入射點入射,並於該稜鏡組合中歷經一光線傳遞路徑後,而自該組合出光面之一相對應出射點出射一出射光,以及一光輸出模組,用於接收該出射光。
1:達夫稜鏡/第一成像旋轉稜鏡
10,35:第一多軸微調機構
11,61:入光面
12,62:反射面
13,63:出光面
14:中心軸
15,301,304:實際光路
16,302,305:理想光路
17,303,306:調校後光路
2:依據本發明構想第一較佳實施例之光纖旋轉耦合裝置
21,31,41,51:第一稜鏡
22,32,42,52:第二稜鏡
33,43,53:第三稜鏡
44,54:第四稜鏡
3:依據本發明構想第二較佳實施例之光纖旋轉耦合裝置
30:介質
311:第一稜鏡入光面/組合入光面
312:入射點
313:入射光/光訊號
331:第三稜鏡出光面/組合出光面
332:出射點/理想出射點
333:出射光/光訊號
34:消色差繞射結構
36:第二多軸微調機構
37:第三多軸微調機構
38:光輸入模組/光源/第一光波導
381:軸線
382:光線傳遞路徑
39:光輸出模組/第二光波導
4:依據本發明構想第三較佳實施例之光纖旋轉耦合裝置
5:依據本發明構想第四較佳實施例之光纖旋轉耦合裝置
55:第五稜鏡
6:梯形體/梯形稜鏡/第二成像旋轉稜鏡
△2,△3:光訊號的偏移量
n0,n1,n2:折射率
第一圖(a):其係顯示一達夫稜鏡的示意圖。
第一圖(b):其係顯示一達夫稜鏡的剖面圖。
第二圖(a):其係顯示達夫稜鏡應用於光纖旋轉耦合裝置中且在其調校之前的示意圖。
第二圖(b):其係顯示達夫稜鏡應用於光纖旋轉耦合裝置中且在其調校之後的示意圖。
第三圖(a)至第三圖(e):其係分別顯示一依據本發明構想之第一至第五較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置之示意圖。
第四圖:其係顯示一依據本發明構想之第六較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置之示意圖。
第五圖(a):其係顯示一依據本發明構想之第七較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置且在其調校之前的示意圖。
第五圖(b):其係顯示一依據本發明構想之第七較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置且在其調校之後的示意圖。
第六圖(a):其係顯示一與依據本發明構想之第一至第七較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置相關之梯形體的示意圖。
第六圖(b):其係顯示一依據本發明構想之第一較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置之兩個稜鏡的組合具有如第六圖(a)所示梯形體外形的示意圖。
第七圖(a)至第七圖(d):其係分別顯示一依據本發明構想之第六較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置在調校前繞軸
線381旋轉0°、90°、180°與270°時,其光訊號穿出該第三稜鏡出光面的位置與其自該出光面的理想出射點偏移的量的示意圖。
第七圖(e)至第七圖(h):其係分別顯示一依據本發明構想之第六較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置在調校後繞軸線381旋轉0°、90°、180°與270°時,其光訊號穿出該第三稜鏡出光面的位置與該出光面的理想出射點重合的示意圖。
本發明所提供之可多維度微調之光纖旋轉耦合裝置,其包含至少兩個以上的稜鏡、至少一個多軸微調機構、至少一個光輸入模組與至少一個光輸出模組。第三圖(a)至第三圖(e)是分別顯示一依據本發明構想之第一至第五較佳實施例之光纖旋轉耦合裝置的示意圖。第三圖(a)是顯示一依據本發明構想之第一佳實施例之光纖旋轉耦合裝置。在第三圖(a)中,光纖旋轉耦合裝置2具有一第一稜鏡21與一第二稜鏡22。第三圖(b)是顯示一依據本發明構想之第二佳實施例之光纖旋轉耦合裝置。在第三圖(b)中,光纖旋轉耦合裝置3具有一第一稜鏡31、一第二稜鏡32與一第三稜鏡33。第三圖(c)是顯示一依據本發明構想之第三佳實施例之光纖旋轉耦合裝置。在第三圖(c)中,光纖旋轉耦合裝置3具有一第一稜鏡31、一第二稜鏡32、一第三稜鏡33與一設置於該第二稜鏡32之一出光面上
的消色差繞射結構34,其中該消色差繞射結構34是用於消除自一光源入射之不同波長的兩個光訊號間的一色差,以使該不同波長的兩個光訊號可以自該第三稜鏡33之一出光面的同一出射點出射。第三圖(d)是顯示一依據本發明構想之第四佳實施例之光纖旋轉耦合裝置。在第三圖(d)中,光纖旋轉耦合裝置4具有一第一稜鏡41、一第二稜鏡42、一第三稜鏡43與一第四稜鏡44。第三圖(e)是顯示一依據本發明構想之第五佳實施例之光纖旋轉耦合裝置。在第三圖(e)中,光纖旋轉耦合裝置5具有一第一稜鏡51、一第二稜鏡52、一第三稜鏡53、一第四稜鏡54與一第五稜鏡55。
第四圖是顯示一依據本發明構想之第六較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置之示意圖。在第四圖中,光纖旋轉耦合裝置3除包括如第三圖(c)所示之該第一稜鏡31、該第二稜鏡32、該第三稜鏡33與設置於該第二稜鏡32之該出光面上的該消色差繞射結構34外,更包括一第一多軸微調機構35、一第二多軸微調機構36、一第三多軸微調機構37、一光輸入模組38與一光輸出模組39。該第一多軸微調機構35、該第二多軸微調機構36與該第三多軸微調機構37分別用於微調該第一稜鏡31、該第二稜鏡32與該第三稜鏡33,使對應的各該稜鏡產生一旋轉及/或一位移。例如,在一具有xyz軸的空間座標中的一位移或穿過各該稜鏡三角形截面中心處之一中心軸的一順時鐘方向的一轉動角度Φ角(+Φ)或一逆時鐘方向的一轉動角度Φ角(-Φ)。
該光纖旋轉耦合裝置3是沿著穿過光輸入模組38與該光輸出模組39且向右延伸之一軸線381做360度的旋轉。該第一稜鏡31、該第二稜鏡32與該第三稜鏡33分別是由具有一第一折射率n1的一第一材質或是由具有一第二折射率2的一第二材質所製成,因此該第一稜鏡31、該第二稜鏡32與該第三稜鏡33可能具有相同之折射率,亦可能具有不同之折射率。且各該稜鏡(例如第一稜鏡31)的入光面與反射面夾角θ1’、出光面與反射面夾角θ2’和入光面與出光面夾角θ3’都各具有一精度,例如:±18arcmin。此外,該光纖旋轉耦合裝置3是設置於一介質30中,該介質30具有一折射率n0,且該介質30是選自油或空氣。此外,如第四圖所示之各該多軸微調機構35-37中包括一具有一負熱膨脹係數之材料,使各該多軸微調機構35-37之一熱膨脹係數近乎為零,以使各該多軸微調機構35-37於-4度℃至40度℃的環境溫度下,皆可正常運作。
如第四圖與第六圖(b)所示,該光纖旋轉耦合裝置3/2,包含至少二稜鏡(見第六圖(b)的21與22與第四圖的31、32與33),其組合構成一成像旋轉稜鏡(其組合具有例如第一圖(a)的達夫稜鏡1或第六圖(a)的具有梯形體外形的稜鏡6的外形)並擁有一成像旋轉稜鏡之一特性。其中該組合(見第四圖)具有一組合入光面311與一組合出光面331,且該組合沿著穿過該入光面311及該出光面331的入射點312與出射點332之一軸線381旋轉。其中,該入射光313自該組合入光面311之一入射點312入射,並於該稜鏡
組合3中歷經一光線傳遞路徑382後,而自該組合出光面331之一相對應出射點332出射一出射光333。各該稜鏡31/32/33包括一稜鏡入光面(例如第一稜鏡入光面311)、一位置與一傾角(例如在第五圖(a)中,該第一稜鏡31具有一固定位置與一固定傾角。該第二稜鏡32與該第三稜鏡33的位置與傾角則均是可調校的)。該光纖旋轉耦合裝置3還包括至少一多軸微調機構(見第四圖之35/36/37)。其中,各該多軸微調機構35/36/37用於調整與其對應的各該稜鏡(31/32/33)的各該位置與各該傾角,使在各該稜鏡(31/32/33)旋轉時,不間斷地傳遞一光訊號313/333。此外,該光纖旋轉耦合裝置3更包括至少一光輸入模組38(包括一光源38與一連結於該光源之第一光波導38),其中該光源38發出之該光訊號313透過該第一光波導38傳遞至對應的各該稜鏡的入光面(例如第一稜鏡入光面311),以及至少一光輸出模組39,包括一第二光波導39,設置於對應的各該光輸入模組38的一對側,用於接收自對應的各該稜鏡33出射之該光訊號333。各該多軸微調機構35/36/37使對應的各該稜鏡31/32/33產生一旋轉及/或一位移,經調整對應的各該稜鏡31/32/33的各該位置及各該傾角後,使各該光輸入模組38的該光訊號313於對應各該稜鏡31/32/33旋轉的情況下,傳遞至各該光輸出模組39,以達成一光纖旋轉耦合,其中與各該多軸微調機構35/36/37對應的各該稜鏡31/32/33皆各自獨立調整,以補償各該稜鏡因加工精度不足所造成之一對位偏差。該光訊號333包括具一第一
波長之一第一光訊息與具一第二波長之一第二光訊息,該消色差繞射結構34,建構於該第二稜鏡32之該該稜鏡出光面上,用以消除該第一光訊息與該第二光訊息間之一色差。該色差被消除後,各該光輸出模組39自對應的各該稜鏡33的該稜鏡出光面331的同一出射點332接收出射的該第一光訊息與該第二光訊息。在第四圖中,該三稜鏡31/32/33的組合構成一成像旋轉稜鏡(如第一圖(a)的達夫稜鏡1或第六圖(a)的具有梯形體外形的稜鏡6)並擁有一成像旋轉稜鏡之一特性。其中,該特性係使得由該入射點312入射之該光訊號313/333自該相對應出射點332出射,以及至少一多軸微調機構35/36/37,連接於該三稜鏡31/32/33之一,用以調整該一稜鏡31/32/33相對於該光訊號313/333之一位置參數,而使得該稜鏡組合31/32/33沿該軸線381旋轉時,該稜鏡組合31/32/33保有該特性,且自該組合出光面331之一相對應出射點332出射一出射光333,其將為該光輸出模組39所接收。
第五圖(a)是顯示一依據本發明構想之第七較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置且在其調校之前的示意圖。在第五圖(a)中,光纖旋轉耦合裝置3具有一第一稜鏡31、一第二稜鏡32與一第三稜鏡33。其中該第一稜鏡31固定於該光纖旋轉耦合裝置3,且具有一固定位置與一固定傾角,而無法進行微調。該第二稜鏡32與該第三稜鏡33均是可調校的,具有對應的多軸微調機構(未顯示),而可透過與其各自對應的多軸微調機構而調整其中該第二稜
鏡32與該第三稜鏡33的位置及傾角。例如,沿著一穿過該第二稜鏡32(或該第三稜鏡33)的反射面中央處與該入光面與出光面交點的一軸線的一趨向該反射面或遠離該反射面的一位移,抑或者是沿著該軸線的一順時鐘方向的一轉動角度Φ角(+Φ)或一逆時鐘方向的一轉動角度Φ角(-Φ)。該第一稜鏡31的入光面與反射面夾角θ及出光面與反射面夾角θ和該第三稜鏡33的入光面與反射面夾角θ’及出光面與反射面夾角θ’均具有一精度:±18arcmin。該第二稜鏡32雖未標示,但其入光面與反射面夾角及出光面與反射面夾角亦均具有該精度:±18arcmin。而每一稜鏡其角度容差可自例如:達夫稜鏡之±2arcmin放寬至±18arcmin,其可放寬稜鏡之製作公差是因每一稜鏡皆可個別旋轉與位移,進行光路微調,可增加系統調校自由度與大量減少製作成本。此外,如第五圖(a)所示,該光纖旋轉耦合裝置3具有一第一光訊號與一第二光訊號。該第一光訊號具有一實際光路301與一理想光路302,該第二光訊號具有一實際光路304與一理想光路305。
第五圖(b)是顯示一依據本發明構想之第七較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置且在其調校之後的示意圖。除該第一稜鏡31是固定於該光纖旋轉耦合裝置3而不能調校其位置與傾角外,其中該第二稜鏡32與該第三稜鏡33的位置及傾角均已透過與其各自對應的多軸微調機構(未顯示)而調整。例如,沿著該穿過該第二稜鏡32的反射面中央處與該入光面與出光面交點的該軸線的一遠離該
反射面的一位移和沿著該軸線的一逆時鐘方向的一轉動角度Φ角(-Φ)及沿著該穿過該該第三稜鏡33的反射面中央處與該入光面與出光面交點的該軸線的一遠離該反射面的一位移和沿著該軸線的一逆時鐘方向的一轉動角度Φ角(-Φ)。如第五圖(b)所示,該第一光訊號具有一調校後光路303,且該第二光訊號具有一調校後光路306。
第六圖(a)是顯示一與依據本發明構想之第一至第七較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置相關之梯形體的示意圖。在第六圖(a)中,當該梯形體6用作一梯形稜鏡時,其為一第二成像旋轉稜鏡,且具有一入光面61、一反射面62與一出光面63。當各該依據本發明構想之第一至第七較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置所具有的至少二稜鏡(本發明第一至第七較佳實施例分別具有二個至五個稜鏡),其組合具有如第六圖(a)所示之該梯形體6的外形。
第六圖(b)是顯示一依據本發明構想之第一較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置之兩個稜鏡的組合具有如第六圖(a)所示梯形體外形的示意圖。在第六圖(b)中,該依據本發明構想之第一較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置2之第一稜鏡21與第二稜鏡22的組合具有如第六圖(a)所示梯形體6的外形。
第七圖(a)至第七圖(d)是分別顯示一依據本發明構想之第六較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置在調校前繞軸線381旋轉0°、90°、180°與270°時,其光訊號穿出該第三稜鏡出光面的位置與其自該出光面的理想出射點
偏移的量的示意圖。在第七圖(a)至第七圖(d)中所示之圓形亮點是該光纖旋轉耦合裝置3的光訊號333穿出該第三稜鏡33之出光面331的位置(參見第四圖),而螢幕上所顯示之該線段是表示該光纖旋轉耦合裝置3的光訊號333穿出該第三稜鏡33之出光面331的位置與該出光面331的理想出射點332間的偏移量△2。
第七圖(e)至第七圖(h)是分別顯示一依據本發明構想之第六較佳實施例的光纖旋轉耦合裝置在調校後繞軸線381旋轉0°、90°、180°與270°時,其光訊號穿出該第三稜鏡出光面的位置與該出光面的理想出射點重合的示意圖。在第七圖(e)至第七圖(h)中,因為該光纖旋轉耦合裝置3已經過調校,所以該光纖旋轉耦合裝置3的光訊號穿出該第三稜鏡33之出光面331的位置即為該出光面的理想出射點332(參見第四圖),故該光纖旋轉耦合裝置3的光訊號333穿出該第三稜鏡33之出光面331的位置與該出光面的理想出射點332間的偏移量△3為零。
綜上所述,本發明提供一種可多維度微調之光纖旋轉耦合裝置,此裝置係由至少兩個以上的稜鏡、多軸微調機構、一光輸入模組與一光輸出模組所組成。多軸微調機構可調整稜鏡的位置及角度,使光輸入模組的訊號可於稜鏡旋轉的情況下,不間斷並精確地傳遞至光輸出模組,以達到光纖旋轉耦合之目的。依上述組成,每個稜鏡皆可獨立調整,可補償因稜鏡加工精度不足所造成之對位偏差,降低產品成本,並可於指定稜鏡表面上,建構消色
差繞射結構,達成消色差之目的,故其確實具有新穎性與進步性。
是以,縱使本案已由上述之實施例所詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾,然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
3:依據本發明構想第二較佳實施例之光纖旋轉耦合裝置
30:介質
31:第一稜鏡
311:第一稜鏡入光面/組合入光面
312:入射點
313:入射光/光訊號
32:第二稜鏡
33:第三稜鏡
331:第三稜鏡出光面/組合出光面
332:出射點/理想出射點
333:出射光/光訊號
34:消色差繞射結構
35:第一多軸微調機構
36:第二多軸微調機構
37:第三多軸微調機構
38:光輸入模組/光源/第一光波導
381:軸線
382:光線傳遞路徑
39:光輸出模組/第二光波導
Claims (13)
- 一種光纖旋轉耦合裝置,包含:至少二稜鏡,其組合構成一成像旋轉稜鏡並擁有一成像旋轉稜鏡之一特性,其中該組合具有一組合入光面與一組合出光面,該組合沿著穿過該組合入光面及該組合出光面之一軸線旋轉,該入射光自該組合入光面之一入射點入射,並於該稜鏡組合中歷經一光線傳遞路徑後,而自該組合出光面之一相對應出射點出射一出射光,各該稜鏡包括一稜鏡入光面、一位置與一傾角;至少一多軸微調機構,其中各該多軸微調機構用於調整與其對應的各該稜鏡的各該位置與各該傾角,使在各該稜鏡旋轉時,不間斷地傳遞一光訊號;至少一光輸入模組,包括一光源與一連結於該光源之第一光波導,其中該光源發出之該光訊號透過該第一光波導傳遞至對應的各該稜鏡入光面;以及至少一光輸出模組,包括一第二光波導,設置於對應的各該光輸入模組的一對側,用於接收自對應的各該稜鏡出射之該光訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述之光纖旋轉耦合裝置,其中各該稜鏡包括一可穿透常用通訊波長之光學材料,各該稜鏡具有一第一折射率或一第二折射率,該光纖旋轉耦合裝 置設置於一介質中,該介質具有一第三折射率,其中該介質為空氣或油。
- 如申請專利範圍第1項所述之光纖旋轉耦合裝置,其中該光訊號包括具一第一波長之一第一光訊息與具一第二波長之一第二光訊息,各該稜鏡包括一稜鏡出光面,於該至少二稜鏡的其中之一特定稜鏡之該稜鏡入光面或該稜鏡出光面上建構一消色差繞射結構,用以消除該第一光訊息與該第二光訊息間之一色差。
- 如申請專利範圍第3項所述之光纖旋轉耦合裝置,其中該色差被消除後,各該光輸出模組自對應的各該稜鏡的該稜鏡出光面的同一點接收出射的該第一光訊息與該第二光訊息。
- 如申請專利範圍第1項所述之光纖旋轉耦合裝置,其中未具有對應的多軸微調機構的稜鏡是固定於該光纖旋轉耦合裝置,且該固定於該光纖旋轉耦合裝置的稜鏡具有一固定位置與一固定傾角。
- 如申請專利範圍第1項所述之光纖旋轉耦合裝置,其中各該多軸微調機構使對應的各該稜鏡產生一旋轉及/或一位移,經調整對應的各該稜鏡的各該位置及各該傾角後,使各該光輸入模組的該光訊號於對應各該稜鏡旋轉的情況下,傳遞至各該光輸出模組,以達成一光纖旋轉耦合。
- 如申請專利範圍第1項所述之光纖旋轉耦合裝置,其中與各該多軸微調機構對應的各該稜鏡皆各自獨立調整,以補償各該稜鏡因加工精度不足所造成之一對位偏差,各該多軸微調機構中包括一具有一負熱膨脹係數之材料,使各該多軸微調機構之一熱膨脹係數近乎為零,以使各該多軸微調機構於-4度℃至40度℃的環境溫度下,皆可正常運作。
- 一種光纖旋轉耦合裝置,包含:至少二稜鏡,各包括一稜鏡入光面與一稜鏡出光面,且各該稜鏡具有一位置與一傾角;一光輸入模組,使一光訊號傳遞至與其對應的該入光面;一光輸出模組,用於接收自與其對應的該出光面出射之該光訊號;至少一多軸微調機構,調整與其對應的該稜鏡的該位置與該傾角,使在各該稜鏡繞著穿過最外側的稜鏡入光面與最外側的稜鏡出光面之一軸線旋轉時,不間斷地自該光輸出模組傳遞該光訊號;以及一消色差繞射結構,建構於一特定稜鏡之該稜鏡入光面或該稜鏡出光面上,用於消除該光訊號之一色差。
- 一種光纖旋轉耦合裝置,包含:一光輸入模組,用以接收來自一光源之一光訊號而產生一入射光;至少二稜鏡,其組合具有一組合入光面與一組合出光面,且各該稜鏡具有一位置與一傾角,其中該組合沿著穿過該組合入光面及該組合出光面之一軸線旋轉,該入射光自該組合入光面之一入射點入射,並於該稜鏡組合中歷經一光線傳遞路徑後,而自該組合出光面之一相對應出射點出射一出射光;一光輸出模組,用於接收該出射光;至少一多軸微調機構,用於在各該稜鏡旋轉時調整對應的各該稜鏡的該位置與該傾角;以及一消色差繞射結構,建構於該至少二稜鏡之一之一稜鏡入光面或一稜鏡出光面上,用於消除該光訊號之一色差。
- 如申請專利範圍第9項所述之光纖旋轉耦合裝置,其中各該稜鏡具有一位置與一傾角,且該光訊號包括具一第一波長之一第一光訊息與具一第二波長之一第二光訊息,該消色差繞射結構用以消除該第一光訊息與該第二光訊息間之一色差,以使各該光輸出模組自對應的各該稜鏡的該 稜鏡出光面的同一點接收出射的該第一光訊息與該第二光訊息。
- 一種光纖旋轉耦合裝置,包含:一光輸入模組,用以接收來自一光源之一光訊號而產生一入射光;至少二稜鏡,其組合構成一成像旋轉稜鏡並擁有一成像旋轉稜鏡之一特性,其中該組合具有一組合入光面與一組合出光面,該組合沿著穿過該組合入光面及該組合出光面之一軸線旋轉,該入射光自該組合入光面之一入射點入射,並於該稜鏡組合中歷經一光線傳遞路徑後,而自該組合出光面之一相對應出射點出射一出射光;一光輸出模組,用於接收該出射光,其中該特性係使得由該入射點入射之該光訊號自該相對應出射點出射;以及至少一多軸微調機構,連接於該至少二稜鏡之一,用以調整該一稜鏡相對於該光訊號之一位置參數,而使得該稜鏡組合沿該軸線旋轉時,該稜鏡組合保有該特性。
- 如申請專利範圍第11項所述之光纖旋轉耦合裝置,其中該成像旋轉稜鏡之一外形為一梯形體。
- 一種光纖旋轉耦合裝置,包含: 一光輸入模組,用以接收來自一光源之一光訊號而產生一入射光;至少二稜鏡,其組合構成一成像旋轉稜鏡並擁有一成像旋轉稜鏡之一特性,且各該稜鏡具有一位置與一傾角,其中該組合具有一組合入光面與一組合出光面,該組合沿著穿過該組合入光面及該組合出光面之一軸線旋轉,該入射光自該組合入光面之一入射點入射,並於該稜鏡組合中歷經一光線傳遞路徑後,而自該組合出光面之一相對應出射點出射一出射光;一光輸出模組,用於接收該出射光;以及至少一多軸微調機構,用於在各該稜鏡旋轉時調整對應的各該稜鏡的該位置與該傾角。
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