光电部件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种设置有用于相对于可连接至部件的光纤的端面来调节透镜的焦点的装置的光电部件。
【背景技术】
[0002]通常需要利用例如比如光纤耦合器这样的光电装置或开关来将光纤与另一光纤对准。这可以包括小心地对准光纤并且将光纤放置成与装置接触，或者使用透镜使得能够通过空气间隙进行耦合和对准。
[0003]在实验室环境中，利用光纤发射系统来将光耦合到裸光纤端部中，该光纤发射系统使用物镜来将光聚焦直至成为小点。精密的平移台(微定位工作台)用于移动透镜、光纤或装置以使得能够最优化耦合效率。然而，该装置不适用于利用高功率激光器的实际使用。
[0004]端部上具有连接器的光纤使该过程更加简单:连接器被简单地插入预对准的光纤准直器，该光纤准直器包含相对于光纤被准确地定位或者是可调节的透镜。为了达到进入光纤中的最佳注入效率，光束的发散以及光斑的位置和大小都必须进行优化。利用合适的光束，可以达到远远超过95%的耦合效率。
[0005]包括可调节透镜的装置的问题在于所需的准确定位还需要相应准确的调节机制。对于不止一个方向上的位置控制而言，可以一起使用多个线性台。可以从两个线性台来组装“两轴”或“X-Y”台，其中一个线性台安装至另一个线性台的装配台使得第二台的运动轴线与第一台的运动轴线垂直。“三轴”或“x-y-z”台由安装至彼此的三个线性台构成，使得所有台的运动轴线都正交。一些两轴台和三轴台是整体设计的而不是从分离的单轴台组装的。
[0006]US5351330中示出了光纤安装系统的示例，其中，由透镜架来支承透镜组件。通过使一组连接器变形来定位透镜架。该解决方案的问题在于变形是永久的，这使得不可能再次定位。即使尝试再次定位，任何后续变形都将削弱连接器。此外，由于定位需要使连接器变形，因此快速的或者可重复的再次定位是不可能的。
[0007]US2003/123808公开了类似的光纤安装系统，其中，使用对称弹簧绕万向节系统中的卡圈以抓持包括球状物和光学部件或其他类型部件的组件。一旦球状物/部件组件被抓持在安装系统内时，球状物/部件组件就能够枢转直到达到最佳对准为止。一点达到最佳对准，就利用激光焊接来固定球状物/部件组件。该解决方案的问题在于定位是永久的，这使得不可能再次定位。
[0008]根据发射条件和激光功率，在高功率工业激光系统中，几微米小的失准就会造成几百瓦特的传输损耗。
[0009]具有两轴或三轴调节系统的必要性导致复杂的机械设计以实现该微米精度，然而，机械零件的复杂性会导致在处理高功率工业激光时对系统中常见的热变化或热梯度敏感的装置。
[0010]因此，存在对改进的可调节装置的需要，该可调节装置能够快速地并且以较高的准确度而被重复地再次定位，但是并不那么复杂并且包括比当前解决方案更少的可调节零件。
【发明内容】
[0011]通过如在所附权利要求中要求保护的光电部件来解决上述问题。
[0012]在下文中，术语“透镜”被解释成包括单个透镜或一组透镜元件，其中透镜具有一个焦点。
[0013]本发明涉及用于接收光的光电部件，该部件包括壳体，该壳体具有被布置成接收入射光束的轴向延伸的腔体。该部件包括至少一个可调节装置，该至少一个可调节装置包括透镜以及用于相对于可连接至壳体的光纤的端面而调节透镜焦点的第一调节装置。
[0014]可调节装置还包括:被布置成影响所述透镜位置的第一主体，以及与第一主体接触并且在壳体中成轴颈的第二主体。第一调节装置被布置成作用于第一主体以使其绕远端点进行球状旋转并且改变透镜的位置，从而将透镜的焦点定位在光纤的端面上。第一主体连接至成轴颈的第二主体，使得对第一主体的调节导致第一主体和第二主体作为一个单元一起移动。
[0015]第一调节装置被布置成作用于第一主体，以相对于与透镜关联的光束的传播轴线、在远离第二主体处在两个正交方向上调节第一主体。为此，第一调节装置包括第一可调节装置和第二可调节装置，第一可调节装置和第二可调节装置被布置成与关联于透镜的光束的传播轴线成直角并且彼此成直角。第一可调节装置和第二可调节装置均是可精调的。沿其相应的方向一一朝向或远离光束的传播轴线一一调节这两个可调节装置中的任一个，将导致对由第一主体支承的透镜的相应调节。
[0016]第一可调节装置和第二可调节装置包括可旋转元件，该可旋转元件具有被布置成与壳体配合的螺纹部分。为了在调节期间避免任何反弹，第一主体通过作用于第一主体的弹性装置而与每个可调节装置保持接触。弹性装置优选地被定位在与相应的第一和第二可调节装置相同的平面中、在第一和第二可调节装置的相对于光束传播轴线的相对侧处。
[0017]如上所述，第二主体在壳体中成轴颈，这使得第一主体在被调节装置作用时能够进行球状旋转。根据第一示例，第二主体包括球状轴承。球状轴承被安装在壳体中的腔体中并且被布置成至少部分地围封第二主体。
[0018]根据第二示例，第二主体包括以万向节或万向轴节形式的万向接头。万向节是使物体能够绕单个轴旋转的枢转支承。一组两个万向节——利用正交枢轴将一个万向节安装在另一个万向节上，其中外侧安装在壳体中而内侧安装至第二主体一一可以用于使第二主体能够相对于光束的传播轴线而枢转成任何所需的角度。如上所述，可以利用作用于第一主体的第一和第二可调节装置来执行调节。
[0019]如上所述的第一调节装置被布置成将透镜的焦点定位在与光纤传播轴线基本上成直角的平面中的光纤端面上。如果该平面与光纤的端面不重合，则透镜的焦点可以最终在端面的前方或者在光纤的内部。为了对其进行修正，包括第一和第二主体的组件被布置成相对于第一调节装置、沿着光束传播轴线可滑动。可调节装置还包括第二调节装置，该第二调节装置用于沿着与透镜关联的光束的传播轴线而移动该装置。第二调节装置可以包括壳体的可旋转部分或者螺丝。第二调节装置作用于第二主体以使得能够沿着光束的传播轴线调节透镜的位置。
[0020]为了在调节期间避免任何反弹，第二主体通过被定位在第二主体与壳体之间并且被布置成沿着传播轴线起作用的弹性元件来与第二调节装置保持接触。第二调节装置被布置在第二主体的、相对于弹性装置的相对侧并且包括可旋转元件，该可旋转元件具有被布置成与壳体配合的螺纹部分。第二调节装置可以直接地或间接地作用于第二主体。
[0021]可以在具有一个或更多个输入光纤或一个或若干个输出光纤或其组合的光纤系统或装置中使用上述光电部件。当用于输入光纤时，该部件被布置成接收入射光并且使得能够调节透镜的焦点以确保以最小的损耗将入射光束发送到装置中。类似地，当用于输出光纤时，该部件被布置成接收准直光束即来自激光器等的光束，并且使得能够调节透镜的焦点以确保以最小的损耗将输出光束发送到光纤中。
[0022]根据第一不例，光电部件是光纤至光纤親合器，该光纤至光纤親合器包括被布置成接收来自可连接至壳体的光纤的光并且将光聚焦到第二光纤