射条件的平面视图。圆25表示MMF 4的50微米核心，尽管MMF 4的核心可具有其它直径。图5中展示的视图中的最亮区域为由光学耦合系统10'或10"提供的预先确定的发射条件产生的预先确定的空间强度分布图案。可以看到，相对于核心25的中心而分散所述空间强度分布图案，即，其处于核心25的外侧。还可以看到，所述空间强度分布图案处于核心25的边缘的内部，在此处MMF中通常存在缺陷。因此，大多数光能避开MMF中的任何中心及边缘缺陷。
[0039]图6说明在MMF 4的端面4a处由图2及3中展示的光学耦合系统1(V或10"产生的发射条件的平面视图。圆28表示MMF 4的50微米核心。可以看到，所述预先确定的空间强度分布图案在环绕核心28的中心但在核心28的中心的外侧的多个区域分散光能。所述图案也处于核心28的边缘的内部。因此，大多数光能避开MMF 4中的任何中心及边缘缺陷。
[0040]应注意，尽管图5及6说明避开MMF 4中的特定区域的两个预先确定的空间强度分布图案，但光学耦合系统10可经设计及制造以实现任何想要的空间强度分布图案。归因于通常已知MMF对具有由图5及6中展示的图案避开的中心及边缘缺陷敏感的事实，将图5及6中展示的图案用作实例。
[0041]图7说明由常规折射光学耦合系统引导回SML光源的光圈中的背反射光功率的平面视图。因为所述背反射光为集中的，所以大多数光进入所述SML光源的所述光圈中。图8说明为防止大多数背反射光功率被引导回SML光源2的光圈中而由图2或3中展示的光学耦合系统10’或10"分散的背反射光功率的平面视图。图9说明为防止大多数背反射光功率被引导回SML光源2的光圈中而由图2或3中展示的光学耦合系统10'或10"分散及离散的背反射光功率的平面视图。因此，可以看到除了同时提供避开MMF中的缺陷区域的空间强度分布图案之外，光学耦合系统10'及10"还实现减小引导到SML光源2的光圈中的光功率的dB级的目标。
[0042]图10说明根据说明性实施例的图2中展示的光学耦合系统10'的第一侧11的平面视图，其中将第一侧11实施为与折射透镜组合的模拟自由表面30以实现与图5中展示的空间强度分布图案类似的空间强度分布图案。由具有从-2 31到+2 31范围的相位值的相位图案界定模拟自由表面30，其中-2 JT对应于由自由表面30产生的激光中的最小相位延迟且+2 Ji对应于由自由表面30产生的激光中的最大相位延迟。如下计算相位值:
[0043]相位值=M χΦ 方程式I
[0044]其中M为常数，通常为整数，且Φ为具有与光学耦合系统10’的光轴相对应的Z轴的极坐标系统的方位角。
[0045]根据图10的说明性实施例，模拟自由表面30将从SML光源2接收到的激光转换成类似于图5中展示的图案的空间强度分布图案。能够实现此类型空间强度分布图案的模拟自由表面的实例为涡旋透镜。同时，模拟自由表面30提供类似于图8中展示的分散的背反射。
[0046]图11说明根据说明性实施例的图3中展示的光学耦合系统10"的第一侧的平面视图，其中将光学耦合系统10"的第一侧13实施为与折射透镜组合的衍射表面35以实现图5中展不的空间强度分布图案。对应于图3中展不的表面13a的衍射表面35包括由从O到2 π的范围的相位值构成的相位图案。如上文论述，执行螺旋发射的光学耦合系统为使用围绕准直透镜的光轴使光的相位线性地旋转的相位图案对来自所述源的激光进行编码的光学耦合系统。螺旋发射通常在避开MMF光纤中的中心及边缘缺陷时为有效的。根据此说明性实施例，由形成于衍射表面13a中的衍射图案产生的预先确定的空间强度图案对来自线性地围绕光学耦合系统10"的光轴的SML光源的光进行编码。第二侧14的折射透镜将经编码的光引导到MMF 4的端面4a上。以此方式，光学耦合系统10"实现图5中展示的空间强度分布图案以避开MMF 4中的中心及边缘缺陷而同时提供类似于图9中展示的离散的背反射。
[0047]螺旋发射为产生避开MMF 4中的中心及边缘缺陷的预先确定的空间强度分布的受控发射的实例，但也可使用具有避开MMF 4中的其它缺陷区域的效果的其它类型的受控发射。如上文指示，光学耦合系统10可经设计及制造以实现到MMF 4的端面4a上的任何想要的激光的空间强度分布发射。因此，只要提前已知所述MMF中缺陷区域最可能定位的位置，那么光学耦合系统10可经设计及制造以实现想要的发射条件以保证当激光在所述MMF中传播时其避开那些区域。
[0048]图12为形成于光学耦合系统10"的第一侧13的表面13a (图3)中的与也形成于第一侧13中的折射透镜组合的全息图案40的说明性实施例的截屏的平面视图。基于能够以图9中描绘的方式产生减小背反射的预先选定的空间强度分布图案而同时避开MMF 4中的缺陷区域以图6中描绘的方式将受控发射提供到MMF 4中的计算机产生的全息图设计全息图案40。
[0049]如同图11中展示的相位图案35，根据此说明性实施例，全息图案40提供由SML光源2发射的激光的螺旋发射。因此，根据此说明性实施例，衍射图案40使用围绕光学耦合系统10"的光轴使所述光线性地旋转的相位对来自源2的激光进行编码，借此保证避开MMF 4的中心及近边缘中的缺陷。
[0050]具有在其中形成的全息图案40的表面13a通常设计如下。执行产生空间强度分布图案的一或多种算法。基于空间强度分布图案在避开MMF 4中的缺陷区域方面的效果接着选择所产生的空间强度分布图案中的一者。根据此说明性实施例，基于空间强度分布图案在避开MMF 4中的中心及边缘缺陷方面的效果选择所述空间强度分布图案。一旦已选择所述空间强度分布图案，就执行一或多个其它算法，所述算法接收作为输入的所选择的强度分布图案且执行产生全息图、将每一全息图插入到模拟衍射表面中且接着选择导致实现想要的强度分布图案的模拟衍射表面的衍射表面模拟算法。
[0051]—旦已选择全息图，设计适合用于具有模拟设计的实际光学耦合系统10"的衍射表面且制造光学耦合系统10"，使得表面13a具有在其中形成再产生对应全息图的衍射图案40。通过将所选择的全息图的相位图案映射到在光学耦合系统10"的适合衬底材料的厚度及/或折射率上的空间变化中来制造衍射图案40，光学耦合系统10"的适合衬底材料可为(举例来说)玻璃、塑料、聚合物或半导体材料。如上文指示，光刻过程非常适于形成在所述衬底材料的厚度及/或折射率上的随机空间变化。
[0052]2011年9月13日发布且转让给本申请案的受让人的第8，019, 233号美国专利描述用于设计及制造光学发射器的光学耦合系统的方法及系统，其中在光学耦合系统中形成用于提供避开光纤中的中心及边缘缺陷的受控发射的衍射图案。在以全文引用的方式并入本文中的所述专利中揭示的方法及系统同样非常适于在表面13a中形成衍射图案40。因此，为了简洁起见，本文中将不提供这些方法及系统的详细论述。
[0053]在不增加模块复杂性的情况下，除了允许增加MMF链路长度及带宽之外，本发明还提供其它益处，例如低MMF制造成本及增加的良率。因为本发明允许实现避开光纤中可能含有缺陷的特定区域的预先选定的空间强度分布，所以光纤制造商可集中较少精力于减小那些区域中的缺陷且集中较多精力于性能优化参数，例如(举例来说)α的光纤轮廓控制。举例来说，已知光学多模(OM) 1、0Μ2、0Μ3及0Μ4光纤在其核心中具有中心及边缘缺陷。通过