分叉光学耦合装置和包含这种装置的分叉系统的制作方法
【专利说明】分叉光学耦合装置和包含这种装置的分叉系统
相关申请的交叉引用
[0001 ] 本申请根据35U.S.C.§119要求2013年7月30日提交的美国临时申请S/N.61/860，027的优先权权益，本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用整体结合于此。
【背景技术】
[0002]本公开总地涉及光学装置且更具体地涉及分叉光学耦合装置以供在光学应用中使用，光学应用包括但不限于空分复用(SDM)系统。
【发明内容】
[0003]本公开涉及分叉光学耦合装置以及包含这种装置的分叉系统。根据本公开的一个实施例，提供一种光学耦合装置，包括多芯光纤对准站、单模光纤对准站和分叉透镜组件。多芯光纤对准站包括多芯光纤对准硬件，配置为相对于分叉透镜组件的光轴将多芯光纤定位在固定的位置处。单模光纤对准站包括单模光纤对准硬件，配置为相对于分叉透镜组件的光轴将单模光纤定位在固定的位置处。分叉透镜组件包括放大非球面表面、缩小非球面表面、分叉轴棱锥表面以及凸轴棱锥表面。沿着光轴定位分叉透镜组件的非球面与轴棱锥表面以使得放大非球面表面被定位在多芯光纤对准站与分叉轴棱锥表面之间，并且分叉轴棱锥表面被定位在放大非球面表面与凸轴棱锥表面之间。凸轴棱锥表面被定位在分叉轴棱锥表面与缩小非球面表面之间，缩小非球面表面被定位在凸轴棱锥表面与单模光纤对准站之间。分叉轴棱锥表面包含至少一个分叉斜面部件(slope component)，配置为相对于分叉透镜组件的光轴在空间上分离在多芯光纤对准站中对准的多芯光纤的光学模式。凸轴棱锥表面包含至少一个远心斜面部件，配置为确保在多芯光纤对准站中对准的多芯光纤的光学模式在聚焦于单模光纤对准站中对准的单模光纤的对应输入面时基本上是远心的。分叉和凸轴棱锥表面相对于分叉透镜组件的光轴是旋转不变的。分叉透镜组件的非球面与轴棱锥表面被配置为使得在多芯光纤对准站中对准的多芯光纤的光学模式在空间上是分离的并且基本上远心地被映射到在单模光纤对准站中对准的分叉单模光纤的对应光学模式。
[0004]本公开的附加实施例涉及一种光学耦合系统，包括光学耦合装置、多芯光纤和多个单模光纤。多芯光纤被定位在相对于分叉透镜组件的光轴的固定的位置处的多芯光纤对准站中。多个单模光纤被定位在相对于分叉透镜组件的光轴的多个固定的位置处的单模光纤对准站中。分叉透镜组件的分叉轴棱锥表面包含至少一个分叉斜面部件，配置为相对于分叉透镜组件的光轴在空间上分离在多芯光纤对准站中对准的多芯光纤的光学模式。分叉透镜组件的凸轴棱锥表面包含至少一个远心斜面部件，配置为确保在多芯光纤对准站中对准的多芯光纤的光学模式在聚焦于单模光纤对准站中对准的单模光纤的对应输入面时基本上是远心的。分叉透镜组件被配置为使得在多芯光纤对准站中对准的多芯光纤的光学模式在空间上是分离的并且基本上远心地被映射到在单模光纤对准站中对准的分叉单模光纤的对应光学模式。
[0005]在以下的详细描述中陈述了附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言根据所作描述就容易理解，或者通过实施详细描述、权利要求书以及附图所述的实施例而被认识。
[0006]应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者仅表示本公开的一些预想实施例的示例，并且它们仅旨在提供用于理解权利要求书的本质和特性的概观或框架。
[0007]所包括的附图用于提供进一步的理解，且被结合到本说明书中并构成其一部分。附图示出一个或多个实施例，并与说明书一起用来解释各实施例的原理和操作。
【附图说明】
[0008]图1是本文描述的光学耦合系统的一个实施例的示意图；
[0009]图2是本文描述的多芯光纤的输出面的一个实施例的示意图；
[0010]图3是本文描述的单模光纤的输入面的一个实施例的示意图；
[0011]图4是本文描述的凸轴棱锥表面的一个实施例的示意性特写图；
[0012]图5是本文描述的凸轴棱锥表面的替代实施例的示意性特写图；以及
[0013]图6是本文描述的光学耦合系统的替代实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0014]现在参见图1，光学耦合系统100包括多芯光纤对准站110、单模光纤对准站120和分叉透镜组件130。光学耦合系统100进一步包括定位在多芯光纤对准站110中的多芯光纤112和定位在单模光纤对准站120中的单模光纤122。多芯光纤对准站110包括多芯光纤对准硬件114，配置为相对于分叉透镜组件130的光轴140将多芯光纤112定位在固定的位置处。单模光纤对准站120包括单模光纤对准硬件124，配置为相对于分叉透镜组件130的光轴140将单模光纤122定位在固定的位置处。多芯光纤对准站110和单模光纤对准站120可包括配置为相对于光轴140固定多芯光纤112或单模光纤122的位置的任意对准硬件，诸如光纤连接器，例如包括FC连接器、SC连接器、LC连接器、ST连接器、SP连接器等。光学耦合系统100被配置为在空间上分离多芯光纤112的光学模式并将这些光学模式基本上远心地映射到单模光纤122的对应的光纤模式，从而使得从多芯光纤112的每一个光纤芯发射的光功率耦合到单模光纤122的对应的光纤芯，如在本文中讨论。
[0015]简短地参见图2，在正视图中不出多芯光纤112的输出面116的一个实施例。多芯光纤112包括定位在输出面116上的纤芯118。当耦合到光源(未示出)时，纤芯118可发射一光学模式。纤芯118例如可由玻璃或塑料形成并且可具有大约ΙΟμπι的纤芯直径。在其他实施例中，纤芯118可由替代材料形成或者可具有不同的纤芯直径，诸如8μπι或6μπι。另外，输出面116上的纤芯118的每一个可具有不同的直径。如图2所示，纤芯118可定位在矩形芯构造(core format1n)中。在其他实施例中，纤芯118可处于另一个芯构造中，诸如六角形芯构造、三角形芯构造、线型芯构造等。尽管在图1中示出八个纤芯118，多芯光纤112可包括额外的或较少的纤芯。
[0016]在示出的实施例中，纤芯118中的四个定位在第一行123，纤芯118中的四个定位在第二行125。纤芯118中的每一个在X方向上与相邻的纤芯118在空间上相隔一距离126。在一些实施例中，距离126例如可以是47μπι。在其他实施例中，距离126可以多于或少于47μπι。定位在第一行123的纤芯118在y方向上与第二行125的纤芯118在空间上相隔一距离128。在一些实施例中，距离128例如可以是94μπι。在其他实施例中，第一行123的纤芯118与第二行125的纤芯118分开的距离128可以多于或少于94μπι。
[0017]纤芯118与多芯光纤112的纵轴132(示为一点)在空间上相隔了径向距离rl 134和r2 136。在一些实施例中，纵轴132可定位在多芯光纤112的中心，如图2所示，而在其他实施例中，纵轴132可定位在多芯光纤112的输出面116上的另一位置处。根据多芯光纤112的芯构造，纤芯118可具有若干径向距离。例如，在图2中，各纤芯138与纵轴132相隔了径向距离Π 134，而各纤芯142与纵轴132相隔了径向距离r2 136。为了容易看出，绘出与各纤芯138相交的具有半径rl 134的圆144，并且绘出与各纤芯142相交的具有半径r2 136的圆146。在示出的实施例中，两个径向距离rl 134和r2 136足以与每一组纤芯138、142相交。在其他实施例中，可需要更多或更少的径向距离来与多芯光纤112的每一个纤芯相交。
[0018]现在参见图3，在正视图中绘出单模光纤122的输入面150。单模光纤122包括定位在各个单模光纤122的输入面150上的纤芯152。如同多芯光纤122，在此实施例中，单模光纤122包括矩形构造的纤芯152，四个纤芯152定位