的适当斜角。对应的分叉轴棱锥表面(未示出)也可具有对应的平坦部分以允许经过分叉透镜组件传播的光学模式能够传播而不干扰光学模式的光学属性。
[0029]返回参考图1，缩小非球面表面198可被定位在凸轴棱锥表面196与单模光纤122之间。放大非球面表面198例如可包括非球面透镜并且可减小经由此分叉透镜组件130传播的光学模式的球面像差和/或光学像差。缩小非球面表面198可具有关于光轴140的对称外形，或者更具体地，可相对于分叉透镜组件130的光轴140是旋转不变的。缩小非球面表面198可被配置为缩小放大非球面表面192所产生的多芯光纤112的纤芯的放大像，从而使得单模光纤芯152接收多芯光纤112的纤芯118所发射的基本上同等尺寸模式场。
[0030]光学模式可从多芯光纤112的各个纤芯118中发射。由于光学模式经由光学耦合系统100传播，此光学模式可被放大非球面表面192放大。放大非球面表面192放大光学模式并且可调节光学模式的模式场尺寸。第一透镜元件190的放大非球面表面192在第一透镜元件190的分叉轴棱锥表面194的附近形成多芯光纤112的放大的像。由于光学模式从放大非球面表面192传播到分叉轴棱锥表面194，分叉轴棱锥表面194包含分叉斜面部件202，其允许分叉轴棱锥表面194将该光学模式与从多芯光纤112的输出面116上的纤芯118中发射的其它光学模式分离以获得基本上等于单模光纤122的空间间隔的空间间隔。由于光学模式传播跨越分叉轴棱锥表面194与凸轴棱锥表面196之间的距离204(如果有的话)，凸轴棱锥表面196将该光学模式基本上远心地投影到缩小非球面表面198。凸轴棱锥表面196包含远心斜面部件206，配置为允许凸轴棱锥表面196将来自多芯光纤112的纤芯118的光学模式基本上远心地投影到单模光纤122的对应纤芯152。由于光学模式从凸轴棱锥表面196传播到缩小非球面表面198，缩小非球面表面198缩小由放大非球面表面192放大的纤芯118的像，从而使得单模光纤芯152接收多芯光纤112的纤芯118所发射的同等尺寸模式场。因此，光学模式从多芯光纤112的纤芯118映射到单模光纤122的对应纤芯152且具有基本上相同的模式尺寸、模式场和空间间隔。光学耦合系统100可以不是单向的，并且还可将来自单模光纤122的光学模式耦合到多芯光纤芯118的阵列，或者能以其他方式与在相反方向上传播的光学模式一起反向使用。
[0031]现在参考图6，示出了光学耦合系统300的替代实施例。在此实施例中，分叉透镜组件310包括聚光透镜元件320、轴棱锥元件330和散光透镜元件340。聚光、轴棱锥和散光透镜元件320、330、340中的每一个相对于光学耦合系统300的光轴140可以是旋转不变的。因为透镜元件可以是旋转不变的，透镜元件320、330、340的对准可比其他光学耦合系统较不耗时。
[0032]聚光透镜元件320包括定位在多芯光纤326附近的一端324上的放大非球面表面322，以及定位在相反端332上的标准平坦或者稍微凸或凹的表面328。可沿着光轴334将聚光透镜元件320定位在多芯光纤326与轴棱锥330之间。聚光透镜元件320被配置为将多芯光纤326的纤芯336的放大像投影到轴棱锥元件330上。轴棱锥元件330可被定位靠近聚光透镜元件320且在聚光透镜元件320与散光透镜元件340之间。轴棱锥330可包括分叉轴棱锥表面342和凸轴棱锥表面334。分叉轴棱锥表面342包括分叉斜面部件346，凸轴棱锥表面344包括远心斜面部件348。在此实施例中，分叉斜面部件346被配置为在空间上分离多芯光纤326的光学模式以基本上等于单模光纤360的光学模式的空间间隔，如上所述。远心斜面部件348被配置为保持多芯光纤326的光学模式的模式尺寸并将多芯光纤326的光学模式映射到单模光纤360的对应光学模式358，如上所述。散光透镜元件340包括缩小非球面表面350，配置为缩小放大非球面表面322所放大的多芯光纤326的光学模式的像。放大非球面表面350可被定位在接近单模光纤360的一端352处。散光透镜元件340还可包括散光透镜元件340的相反端356处的标准平坦的或稍微凸的或凹的表面354。
[0033]在图6中示出的光学耦合系统300的三个透镜元件320、330、340实施例中，存在光学模式将传播的总共六个表面322、328、342、344、354、350，当与具有光学模式将传播的总共仅四个表面的光学耦合系统(图1所示)的两个透镜元件实施例相比较时，这会导致增加的反射损耗。然而，附加的表面可实现光学耦合系统300的附加自由度，这可允许光学耦合系统300设计的优化并减小耦合损耗。
[0034]各实施例通过以下示例将更为清楚。
[0035]示例I在使用图1所示的光学耦合系统100执行的实验中，该光学耦合系统100具有多芯光纤和单模光纤122，该多芯光纤的纤芯具有大约ΙΟμπι的直径和大约rl 53μπι和大约r285μπι的空间间隔，该单模光纤具有大约ΙΟμπι的直径和大约rl 142μπι和大约r2 229μπι的空间间隔。初始模式场直径大约为10um。在此示例中，单模光纤芯的阵列的位置大约处于多芯光纤的纤芯的2.7X放大率。为了实现有效的耦合，各个纤芯的放大率可能需要统一。在此实施例中，多芯光纤的输出面是图1中的物平面，单模光纤的输入面是像平面。因此，光学耦合系统放大多芯光纤的纤芯大约4.5X以匹配单模光纤的纤芯的空间间隔。此像然后被缩小非球面表面缩小以确保此系统的总体放大率统一。
[0036]此实验中的光学耦合系统的结果指出模式场的尺寸增大大约10%。模式场直径的这种增大意味着非常低水平的耦合损耗，诸如小于0.ldB。所获得的另一个度量是像平面处的光学模式的均方根(rms)波前误差。对于内芯和外芯两者传播大约400nm与大约1600nm之间的光信号，rms波前误差小于I /75。另外，模式场的变化被测为小于或等于大约10%，且在一些情况下，测得小于或等于大约5%的模式场的变化。
[0037]上述公开可在具有不同空间间隔和布置的光纤之间提供有效的光学耦合。因为本文所述的光学耦合系统和装置是旋转不变的，可不需要精确对准和/或特定方位定向，这可导致安装与可制造性的时间减少和简易性增加。另外，模式场和模式尺寸可保持基本上不变且是远心的，耦合损耗会最小，产生有效的光学耦合。
[0038]出于描述和定义本发明的目的，注意在本文中采用术语“基本上”、“大约”和“约”来表示可归因于任何定量比较、数值、度量、或其它表示的固有不确定度。本文还采用这些术语来表示定量表示可以偏离规定参考值而不会导致所讨论的主题的基本功能改变的程度。
[0039]注意到，本文中对本公开的部件以特定方式“配置”以使特定属性具体化、或以特定方式起作用的叙述都是结构性的叙述，与期望用途的叙述相对。更特别地，本文提到组件“构造”的方式是指所述组件的存在的物理条件，并且同样地被作为组件的结构特征的明确表述。
[0040]注意，所附权利要求中的一项或多项使用术语“其特征在于”作为过渡短语。出于限定本发明的目的，应注意该术语是作为开放式的过渡短语而被引入所附权利要求中的，该开放式的过渡短语用于引入对所述结构的一系列特性的记载，且应当按照与更常用的开放式前序术语“包括”相似的方式进行解释。
[0041]对本领域技术人员显而易见的是在不背离本发明的精神或范围的情况下可作出各种修改和变化。由于纳入本发明的精神和实质的所披露实施例的修正组合、子组合和变型对本领域内技术人员是显而易见的，因此本发明应当被解释成包括在所附权利要求书及其等效物的范围内的任何东西。
【主权项】
1.一种光学耦合装置，包括多芯光纤对准站、单模光纤对准站和分叉透镜组件，其中， 所述多芯光纤对准站包括多芯光纤对准硬件，配置为相对于所述分叉透镜组件的光轴将多芯光纤定位在固定