位置处； 所述单模光纤对准站包括单模光纤对准硬件，配置为相对于所述分叉透镜组件的光轴将单模光纤定位在固定位置处； 所述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； 沿着所述光轴定位所述分叉透镜组件的非球面表面和轴棱锥表面以使得: 所述放大非球面表面被定位在所述多芯光纤对准站与所述分叉轴棱锥表面之间， 所述分叉轴棱锥表面被定位在所述放大非球面表面与所述凸轴棱锥表面之间， 所述凸轴棱锥表面被定位在所述分叉轴棱锥表面与所述缩小非球面表面之间，且 所述缩小非球面表面被定位在所述凸轴棱锥表面与所述单模光纤对准站之间； 所述分叉轴棱锥表面包含至少一个分叉斜面部件，配置为相对于所述分叉透镜组件的光轴在空间上分离在所述多芯光纤对准站中对准的多芯光纤的光学模式； 所述凸轴棱锥表面包含至少一个远心斜面部件，配置为确保在所述多芯光纤对准站中对准的多芯光纤的光学模式在聚焦到所述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； 所述分叉轴棱锥表面和凸轴棱锥表面相对于所述分叉透镜组件的光轴是旋转不变的；以及 所述分叉透镜组件的非球面与轴棱锥表面被配置为使得在所述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被基本上远心地映射到在所述单模光纤对准站中对准的分叉单模光纤的对应光学模式。2.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述分叉轴棱锥表面包含η个分叉斜面部件，并且所述凸轴棱锥表面包含η个远心斜面部件，其中η>0。3.如权利要求2所述的光学耦合装置，其特征在于，η= 2。4.如权利要求2所述的光学耦合装置，其特征在于，η>2。5.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于: 所述凸轴棱锥表面包括至少两个远心斜面部件； 所述分叉轴棱锥表面包括至少两个分叉斜面部件； 所述两个分叉斜面部件中的一个与所述光轴垂直；以及 所述两个远心斜面部件中的一个与所述光轴垂直。6.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述单模光纤对准站所限定的单模光纤输入面处的光学模式的空间间隔(Γ2-Π)至少为大约50μπι。7.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述单模光纤对准站所限定的单模光纤输入面处的光学模式的空间间隔(Γ2-Π)至少在大约30μπι和大约IΟΟμπι之间。8.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述单模光纤对准站所限定的单模光纤输入面处的光学模式的空间间隔(r2-n)至少比所述多芯光纤对准站所限定的多芯光纤输出面处的光学模式的空间间隔(Γ2-Π)大25μπι。9.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述非球面表面和轴棱锥表面沿着所述光轴相对于彼此具有固定位置。10.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述非球面表面和轴棱锥表面沿着所述光轴相对于彼此可移动。11.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于: 所述分叉透镜组件进一步包括聚光透镜元件和散光透镜元件； 所述放大非球面表面和所述分叉轴棱锥表面被定位在所述聚光透镜元件沿着所述光轴的任一端；以及 所述凸轴棱锥表面和所述缩小非球面表面被定位在所述散光透镜元件沿着所述光轴的任一端。12.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于: 所述分叉透镜组件进一步包括聚光透镜元件、轴棱锥透镜元件和散光透镜元件； 所述放大非球面表面被定位在所述聚光透镜元件沿着所述光轴靠近定位在所述多芯光纤对准站中的多芯光纤的一端处； 所述分叉轴棱锥表面和所述凸轴棱锥表面被定位在所述轴棱锥透镜元件沿着所述光轴的任一端；以及 所述缩小非球面表面被定位在所述散光透镜元件沿着所述光轴靠近定位在所述单模光纤对准站中的单模光纤的一端处。13.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述光学耦合装置在结构上被配置为对于传播大约400nm与大约1600nm之间的光信号，给予小于或等于大约0.1dB的光学损耗。14.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述光学耦合装置在结构上被配置为对于传播大约400nm与大约1600nm之间的光学模式，给予小于或等于大约10%的模式场的变化。15.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述光学耦合装置在结构上被配置为对于传播大约400nm与大约1600nm之间的光学模式，给予小于或等于大约5%的模式场的变化。16.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述光学耦合装置在结构上被配置为对于传播大约400nm与大约1600nm之间的光学模式，给予小于或等于大约1%的模式场的变化。17.如权利要求1所述的光学耦合装置，其特征在于，所述光学耦合装置在结构上被配置为给予小于或等于大约1/75的均方根波前误差，其中λ是所述多芯光纤的光学模式的波长并且在大约400nm与大约1600nm之间。18.一种光学耦合系统，包含光学耦合装置、多芯光纤和多个单模光纤，其中: 所述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； 所述多芯光纤被定位在相对于所述分叉透镜组件的光轴的固定位置处的所述多芯光纤对准站中； 所述多个单模光纤被定位在相对于分叉透镜组件的光轴的固定位置处的所述单模光纤对准站中； 所述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； 沿着所述光轴定位所述分叉透镜组件的非球面表面和轴棱锥表面以使得:所述放大非球面表面被定位在所述多芯光纤对准站与所述分叉轴棱锥表面之间，所述分叉轴棱锥表面被定位在所述放大非球面表面与所述凸轴棱锥表面之间，所述凸轴棱锥表面被定位在所述分叉轴棱锥表面与所述缩小非球面表面之间，且所述缩小非球面表面被定位在所述凸轴棱锥表面与所述单模光纤对准站之间； 所述分叉轴棱锥表面包含至少一个分叉斜面部件，配置为相对于所述分叉透镜组件的光轴在空间上分离在所述多芯光纤对准站中对准的多芯光纤的光学模式； 所述凸轴棱锥表面包含至少一个远心斜面部件，配置为确保在所述多芯光纤对准站中对准的多芯光纤的光学模式在聚焦到所述单模光纤对准站中对准的多个单模光纤的对应输入面时基本上是远心的； 所述分叉轴棱锥表面和凸轴棱锥表面相对于所述分叉透镜组件的光轴是旋转不变的；以及 所述分叉透镜组件的非球面与轴棱锥表面被配置为使得在所述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被基本上远心地映射到在所述单模光纤对准站中对准的分叉单模光纤的对应光学模式。19.如权利要求18所述的光学耦合系统，其特征在于: 所述多芯光纤包括设置在与所述多芯光纤对准站处的多芯光纤的纵轴相距η个径向距离处的多个光纤芯，其中η>0; 所述分叉轴棱锥表面包含η个分叉斜面部件；以及 所述凸轴棱锥表面包含η个远心斜面部件。20.如权利要求19所述的光学耦合系统，其特征在于，所述纵轴位于所述多芯光纤对准站处的多芯光纤的中心处。21.如权利要求19所述的光学耦合系统，其特征在于，所述多个单模光纤被设置在与所述单模光纤对准站处的公共光纤轴相距η个径向距离处。22.如权利要求19所述的光学耦合系统，其特征在于，η= 2。23.如权利要求19所述的光学耦合系统，其特征在于，η>2。
【专利摘要】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。该多芯光纤对准站和单模光纤对准站包括对准硬件，配置为相对于该分叉透镜组件的光轴将单模光纤定位在固定位置处。该分叉透镜组件包括分叉和凸轴棱锥表面，该分叉和凸轴棱锥表面是旋转不变的并且被配置为使得在光纤对准站中的一个中对准的光纤的光学模式在空间上分离并且基本上远心地映射到在另一个光纤对准站中对准的光纤的对应光学模式。
【IPC分类】G02B6/26
【公开号】CN105593728
【申请号】CN201480054026
【发明人】R·A·莫达维斯
【申请人】康宁股份有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年7月22日
【公告号】US20160170149, WO2015017183A1