光纤耦合器及其y型连接器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种光纤耦合器及其Y型连接器。光纤耦合器包含Y型连接器、第一管体、第二管体及第三管体。Y型连接器的三端点分别具有第一接头、第二接头及第三接头，且Y型连接器中设有光纤束，其具有分别延伸至第一接头、第二接头及第三接头的三端，以使光纤束对应地形成为Y型。第一管体的一端选择性地连接第一接头，且第一管体中包含第一光纤棒，其与光纤束连接。第二管体的一端选择性地连接第二接头，且第二管体中包含第二光纤棒，其与光纤束连接。第三管体的一端选择性地连接第三接头，且第三管体包含第三光纤棒、第一透镜及第二透镜。
【专利说明】光纤耦合器及其Y型连接器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光纤耦合器，特别涉及一种可汇整不同光纤中的光束，且减少终端集光的体积及成本，并且可减少汇集光束光损的光纤耦合器及其Y型连接器。
【背景技术】
[0002]目前，能源危机及环境保护的问题倍受世界各国瞩目。光纤以传输稳定、性能可靠、质量高、传输速度快、线路损耗低及可远距离传输等特点成为信号或光线在传输上的主要用具。
[0003]已知的集光系统，大部份是使用具有全反射特性的光纤作为光线传导的媒介。若光纤应用在大型的集光系统上，则可以看到许多光纤丝或光纤束链接集光器以进行光线的传输。然而，不论是信号或是光线的传递，通常都具有一定距离，因此，如何缩小终端集光系统的体积变成为一个相当重要的课题。
[0004]为了缩小光纤的体积，现今可见到许多将光纤汇集为一束的光纤束，如T型光纤束即是将两股光纤汇集为一股，以减少光纤体积。然而，此种T型光纤束的光纤弯曲角度(90度)，在光线的传递中会造成光损失率较大的问题，因此须对此加以改善，以降低光线在汇整上的损失率。
[0005]另一方面，为了将光线汇集，已经出现一种利用三棱镜反射光线，以汇聚光线的集光装置。然而，三棱镜的体积较大，在应用上虽可利用反射将光线汇集，但其体积也是急需改善的问题。
[0006]此外，现有光纤大多是利用玻璃纤维所制成，其虽然具有全反射率较佳及熔点较高的优点，但其质地脆，容易断裂，因此在为了汇整光线而弯曲光纤的应用上，仍须加以改
盡
口 ο
[0007]因此，需要提出一种可以降低终端集光系统的光纤体积，并可有效汇聚光线，进而降低光纤成本的光纤耦合器。
【发明内容】
[0008]鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种光纤耦合器及其Y型连接器，以解决现有技术中光纤易碎、可挠性差，且利用光纤传输及通过镜体反射的体积过大，导致成本较高，以及光纤弯曲角度所造成的光损问题。
[0009]根据本发明的目的，提出一种光纤耦合器。光纤耦合器包含Y型连接器、第一管体、第二管体以及第三管体。Y型连接器为中空体，其三端点可分别具有第一接头、第二接头以及第三接头，且Y型连接器中可设有光纤束，光纤束可分为三端并延伸至第一接头、第二接头及第三接头，以使光纤束亦对应形成为Y型。第一管体的一端可选择性地连接第一接头，且第一管体中包含第一光纤棒，该第一光纤棒可与光纤束连接。第二管体的一端可选择性地连接第二接头，且第二管体中可包含第二光纤棒，第二光纤棒可与光纤束连接。第三管体的一端可选择性地连接第三接头，且第三管体内部可设有第三光纤棒、第一透镜及第二透镜，第一透镜的一面可面向并接近光纤束，另一面则面向第二透镜的一面并与第二透镜间具有一间距，第二透镜的另一面则面向并接近第三光纤棒。
[0010]较佳地，光束可分别自第一管体及第二管体未连接第一接头及第二接头的方向进入，以通过第一光纤棒及第二光纤棒进行传递，并通过光纤束将光束汇集至第三接头并进入第三管体，并利用第一透镜及第二透镜将光束共轭聚焦，再利用该第三光纤棒传递出，以通过第三管体未连接第三接头的方向输出光束。
[0011]较佳地，光束可自第三管体未连接第三接头的方向进入，以通过第三光纤棒进行传递，并利用第一透镜及第二透镜将光束共轭聚焦，再通过光纤束将光束分流至第一接头及第二接头，并利用第一光纤棒及第二光纤棒传递出，以利用第一管体及第二管体未连接第一接头及第二接头的方向输出光束。
[0012]较佳地，第一管体相对于第一接头的另一端、第二管体相对于第二接头的另一端以及第三管体相对于第三接头的另一端可分别设有螺帽，各螺帽可分别对应卡合第一光纤棒、第二光纤棒及第三光纤棒。[0013]较佳地，第一管体、第二管体以及第三管体的内部可各包含迫紧组件，各迫紧组件可分别设置于第一光纤棒、第二光纤棒及第三光纤棒的周围，通过各螺帽的转动，以分别旋动第一光纤棒、第二光纤棒及第三光纤棒，进而使迫紧组件紧密固定第一光纤棒、第二光纤棒及第三光纤棒。
[0014]较佳地，第一管体、第二管体以及第三管体的口径可分别对应第一光纤棒、第二光纤棒及第三光纤棒的直径。
[0015]较佳地，第一透镜的直径可大于第二透镜的直径。
[0016]较佳地，光纤束的材质可包含聚甲基丙烯酸甲(PolymethylMethacrylate, PMMA)。
[0017]较佳地，第一接头、第二接头及第三接头任意两者间的夹合角小于180度。
[0018]较佳地，本发明可适用于太阳能集光系统，且太阳能集光系统可包含滤光镜。
[0019]根据本发明的另一目的，进一步提出一种Y型连接器。Y型连接器包含第一接头、第二接头、第三接头及光纤束。第一接头可选择性地连接第一管体。第二接头可选择性地连接第二管体。第三接头可选择性地连接第三管体。光纤束可分为三端并延伸至第一接头、第二接头及第三接头，以使光纤束对应形成Y型。其中，第一接头、第二接头及第三接头任意两者间的夹合角可小于180度。
[0020]综上所述，依本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器，其可具有一或多个下述优
占-
^ \\\.[0021](I)此发明可通过第一透镜及第二透镜共轭聚焦的方式聚集光束，以使光束可以利用直径不同的光纤棒或光纤束进行传递。
[0022](2)此发明呈Y型，以将两光纤棒的光束汇集为一束，且第一接头端的光纤束与第二接头端的光纤束间的夹角可小于180度，通过此配置可降低光束在光纤束中传递的光损，以达到90%以上的光传导率。
[0023](3)此发明可通过Y型连接器不断汇整光纤棒或光纤丝，以缩小终端集光器的体积。
[0024](4)此发明所述光纤棒或Y型光纤束的材质可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate, PMMA),相较于现有技术中使用玻璃纤维材质作为光纤,本发明利用PMMA制成的光纤成本较低，并且本发明所述光纤丝具有可挠性较高的优点，因此使用于Y型光纤束时不易因弯曲或扭转而断裂。
[0025](5)此发明所述第一管体、第二管体及第三管体中具有环绕于光纤棒周围的迫紧组件，通过此装置，可以利用卡合光线棒的螺帽的转动，以使迫紧组件紧密固定光纤棒、光纤丝或光纤束。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器第一实施例的第一示意图。
[0027]图2为本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器的第一实施例的第二示意图。
[0028]图3为本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器的第一实施例的第三示意图。
[0029]图4为本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器的第二实施例示意图。
[0030]图5为本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器的第三实施例示意图。
【具体实施方式】
[0031]为便于审查员了解本发明的发明特征、内容与优点及其所能到的有益效果，现将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的附图，仅作为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附附图的比例与配置关系解读、局限本发明在实际实施中的权利范围，特此声明。
[0032]以下将参照相关附图，说明依本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器的实施例，为了便于理解，下述实施例中的相同组件将以相同的符号标示来说明。
[0033]图1至图3为本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器的第一示意图、第二示意图以及第三示意图。图中，光纤耦合器I包含Y型连接器10、第一管体20、第二管体30以及第三管体40。Y型连接器10为空心体，其三端点分别具有第一接头11、第二接头12及第三接头13。Y型连接器10的空心体中设有一光纤束14，该光纤束14分为三端，并且可朝第一接头11、第二接头12及第三接头13的方向延伸至第一接头11、第二接头12及第三接头13，以对应Y型连接器10的形状形成Y字型的光纤束14。第一管体20的一端可选择性地连接第一接头11，且第一管体20中设有第一光纤棒21，第一光纤棒21可以与光纤束14相对于第一接头11的一端连接。第二管体30的一端可选择性地连接第二接头12，且第二管体30中可设有第二光纤棒(图中未不明)，并且第二光纤棒可以与光纤束14相对于第二接头12的一端相连接。第三管体40的一端可选择性地连接第三接头13，且第三管体40中可设有第三光纤棒41，并且第三光纤棒41可以与光纤束14相对于第三接头13的一端相连接。
[0034]特别的是，光纤束14可由多条光纤丝通过UV加热方式固化形成。其中，多条光纤丝在固化前，将多条光纤丝组成后的一端分成两个部份以形成两个端点，另一端则交叉汇聚为一端点，使多条光纤丝形成2对I集线分流的光纤束14。而多条光纤丝所分成的两个部分的二端点则分别对应延伸至Y型连接器10的第一接头11及第二接头12，交叉汇聚的一端点则对应延伸至第三接头13，进而使光纤束14的形状与Y型连接器10对应呈现Y字型，如图1所示。除此之外，第一接头11、第二接头12与第三接头13中任意两者间的夹角Θ皆小于180度。同样地，光纤束14延伸至第一接头11、第二接头12及第三接头13所分成的三个端点中任意两者间夹角也对应小于180度。另外,在本实施例中的光纤棒及光纤丝织材质可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethyIMethacrylate, PMMA),但不以此为限。
[0035]更进ー步地说，第一管体20相对于第一接头11的另一端可设有ー螺帽22，且第一管体20的内部进ー步设有一迫紧组件23。第二管体30相对于第二接头12的另一端可设有ー螺帽32，并且第二管体30的内部进ー步设有一迫紧组件(图中未示明)。第三管体40相对于第三接头13的另一端可设有ー螺帽42，并且第三管体40的内部进ー步设有一迫紧组件(图中未示明)。
[0036]附帯ー提的是，第三管体40的内部可进ー步设有第一透镜43及第ニ透镜44，且第一透镜43及第ニ透镜44可分别具有自由曲面。第一透镜43的一面可以面向井接近光纤束14，而另一面可面向第二透镜44，并且第一透镜43与第二透镜44之间可具有ー间距，其间距可大于O。此外，第一透镜43的直径较佳地可大于第二透镜44的直径。
[0037]在本实施例中，光束50可以自第一管体20设有螺帽22的一端及第ニ管体30设有螺帽32的一端输入，并且可以通过第一光纤棒21及第ニ光纤棒传递至第一接头11及第ニ接头12端的光纤束14。通过光纤束14所传导的光束50最后可随着光纤束14的光纤丝汇整至第三接头13端并进入第三管体40。进入第三管体40的光束50可以通过第一透镜43共轭对焦至一焦点51，再行散射至第二透镜44。因此，第一透镜43与第二透镜44的间距大于光束50共轭对焦的焦点51。如此ー来，第二透镜44可以将汇聚的光束50通过第三光纤棒41传递出。
[0038]图4为本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器的第二实施例示意图。图中，光纤耦合器2包含Y型连接器10、第一管体20、第二管体30以及第三管体40。Y型连接器10为空心体，其三端点分别具有第一接头11、第二接头12及第三接头13。Y型连接器10空心体中设有一光纤束，其光纤束分为三端，并且可朝第一接头11、第二接头12及第三接头13的方向延伸至第一接头11、第二接头12及第三接头13，以对应Y型连接器10的形状形成Y字型的光纤束。第一管体20的一端可选择性地连接第一接头11，且第一管体20中设有第一光纤棒，第一光纤棒可与光纤束相对于第一接头11的一端连接。第二管体30的一端可选择性地连接第二接头12，且第二管体30中可设有第二光纤棒，并且第二光纤棒可与光纤束相对于第二接头12的一端相连接。第三管体40的一端可选择性地连接第三接头13，且第三管体40中可设有第三光纤棒，并且第三光纤棒可与光纤束相对于第三接头13的一端相连接。
[0039]更进ー步地说，第一管体20、第二管体30及第三管体40相对于第一接头11、第二接头12及第三接头13的另一端可设有螺帽22、螺帽32及螺帽42。此外，第一管体20、第ニ管体30及第三管体40的内部进ー步各设有一迫紧组件，其环绕于第一光纤棒、第二光纤棒及第三光纤棒的周围。
[0040]特别的是，第三管体40内部进ー步设有第一透镜及第ニ透镜。第一透镜及第ニ透镜可分别具有自由曲面。第一透镜的一面可以面向井接近光纤束，而另一面可面向第二透镜，并且第一透镜与第二透镜之间可具有ー间距，其间距可大于O。此外，第一透镜的直径较佳地可大于第二透镜的直径。
[0041]在本实施例中，光束50可以自第三管体40的第三光纤棒输入,并将光束50传递至第二透镜，通过第二透镜将光束50共轭对焦，且通过第一透镜可将光束50发散至口径较大的光纤束。利用光纤束具有分旋光性的特点，以提供光束50通过光纤束分散至第一接头11端及第ニ接头12端。第一接头11端可接着通过第一光纤棒将光束50自螺帽22端输出，且第二接头12端可接着通过第二光纤棒传输光束50，以自螺帽32端输出光束50。
[0042]图5为本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器的第三实施例示意图。图中包含太阳能集光系统60及光纤稱合器3。太阳能集光系统60包含反光镜61及滤光镜62。光纤耦合器3包含Y型连接器10、第一管体20、第二管体30及第三管体40。第一管体20、第二管体30及第三管体40中包含第一光纤棒、第二光纤棒及第三光纤棒。Y型连接器10中包含对应呈Y型的光纤束，且光纤束可连接第一光纤棒、第二光纤棒及第三光纤棒。
[0043]太阳能集光系统60主要是利用太阳能作为光源，并利用反光镜61以及光纤进行集光动作。在本实施例中，光纤可利用以聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate, PMMA)所制成的光纤棒或光纤丝，以降低光纤的成本。然而，利用PMMA所制成的光纤之熔点较低，因此，本实施例较佳地可搭配滤光镜62来降低光束进入光纤的温度。
[0044]换句话说，通过这种太阳能集光系统60的配置，可以将已通过滤光镜62降低温度的光束输入第一管体20,并且可将另一太阳能集光系统60的光束输入第二管体30,以利用第一管体20及第ニ管体30中的第一光纤棒及第ニ光纤棒传输光束，并以Y型连接器10将第一管体20的光束及第ニ管体30的光束汇集至第三管体40。如此ー来，集光系统不仅可以大幅縮小光纤的体积，通过第三管体40中的第一透镜及第ニ透镜也可将光束以共轭对焦的手段传输至口径较小地第三光纤棒，从而再次降低終端集光系统地光纤口径，并可进一步达到降低光纤成本的目的。
[0045]综上所述，本发明所述光纤耦合器及其Y型连接器，主要是利用Y型连接器连接第一管体、第二管体及第三管体，且第一管体、第二管体及第三管体中各设有第一光纤棒、第ニ光纤棒及第三光纤棒，以进行光束的传递。而各管体内部进ー步具有环绕光纤棒的迫紧组件以及位于管体相对于Y型连接器一端的螺帽，以通过螺帽的转动利用迫紧组件紧密固定光纤棒。另ー方面，第三管体内部还设有第一透镜及第ニ透镜，其可将光束以共轭对焦的手段输入至口径较小的第三光纤棒。通过以上的配置，可大幅降低利用光纤的传输装置或縮小集光装置的体积，进而降低装置的成本。此外，第一接头与第二接头之间的夹角较佳地可小于180度，相较于常见的T型的光纤束，本发明所述Y型光纤束可利用降低光纤束的弯曲度，来减少光束传递时的光损。
[0046]应当注意，以上所述实施例只是为了举例说明本发明技术方案的实现方式，而不是对本发明保护范围的限制。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，都属于本发明的权利保护范围。
【权利要求】
1.一种光纤耦合器，其特征在于，包含: Y型连接器，其为中空体，该Y型连接器的三端点分别具有第一接头、第二接头以及第三接头，且该Y型接头中设有光纤束，该光纤束分为三端并延伸至该第一接头、该第二接头及该第三接头，以使该光纤束亦对应形成为Y型； 第一管体，其一端选择性地连接该第一接头，且该第一管体中包含第一光纤棒，该第一光纤棒与该光纤束连接； 第二管体，其一端选择性地连接该第二接头，且该第二管体中包含第二光纤棒，该第二光纤棒与该光纤束连接；以及 第三管体，其一端选择性地连接该第三接头，且该第三管体内部设有第三光纤棒、第一透镜及第二透镜，该第一透镜的一面面向并接近该光纤束，另一面则面向该第二透镜的一面并与该第二透镜间具有间距，该第二透镜的另一面则面向并接近该第三光纤棒。
2.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，光束分别自该第一管体及该第二管体未连接该第一接头及该第二接头的方向进入，以通过该第一光纤棒及该第二光纤棒进行传递，并通过该光纤束将该光束汇集至该第三接头并进入该第三管体，并利用该第一透镜及该第二透镜将该光束共轭聚焦，再利用该第三光纤棒传递出，以通过该第三管体未连接该第三接头的方向输出该光束。
3.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，光束自该第三管体未连接该第三接头的方向进入，以通过该第三光纤棒进行传递，并利用该第一透镜及该第二透镜将该光束共轭聚焦，再通过该光纤束将该光束分流至该第一接头及该第二接头，并利用该第一光纤棒及该第二光纤棒传递出，以利用该第一管体及该第二管体未连接该第一接头及该第二接头的方向输出该光束。
4.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该第一管体相对于该第一接头的另一端、该第二管体相对于该第二接头的另一端以及该第三管体相对于该第三接头的另一端分别设有螺帽，各该螺帽分别对应`卡合该第一光纤棒、该第二光纤棒及该第三光纤棒。
5.如权利要求4所述的光纤耦合器，其特征在于，该第一管体、该第二管体以及该第三管体的内部各包含迫紧组件，各该迫紧组件分别设置于该第一光纤棒、该第二光纤棒及该第三光纤棒的周围，通过各该螺帽的转动，来分别旋动该第一光纤棒、该第二光纤棒及该第三光纤棒，进而使该迫紧组件紧密固定该第一光纤棒、该第二光纤棒及该第三光纤棒。
6.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该第一管体、该第二管体以及该第三管体的口径分别对应该第一光纤棒、该第二光纤棒及该第三光纤棒的直径。
7.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该第一透镜的直径大于该第二透镜的直径。
8.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该光纤束的材质包含聚甲基丙烯酸甲酯。
9.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，该第一接头、该第二接头及该第三接头任意两者间的夹角小于180度。
10.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，其适用于太阳能集光系统，且该太阳能集光系统系包含滤光镜。
11.一种Y型连接器，其特征在于，包含:第一接头，其选择性地连接第一管体； 第二接头，其选择性地连接第二管体； 第三接头，其选择性地连接第三管体；以及 光纤束，其分为三端并延伸至该第一接头、该第二接头及该第三接头，以使该光纤束对应形成Y型； 其中，该第一接头、该第二接头及该第三接头任意两者间的夹合角小于180度。
12.如权利要求11 所述的Y型连接器，其特征在于，该光纤束的材质包含聚甲基丙烯酸甲酯。
【文档编号】G02B6/32GK103592724SQ201210374860
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】陈金益, 刘德恕 申请人:赖茂民, 陈金益