一种光纤扩束组件及连接器的制作方法

1.本发明涉及光学系统技术领域，特别涉及一种光纤扩束组件及连接器。


背景技术：

2.相关技术中，光纤扩束连接器采用凸透镜汇聚光波的原理，将光纤光波以束状平行输出，减少光波的色散。但是现有光纤扩束连接器，其存在以下问题：光纤导向槽的直径大于光纤直径，光纤植入光纤导向槽内，会出现左右偏心，与光纤扩束连接器中心不一致，造成光波在扩束中散射，造成现有扩束连接器工业生产非常耗费工时且光波损耗很高。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种一种光纤扩束组件，能够降低光纤左右偏心所带来的散射问题，提高光纤的安装效率。
4.本发明还提出一种光纤扩束连接器。
5.根据本发明第一方面实施例的一种光纤扩束组件，包括：基板，所述基板设置有用于固定光纤的光纤导向槽，所述光纤导向槽从所述基板的一端沿长度方向延伸至所述基板的中间位置；弯月透镜，设置于所述基板并位于所述光纤导向槽的后侧，所述弯月透镜的凹面朝向所述光纤导向槽且覆盖所述光纤导向槽的底部槽口；第一凸透镜，设置于所述基板并位于所述弯月透镜的后侧，所述第一凸透镜、弯月透镜与光纤导向槽的中心轴重合。
6.根据本发明实施例的一种光纤扩束组件，至少具有如下有益效果：
7.通过在光纤导向槽的后侧设置弯月透镜，且弯月透镜覆盖光纤导向槽的底部槽口，能够将光纤射出的发散光波进行汇聚，汇聚后的光波再由第一凸透镜进行扩束，即使光纤在光纤导向槽内左右偏心，也可以通过弯月透镜的汇聚作用降低光波的散射，从而提高光纤安装时的生产效率。
8.根据本发明的一些实施例，所述光纤导向槽的顶部槽口开设有呈喇叭状的点胶槽。
9.根据本发明的一些实施例，所述光纤导向槽的内侧壁设置有至少一组对称分布的漏胶槽，所述漏胶槽与所述光纤导向槽之间的夹角为锐角。
10.根据本发明的一些实施例，所述弯月透镜与所述第一凸透镜之间连接有第一导光透镜。
11.根据本发明的一些实施例，所述弯月透镜与所述第一凸透镜之间满足以下关系式：l00≤l02*m*log
10
(l03/l02)，其中，l00为所述弯月透镜与所述第一凸透镜之间的距离，所述l02为所述弯月透镜的输入直径，所述l03为所述第一凸透镜的输出直径，所述m为增像介质比。
12.根据本发明的一些实施例，所述基板设有第二凸透镜，所述第二凸透镜位于所述第一凸透镜的后侧且与所述第一凸透镜的中心轴重合。
13.根据本发明的一些实施例，所述第二凸透镜与所述第一凸透镜之间连接有第二导
光透镜。
14.根据本发明的一些实施例，所述第二凸透镜与所述第一凸透镜之间满足以下关系式：log
10
(l03/l02)》log
10
(l13/l03)，其中，所述l02为所述弯月透镜的输入直径，所述l03为所述第一凸透镜的输出直径，所述l13为所述第二凸透镜的输出直径。
15.根据本发明的一些实施例，所述光纤导向槽、弯月透镜、第一凸透镜为通过蚀刻工艺在所述基板上一体成型的结构。
16.根据本发明第二方面实施例的一种光纤扩束连接器，包括外壳、光纤以及安装于所述外壳内的以上实施例所述光纤扩束组件，所述光纤固定于所述光纤导向槽内。
17.根据本发明实施例的空调器，至少具有如下有益效果：
18.采用第一方面实施例的一种光纤扩束连接器，通过在光纤导向槽的后侧设置弯月透镜，且弯月透镜覆盖光纤导向槽的底部槽口，能够将光纤射出的发散光波进行汇聚，汇聚后的光波再由第一凸透镜进行扩束，即使光纤在光纤导向槽内左右偏心，也可以通过弯月透镜的汇聚作用降低光波的散射，从而提高光纤安装时的生产效率。
19.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
21.图1为本发明一种实施例的一种光纤扩束组件的结构示意图；
22.图2为本发明一种实施例的弯月透镜、第一导光透镜和第一凸透镜的示意图；
23.图3为本发明另一种实施例的一种光纤扩束组件的结构示意图；
24.图4为本发明另一种实施例的第二导光透镜和第二凸透镜的示意图；
25.图5为本发明一种实施例的一种光纤扩束连接器的结构示意图。
26.附图标号：
27.基板100、光纤导向槽101、点胶槽102、漏胶槽103、
28.弯月透镜200、
29.第一凸透镜300、
30.第一导光透镜400、
31.第二凸透镜500、
32.第二导光透镜600、
33.光纤700、光纤纤芯710。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不
能理解为对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
37.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
38.参照图1所示，本发明一种实施例的一种光纤扩束组件，包括：基板100，以及设置于基板100上的弯月透镜200、第一凸透镜300，其中，基板100为弯月透镜200、第一凸透镜300的安装载体，弯月透镜200用于收集、汇聚光纤发出的光波，是一直凹凸透镜，汇聚光纤发出的光波以后，再由第一凸透镜300进行扩束。
39.为了便于光纤的安装固定，基板100设置有用于固定光纤的光纤导向槽101，光纤导向槽101从基板100的一端沿长度方向延伸至基板100的中间位置；弯月透镜200设置于基板100并位于光纤导向槽101的后侧，弯月透镜200的凹面朝向光纤导向槽101且覆盖光纤导向槽101的底部槽口，从而便于尽可能全面的收集并汇聚光纤发出的光波；第一凸透镜300设置于基板100并位于弯月透镜200的后侧，并且第一凸透镜300、弯月透镜200与光纤导向槽101的中心轴重合，确保前面的光波能够尽可能的被后侧的弯月透镜200、第一凸透镜300获取。
40.可以看出，本实施例通过在光纤导向槽101的后侧设置弯月透镜200，且弯月透镜200覆盖光纤导向槽101的底部槽口，能够将光纤射出的发散光波进行汇聚，汇聚后的光波再由第一凸透镜300进行扩束，即使光纤在光纤导向槽101内左右偏心，也可以通过弯月透镜200的汇聚作用降低光波的散射，从而提高光纤安装时的生产效率。
41.在本发明的一些实施例中，光纤导向槽101、弯月透镜200、第一凸透镜300为通过蚀刻工艺在基板100上一体成型的结构，从而提高产品的加工效率和结构稳定性。需要指出的是，基板100可以采用二氧化硅基材，也可以采用玻璃、树脂、聚合物和光聚合物等基材。
42.现有光纤与光纤扩束组件固定时，会采用胶水固定，光纤扩束组件的光纤导向槽101非常小，不利于点胶，小口径的光纤导向槽101容易点胶跑偏或者突出光纤导向槽101，出现质量问题或外观不整洁，因此，本发明的一些实施例中，光纤导向槽101的顶部槽口开设有呈喇叭状的点胶槽102，喇叭状的点胶槽102使得接触面积更大，固定更牢固，且不容易突出光纤导向槽101。
43.参考图1、图4、图5所示，点胶时，如果胶水过多或速度过快，固定光纤用的胶水会沿光纤导向槽101流入到弯月透镜200位置，这样就会导致整个产品报废，基于此，在本发明的一些实施例中，光纤导向槽101的内侧壁设置有至少一组对称分布的漏胶槽103，漏胶槽103与光纤导向槽101之间的夹角为锐角，即相对光纤导向槽101反向倾斜设置，胶水沿光纤导向槽101流入时，漏胶槽103会将多余的胶水截流在其内部，从而避免渗入过多胶水往弯月透镜200的方向流去。
44.可以理解的是，对称分布的漏胶槽103不局限于1组，也可以是图中所画的2组、3组或者更多组，理论上越多截流效果更好，实际加工中考虑到成本和工艺条件，选择2组即可，满足良率要求。
45.参考图1、图2、图4、图5所示，在本发明的一些实施例中，弯月透镜200与第一凸透镜300之间连接有第一导光透镜400，第一导光透镜400与弯月透镜200、第一凸透镜300采用相同材质，皆通过蚀刻工艺在基板100上一体成型，通过第一导光透镜400填充在弯月透镜200与第一凸透镜300之间，相比空气间隙，由于相同材质的折射率相同，可以降低光波的色散和衰耗。
46.并且，在本发明的一些实施例中，弯月透镜200与第一凸透镜300之间满足以下关系式：l00≤l02*m*log
10
(l03/l02)，其中，l00为弯月透镜200与第一凸透镜300之间的距离，l02为弯月透镜200的输入直径，l03为第一凸透镜300的输出直径，m为增像介质比，不同材料的增像介质比具有固定的增像介质比，基于上述关系式，可以有效降低光波散射损耗。
47.可以理解的是，l02必须大于光纤导入槽的底部槽口直径r，l02≥log
10
(r)*k，其中k系数区间为1～1.35之间，从而尽可能全面的收集并汇聚光纤发出的光波。
48.现有光纤扩束连接器经常只有一级扩束凸透镜，光波会大量输入两侧壁内散射掉，衰耗极大，在本发明的一些实施例，基板100还设有第二凸透镜500，第二凸透镜500位于第一凸透镜300的后侧且与第一凸透镜300的中心轴重合，通过第二凸透镜500能够进一步对第一凸透镜300扩束后的光波进行汇聚，降低光波的色散，提高输出光波的平行度。
49.可以理解的是，第二凸透镜500与上述光纤导向槽101、弯月透镜200、第一凸透镜300也可以是通过蚀刻工艺在基板100上一体成型的结构，从而提高产品的加工效率和结构稳定性。
50.需要指出的是，第一凸透镜300与第二凸透镜500所组成的两级扩束结构只是本方案的一种实施例，也可以是如图4所示的三级扩束结构，原则上梯次设置多级扩束结构，级数越多效果越好，后面具体设置几级扩束结构，需分别根据规格与工艺条件采用不同的尺寸要求，分级扩束结构将光波色散逐步减少，最终最大可能形成平行光波输出。
51.参考图3和图4所示，在本发明的一些实施例中，第二凸透镜500与第一凸透镜300之间连接有第二导光透镜600，第二导光透镜600与弯月透镜200、第一凸透镜300、第二凸透镜500、基板100采用相同材质，皆通过蚀刻工艺在基板100上一体成型，通过第二导光透镜600填充在第二凸透镜500与第一凸透镜300之间，相比空气间隙，由于相同材质的折射率相同，可以降低光波的色散和衰耗。
52.为了降低光波的色散，在本发明的一些实施例，第二凸透镜500与第一凸透镜300之间满足以下关系式：log
10
(l03/l02)》log
10
(l13/l03)，其中，l02为弯月透镜200的输入直径，l03为第一凸透镜300的输出直径，l13为第二凸透镜500的输出直径，通过将第二级扩束结构的输入直径、输出直径比值控制在小于第一级扩束结构的输入直径、输出直径比值，才能实现逐级降低光波的色散。
53.需要指出的是，在本实施例的多级扩束结构中，经计算和实验，有效总长不得大于6mm，距离越大，其衰耗越大。其材质会一定的衰耗，其参数为扩束衰耗ldb＝l*0.01*r，其中l为扩束有效长度，r为材质透光比，不同的材质决定其衰耗，常规下蚀刻技术会选择与光纤材质一致的材质，其可以近视认为r＝1。
54.如图5所示，为本发明第二方面实施例的一种光纤扩束连接器，包括外壳(未示出)、光纤700以及安装于外壳内的以上实施例光纤扩束组件，光纤700固定于光纤导向槽101内，光纤700的内部为光纤纤芯710，作为光波的主要传播载体。
55.采用第一方面实施例的一种光纤扩束连接器，通过在光纤导向槽101的后侧设置弯月透镜200，且弯月透镜200覆盖光纤导向槽101的底部槽口，能够将光纤射出的发散光波进行汇聚，汇聚后的光波再由第一凸透镜300进行扩束，即使光纤在光纤导向槽101内左右偏心，也可以通过弯月透镜200的汇聚作用降低光波的散射，从而提高光纤安装时的生产效率。
56.可以看出，本实施例的光纤扩束连接器在不需要高精度插入光纤的基础上，实现减少色散，增加光波传输性能，同时降低加工难度。由于光纤扩束连接器采用了上述实施例的一种光纤扩束组件的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再赘述。
57.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。