[發明專利]一種陣列式光纖準直器

在審

• 申請號: 201810061917.0
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108319033A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 宋五洲;徐俊杰;黃塬
• 申請（專利權）人: 武漢維萊特光電技術有限公司
• 主分類號: G02B27/30
• 分類號: G02B27/30;G02B5/10;B29C43/02;B29C43/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

本發明屬于光通信技術領域，并公開了一種陣列式光纖準直器，其由單模光纖陣列和離軸拋物面反射鏡陣列共同構成，其中各個單模光纖的光纖斷面端口被設置為在與其對應的離軸拋物面反射鏡的焦點位置，由此用于將光束輸入至反射鏡陣列；各個離軸拋物面反射鏡則分別對來自單模光纖的光線執行準直，由此實現統一準直的功能。本發明還公開了采用光固化模壓成型路線制備離軸拋物面反射鏡的方案，相比現有技術如采用微透鏡陣列，該基于精密模壓成型的反射鏡陣列光纖準直器具備成本明顯降低、耦合效率更好、準直光束質量好，無色差等優點，因而尤其適用于各類高性能選擇開關之類的應用場合。

技術領域

本發明屬于光通信技術領域，更具體地，涉及一種陣列式光纖準直器，其基于離軸拋物面形式的反射鏡來對發散光束執行準直，并具備耦合效率高、光束質量好、無色差和成本低、便于制備等優點。

背景技術

在光通信領域，經常需要到準直器陣列之類對其器件，以便對單模光纖的輸出進行準直。目前，在光交叉開關、波長選擇開關等設備中，通常使用的準直器一般是透射型準直器，盡管它們也能夠起到對光纖光束的準直功能，但實踐中發現光束準直效率仍不夠理想；此外更重要的是，這類微透鏡通常由玻璃晶圓通過干法刻蝕工藝制備，其關鍵光學表面性能譬如粗糙度、面型等均質量難于滿足高標準的需求，同時存在制備成本非常昂貴、制備過程質量難于控制等多個技術問題。相應地，本領域亟需對此作出進一步的研究改進，以便更好地滿足日益增長的新一代光通信應用需求。

發明內容

針對現有技術的以上不足之處和改進需求，本發明提供了一種陣列式光纖準直器，其中不僅將作為關鍵組件的透鏡設定為離軸拋物面反射鏡的構造形式，而且還進一步對其采取了基于樹脂復合材料和模壓成型技術的新型制備路線，相應既有效解決了現有光纖準直器陣列生產成本高、存在一定像差等問題，還能夠通過離軸拋物面反射鏡的高自由度加工方式顯著提高了光纖準直器的綜合性能，因而尤其適用于高效能波長選擇開關之類的應用場合。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種陣列式光纖準直器，其特征在于，該陣列式光纖準直器由光纖陣列和反射鏡陣列共同構成，其中：

所述光纖陣列包括多個呈陣列布置的單模光纖，所述反射鏡陣列包括多個同樣呈陣列布置的離軸拋物面反射鏡且與所述單模光纖保持一一對應；各個單模光纖的光纖斷面端口被設置為與其對應的離軸拋物面反射鏡的焦點位置，由此用于將光束輸入至所述反射鏡陣列；

所述反射鏡陣列的各個離軸拋物面反射鏡分別對來自所述單模光纖的光線執行準直，由此實現將所述光纖陣列的光束執行統一準直的功能。

作為進一步優選地，對于各個所述離軸拋物面反射鏡而言，其優選由光固化樹脂通過模壓方式制成，并且具備任意自由曲面形狀。

作為進一步優選地，所述離軸拋物面反射鏡優選采用以下方式來制備：

(i)首先，優選玻璃基底并采用等離子體清洗基底表面；接著，根據離軸拋物面反射鏡的面型特征，加工獲得對應的精密模壓模具；

(ii)在常溫條件下向所述基底涂覆適量的光固化樹脂，并將所述精密模壓模具與所述基底保持對置地放于所述光固化樹脂上，平緩施壓使得光固化樹脂擠出，相應完全由所述光固化樹脂材料來模壓形成所需的離軸拋物面反射鏡面型，然后對其執行光固化處理；

(iii)固化后所形成的樹脂材料層在完成脫模后，在其表面通過真空鍍膜方式均勻鍍上金屬反射膜或者多層介質反射膜，由此獲得最終的離軸拋物面反射鏡產品。

作為進一步優選地，所述精密模壓模具優選采用單點金剛石機床進行加工獲得，并且其呈現具備多個凸形的剖面。

作為進一步優選地，所述凸形被設計為離軸拋物面的構造，并且其數量與所述單模光纖的數量保持一致。

作為進一步優選地，離軸拋物面反射鏡陣列的周期長度優選為100微米～500微米，并與相應光纖陣列中的光纖排列周期長度保持一致。