[发明专利]光纤阵列耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光学装置，更具体地，本发明涉及一种将一组光纤阵列排列并固定在精确位置上的物品。

背景技术

网络以及点播电视、高清晰度电视和电视会议之类的信息服务项目的出现使得人们需求宽带数字网络。以光纤组成的网络能提供宽带数据网络所需的高带宽和高数据传输速率。然而，在大多数这样的网络中，光信号必须在低带宽情况下通过电子转换装置转换成电信号，电信号经处理后再转换成光域进行传输。

目前，研究人员开发了一种光学转换装置，该装置不需要将光信号转换成电信号，从而保持了高速转换所需的光信号带宽。参见Bishop等人于2001年1月在《美国科学》杂志上发表的文章“The Rise ofOptical Switching，Scientific American”第88至94页。该光学转换装置使用自由空间光学原理，用基于微电机械系统技术(MEMS)的微镜直接将光信号从一根光纤转换到另一根光纤中。为了适应远程通信网络通常所传输的多个光信号，转换装置一般包含两组密集纤维阵列(输入与输出)和一组微镜阵列。

为提供输入和输出纤维阵列之间的低损耗自由空间光学转换，纤维阵列必须有高的位置和角度容差。尤其对于光学通信网络所用的典型的单模光纤(纤芯直径为6-9微米，包层直径为125微米)，纤维阵列中每根纤维的位置距真实位置的容差应小于±2微米，而角度容许误差应小于0.5度。

为达到所述误差要求，纤维阵列一般包括带有精确定位的小孔阵列的扁平面板。每个小孔容纳一根纤维并对其定位。为提供对带有直径125微米包层的纤维的准确排列，小孔的直径不得大于126微米。因此装配过程需要高度精确，以保证能将光纤插入只比其自身的光纤包层稍大的小孔中。

这就需要一种器件，通过精确度要求较低的装配过程在插入这样的光纤时，能提供光纤阵列所需的精确的空间和角度定位。

发明内容

根据本发明的原理，通过光纤阵列耦合器满足所述要求。该耦合器具有框架和至少由两块板组成的板结构。其中至少一块板能在框架中移动。

每块板上都包括有固定尺寸的小孔阵列，尽管小孔的形状尺寸跨度很大，仍然有很多形状可供选择，如三角形、泪滴形(推荐使用)等。在两个或更多板上的固定小孔对齐，以限定可调尺寸的小孔阵列。通过移动可移动平行板，可以调节可调尺寸的小孔的尺寸，以缩小或扩大开口。

在一些改进中，光纤阵列耦合器由两块带有泪滴状小孔的板组成。一块板相对于另一块板做180度面内旋转。在一种构造中，使两块板上泪滴状小孔的较大区域对中，从而限定适于接收裸光纤(不带任何外皮的光纤)的最大尺寸的开口。另一种构造中，至少移动两块板中的一块，使两块板上泪滴状小孔的较小区域对中，从而限定适合固定裸光纤的最小尺寸的开口。

在此处描述的其他实施例中，板结构的每个板上小孔具有不同的形状，并且小孔的数目也可以不同。

附图说明

图1是光纤阵列面板，具有框架和两块板的板结构，每块板包含小孔阵列。根据本发明的原理，图1中两块板中的小孔以适于接收多根光纤的构造排列。

图2是泪滴状小孔的具体形状。

图3是图1和图2中的两块板，图中不含框架，并将两块板分离了一定的距离，以显示插入光纤时的相对方位。

图4是图3中两块板的正视图。

图5A-5E是移动两块板中的一块以改变小孔定位的情况，从适于接收光纤的定位状态(图5A)，到适于将多个光纤固定于精确空间位置的状态(图5E)。

图6是光纤阵列面板，具有框架和三块板的板结构，每块板含有小孔阵列。图6中的板上小孔以适于固定多个光纤的构造排列。

图7是图6中的三块板的侧视图。

图8A-8C是具有两块板的板结构。每块板上具有三角形的小孔，作为替换泪滴状小孔的首选。图8A-8C描述的是，移动其中一块板，使小孔从适于接收光纤的定位状态(图8A)到适于将多个光纤固定于精确空间位置的状态(图8C)。

图9A-9C是具有两块板的板结构，每块板上具有菱形的小孔，作为替换泪滴状小孔的第二选择。图9A-9C描述的是，移动其中一块板，使小孔从适于接收光纤的定位状态(图9A)到适于将多个光纤固定于精确空间位置的状态(图9C)。

图10A-10C是具有两块板的板结构，其中，其中一块板上的小孔形状不同于另一块板上的小孔形状。图10A-10C描述的是，移动其中一块板，使小孔从适于接收光纤的定位状态(图10A)到适于将多个光纤固定于精确空间位置的状态(图10C)。