[发明专利]经激光处理的GRIN透镜和使用它的光学接口设备与组件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求{美国临时申请提交日期}提交的美国临时申请{美国临时申请系列号}的优先权，本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用而整体结合于此。

技术领域

本公开大体上涉及梯度折射率(GRIN)透镜，且更特定地涉及通过激光处理形成的GRIN透镜、以及使用该经激光处理的GRIN透镜的光学接口设备与光学接口组件。

背景

光纤正越来越多地被用于各种应用，包括但不限于宽带语音、视频、数据传输、和配置为具有光通信能力的消费电子设备。因此，消费设备要求更多的带宽量，且因此光学接口设备（更通俗地也称为“光连接器”）可能具有越来越多的使用。然而，一般而言，常规的光学接口设备原本是作为电信网络的专用光纤连接器而被开发的。因此这样的光学接口设备并不适用于与具有光学通信能力的消费电子设备关联的更一般且稳健的要求。常规光学接口设备最经常依赖于一个光纤芯与另一个的直接对齐。对于与消费电子设备关联的稳健要求，结合有效地扩展所耦合的光束的直径的透镜具有特定优势。

至今所研发的光学接口设备的特定类型采用被支承在一个或多个套圈内的一个或多个透镜，以使具有曲率的透镜表面并不暴露于外部环境。此外，外部透镜表面（即，暴露于外部环境的表面）一般是平的，且在一些情况下，在形成光学接口组件时，这些外部透镜表面配置为与相配的光学接口设备的外部透镜表面做出实质性的实体对实体的接触。这样的接触用于将液态污染物排除出组件接口，从而维持令人满意的光学连接。

基于透镜的光学接口设备的特定类型利用一个或多个GRIN透镜。该光连接器的GRIN透镜可被排布在套圈内或其他支承部件内，然后经激光处理（即，激光解理）来实现最终的GRIN透镜配置。然而，这样的激光处理以不可预测和不可控的方式可对于GRIN透镜的性能具有有害影响，特别是对于外部透镜表面的形状。这继而导致当光学接口设备被配对从而形成光学接口组件时对于通道之间的耦合效率的减少和串扰的增加。

发明内容

本公开的一方面在于：包括圆柱形中央部分的GRIN透镜组件，该圆柱形中央部分具有多项式或抛物线GRIN折射率分布、平的前和后表面、外表面、以及范围在200微米≤D₁≤420微米的直径D₁。该GRIN透镜组件还包括外径D₂的环状包层，该包层围绕中央部分外表面且具有前和后环状表面以及恒定或变化的折射率。该GRIN透镜组件还包括在平的后表面处光学地耦合至该中央部分的光纤。

本公开的另一个方面在于用于透射具有一波长的光的光学接口设备。该光学接口设备包括至少一个如上所述的GRIN透镜元件。该光学接口设备还包括支承部件，被配置为可操作地支承位于前腔室内的至少一个GRIN透镜元件，该支承元件可操作地支承包括该至少一个GRIN透镜元件的至少一个光学路径。

本公开的另一个方面在于：光学接口组件，包括相接的第一和第二光学接口组件，从而它们各自的GRIN透镜的平的前表面面对着且间隔开距离d，距离d在0微米≤d≤200微米范围内。

本公开的另一个方面是形成GRIN透镜的方法，其中该方法包括拉拔具有多项式或抛物线GRIN折射率分布的圆柱形GRIN条（cane）来形成用于定义具有外表面的中央部分的圆柱形GRIN杆，该中央部分具有在200微米≤D₁≤420微米范围内的直径D₁。该方法还包括用具有范围在5微米≤δr≤50微米内的环状宽度δr的环状包层来包覆该圆柱形GRIN杆外表面。该方法还包括激光解理经涂覆的圆柱形GRIN杆来形成GRIN透镜元件，其中该中央部分具有通过激光解理所定义的平的前表面，且该环状包层具有也通过激光解理所定义的弯曲的环状前表面。

本公开的另一方面在于GRIN透镜组件，包括单片透明介质和支承在该单片透明介质内的至少一个GRIN透镜。

应当理解的是，前面的一般描述和之后的详细描述两者给出本公开的实施例，并且它们旨在提供用于理解所要求保护的本公开的本质和特性的概观或框架。包括的附图提供了对本公开的进一步的理解，且被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图示出本公开的各个示例性实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理和操作。这些权利要求被并入本说明书中并成为其一部分。

附图说明

图1是根据本公开的示例性GRIN透镜的立视图；

图2是在Y-Z平面中截取的图1的示例性GRIN透镜的截面图；