[发明专利]一种阵列式光纤准直器

说明书

本发明属于光通信技术领域，并公开了一种阵列式光纤准直器，其由单模光纤阵列和离轴抛物面反射镜阵列共同构成，其中各个单模光纤的光纤断面端口被设置为在与其对应的离轴抛物面反射镜的焦点位置，由此用于将光束输入至反射镜阵列；各个离轴抛物面反射镜则分别对来自单模光纤的光线执行准直，由此实现统一准直的功能。本发明还公开了采用光固化模压成型路线制备离轴抛物面反射镜的方案，相比现有技术如采用微透镜阵列，该基于精密模压成型的反射镜阵列光纤准直器具备成本明显降低、耦合效率更好、准直光束质量好，无色差等优点，因而尤其适用于各类高性能选择开关之类的应用场合。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种阵列式光纤准直器，其基于离轴抛物面形式的反射镜来对发散光束执行准直，并具备耦合效率高、光束质量好、无色差和成本低、便于制备等优点。

背景技术

在光通信领域，经常需要到准直器阵列之类对其器件，以便对单模光纤的输出进行准直。目前，在光交叉开关、波长选择开关等设备中，通常使用的准直器一般是透射型准直器，尽管它们也能够起到对光纤光束的准直功能，但实践中发现光束准直效率仍不够理想；此外更重要的是，这类微透镜通常由玻璃晶圆通过干法刻蚀工艺制备，其关键光学表面性能譬如粗糙度、面型等均质量难于满足高标准的需求，同时存在制备成本非常昂贵、制备过程质量难于控制等多个技术问题。相应地，本领域亟需对此作出进一步的研究改进，以便更好地满足日益增长的新一代光通信应用需求。

发明内容

针对现有技术的以上不足之处和改进需求，本发明提供了一种阵列式光纤准直器，其中不仅将作为关键组件的透镜设定为离轴抛物面反射镜的构造形式，而且还进一步对其采取了基于树脂复合材料和模压成型技术的新型制备路线，相应既有效解决了现有光纤准直器阵列生产成本高、存在一定像差等问题，还能够通过离轴抛物面反射镜的高自由度加工方式显著提高了光纤准直器的综合性能，因而尤其适用于高效能波长选择开关之类的应用场合。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种阵列式光纤准直器，其特征在于，该阵列式光纤准直器由光纤阵列和反射镜阵列共同构成，其中：

所述光纤阵列包括多个呈阵列布置的单模光纤，所述反射镜阵列包括多个同样呈阵列布置的离轴抛物面反射镜且与所述单模光纤保持一一对应；各个单模光纤的光纤断面端口被设置为与其对应的离轴抛物面反射镜的焦点位置，由此用于将光束输入至所述反射镜阵列；

所述反射镜阵列的各个离轴抛物面反射镜分别对来自所述单模光纤的光线执行准直，由此实现将所述光纤阵列的光束执行统一准直的功能。

作为进一步优选地，对于各个所述离轴抛物面反射镜而言，其优选由光固化树脂通过模压方式制成，并且具备任意自由曲面形状。

作为进一步优选地，所述离轴抛物面反射镜优选采用以下方式来制备：

(i)首先，优选玻璃基底并采用等离子体清洗基底表面；接着，根据离轴抛物面反射镜的面型特征，加工获得对应的精密模压模具；

(ii)在常温条件下向所述基底涂覆适量的光固化树脂，并将所述精密模压模具与所述基底保持对置地放于所述光固化树脂上，平缓施压使得光固化树脂挤出，相应完全由所述光固化树脂材料来模压形成所需的离轴抛物面反射镜面型，然后对其执行光固化处理；

(iii)固化后所形成的树脂材料层在完成脱模后，在其表面通过真空镀膜方式均匀镀上金属反射膜或者多层介质反射膜，由此获得最终的离轴抛物面反射镜产品。

作为进一步优选地，所述精密模压模具优选采用单点金刚石机床进行加工获得，并且其呈现具备多个凸形的剖面。

作为进一步优选地，所述凸形被设计为离轴抛物面的构造，并且其数量与所述单模光纤的数量保持一致。

作为进一步优选地，离轴抛物面反射镜阵列的周期长度优选为100微米～500微米，并与相应光纤阵列中的光纤排列周期长度保持一致。