Grin透鏡陣列、裝有透鏡的連接器和裝有透鏡的連接器系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及GRIN(漸變折射率)透鏡陣列、裝有透鏡的連接器和裝有透鏡的連接器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2005-300596(專利文獻(xiàn)I)描述了有關(guān)用于單模光纖(下文中每個(gè)光纖將被稱為“SMF”)之間的連接的光學(xué)連接器的問(wèn)題，S卩，由于小芯徑的緣故，該光學(xué)連接器易因光纖軸線的未對(duì)準(zhǔn)而導(dǎo)致耦合效率的降低。此外，該專利文獻(xiàn)I披露了用于解決上述問(wèn)題的復(fù)合光纖。該復(fù)合光纖是通過(guò)將芯徑不同的多個(gè)光纖按芯徑逐漸變大的順序依次連接起來(lái)而構(gòu)成的。在光束通過(guò)具有該構(gòu)造的復(fù)合光纖期間，光束直徑隨著芯徑直徑的變大而變大。光束直徑在光學(xué)連接器之間的光束傳遞點(diǎn)(point of transfer)處變得最大。借助此方案，希望的是即使發(fā)生SMF之間的未對(duì)準(zhǔn)也能夠抑制耦合效率的降低。
[0003]日本專利N0.3259746(專利文獻(xiàn)2)披露了一種光纖陣列單元。該光纖陣列單元由多個(gè)堆疊的子單元構(gòu)成。每個(gè)子單元具有:第一部件，其在多個(gè)SMF彼此平行地布置的狀態(tài)下保持所述多個(gè)SMF ;第二部件，其保持漸變折射率光纖(下文中，每個(gè)這樣的光纖將被稱為“GRIN光纖”)，用于將從各個(gè)SMF輸出的光束準(zhǔn)直成平行光束；以及定位裝置，其定位第一部件和第二部件，從而將SMF光纖與GRIN光纖彼此同軸地連接起來(lái)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明人對(duì)常規(guī)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并且發(fā)現(xiàn)如下所述的問(wèn)題。例如，上述專利文獻(xiàn)2描述了在用于光纖之間的連接的光學(xué)連接器中，GRIN透鏡(GRIN光纖)與光纖的末端耦合的結(jié)構(gòu)。
[0005]GRIN透鏡是漸變折射率透鏡，其折射率分布由透鏡構(gòu)成介質(zhì)的離子交換處理所調(diào)節(jié)，從而彎曲并且會(huì)聚擴(kuò)散光。也就是說(shuō)，GRIN透鏡可具有能夠由離子交換處理方法所調(diào)節(jié)的折射率分布?？色@得的GRIN透鏡例如可以為Selfoc透鏡(“Selfoc”是一個(gè)注冊(cè)商標(biāo))。
[0006]利用這種光學(xué)連接器，可以以光束直徑擴(kuò)大的狀態(tài)在光學(xué)連接器之間實(shí)施光束的傳遞，從而提高了光學(xué)連接器之間未對(duì)準(zhǔn)的容許范圍。然而，在保持光纖的部件和保持GRIN透鏡的部件被單獨(dú)地構(gòu)造(如在上述專利文獻(xiàn)2中所描述的構(gòu)造中那樣)的情況下，保持GRIN透鏡的部件的尺寸(具體地說(shuō)，沿著光軸方向的厚度)傾向于變小。因此，存在這樣的問(wèn)題:難以精確地拋光該部件的前端面(與對(duì)應(yīng)的光學(xué)連接器接觸的面)以使該前端面相對(duì)于GRIN透鏡的光軸具有期望的角度。如果在該部件的前端面的角度中存在誤差，則光的入射/出射方向?qū)⒆兊孟鄬?duì)于對(duì)應(yīng)的光學(xué)連接器的光軸而傾斜，這導(dǎo)致了連接損耗。
[0007]本發(fā)明的提出是為了解決上述問(wèn)題，并且本發(fā)明的目的在于提供具有下述結(jié)構(gòu)的GRIN透鏡陣列、裝有透鏡的連接器和裝有透鏡的連接器系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)能夠使保持GRIN透鏡的部件的前端面相對(duì)于GRIN透鏡的光軸以期望的角度被精確地拋光。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的GRIN透鏡陣列包括:多個(gè)GRIN透鏡，每個(gè)GRIN透鏡具有第一透鏡端面和與所述第一透鏡端面相反的第二透鏡端面；以及主體部分，其在每個(gè)GRIN透鏡的第一透鏡端面和第二透鏡端面沿著第一方向布置的狀態(tài)下保持這些GRIN透鏡。主體部分包括一體地保持多個(gè)GRIN透鏡的保持部分以及設(shè)置在保持部分的側(cè)面的邊緣部分。保持部分具有:第一耦合面，其中布置有GRIN透鏡的第一透鏡端面；以及第二耦合面，其與第一耦合面相反，并且其中布置有GRIN透鏡的第二透鏡端面。保持部分的側(cè)面定義為設(shè)置在第一耦合面與第二耦合面之間的面。邊緣部分具有:第一基準(zhǔn)面，其位于布置有GRIN透鏡的第一透鏡端面的一側(cè)；以及第二基準(zhǔn)面，其與第一基準(zhǔn)面相對(duì)，并且位于布置有GRIN透鏡的第二透鏡端面的一側(cè)。特別地，在所述GRIN透鏡陣列中，所述第一耦合面與所述第二耦合面之間的沿著所述第一方向的距離大于所述第一基準(zhǔn)面與所述第二基準(zhǔn)面之間的沿著所述第一方向的距離，由此至少在所述第一耦合面與所述第一基準(zhǔn)面之間制出了臺(tái)階。所述保持部分的所述第二耦合面與所述邊緣部分的所述第二基準(zhǔn)面布置在同一平面上。在這種情況下，所述第一基準(zhǔn)面用作在拋光所述第一耦合面和所述第二耦合面兩者的情況下的共用基準(zhǔn)面。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1A和圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的裝有透鏡的連接器系統(tǒng)的透視圖。
[0010]圖2是示出裝有透鏡的連接器的內(nèi)部構(gòu)造的分解透視圖。
[0011]圖3是通過(guò)沿著包含直線1-1的X-Z平面剖切裝有透鏡的連接器系統(tǒng)所獲得的圖1B所示的裝有透鏡的連接器系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0012]圖4是不出插芯、GRIN透鏡陣列、光纜和光纖的透視圖。
[0013]圖5是示出通過(guò)從圖4所示的構(gòu)造中除掉GRIN透鏡陣列、光纜和光纖所獲得的形態(tài)的透視圖。
[0014]圖6是從GRIN透鏡陣列的斜前方看到的GRIN透鏡陣列的透視圖。
[0015]圖7A和圖7B分別為GRIN透鏡陣列的正視圖和側(cè)視圖。
[0016]圖8是從GRIN透鏡陣列的斜后方看到的GRIN透鏡陣列的透視圖。
[0017]圖9是GRIN透鏡陣列的后視圖。
[0018]圖10是示出裝有透鏡的連接器的組裝過(guò)程的透視圖。
[0019]圖11是示出根據(jù)第一變型例的裝有透鏡的連接器系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(沿著包含圖3中的直線1-1的X-Z平面的內(nèi)部結(jié)構(gòu))的剖視圖。
[0020]圖12是示出根據(jù)第二變型例的裝有透鏡的連接器系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(沿著包含圖3中的直線1-1的X-Z平面的內(nèi)部結(jié)構(gòu))的剖視圖。
[0021]圖13A是通過(guò)從根據(jù)第二變型例的GRIN透鏡陣列的第一面的前側(cè)觀看該第一面而獲得的正視圖，并且圖13B是通過(guò)從第二變型例中的插芯的前端面的前側(cè)觀看插芯的前端面而獲得的正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022][對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的說(shuō)明]
[0023]首先，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的內(nèi)容進(jìn)行如下所述的說(shuō)明。
[0024]作為本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)方面，GRIN透鏡陣列包括:多個(gè)GRIN透鏡，每個(gè)GRIN透鏡具有第一透鏡端面和與第一透鏡端面相反的第二透鏡端面；以及主體部分，其在每個(gè)GRIN透鏡的第一透鏡端面和第二透鏡端面沿著第一方向布置的狀態(tài)下保持這些GRIN透鏡。主體部分包括一體地保持多個(gè)GRIN透鏡的保持部分以及設(shè)置在保持部分的側(cè)面的邊緣部分。保持部分具有:第一耦合面，其中布置有GRIN透鏡的第一透鏡端面；以及第二耦合面，其與第一耦合面相反，并且其中布置有GRIN透鏡的第二透鏡端面。保持部分的側(cè)面定義為設(shè)置在第一耦合面與第二耦合面之間的面。邊緣部分具有:第一基準(zhǔn)面，其位于布置有GRIN透鏡的第一透鏡端面的一側(cè)；以及第二基準(zhǔn)面，其與第一基準(zhǔn)面相對(duì)，并且位于布置有GRIN透鏡的第二透鏡端面的一側(cè)。在下述說(shuō)明中，保持部分的第一耦合面將被稱為“第一面”，邊緣部分的第一基準(zhǔn)面將被稱為“第二面”，保持部分的第二耦合面將被稱為“第三面”，而邊緣部分的第二基準(zhǔn)面將被稱為“第四面”。每個(gè)GRIN透鏡具有沿著連接第一透鏡端面與第二透鏡端面的預(yù)定方向伸長(zhǎng)的形狀，并且在本說(shuō)明書(shū)中，即使第一透鏡端面與第二透鏡端面之間的距離較小(例如，即使該距離不超過(guò)透鏡端面的最大直徑)，仍然將連接第一透鏡端面與第二透鏡端面的預(yù)定方向定義為GRIN透鏡的縱向(第一方向)。
[0025]也就是說(shuō)，具有上述結(jié)構(gòu)的GRIN透鏡陣列包括待與連接對(duì)象部件光學(xué)連接的多個(gè)GRIN透鏡、以及主體部分，并且至少包括第一面和第二面。主體部分具有沿著第一方向分別布置在不同位置的第一端部和第二端部，并且第一面和第二面兩者構(gòu)成第一端部或者面向第一連接對(duì)象部件的一側(cè)的端部。第一面包括:第一引導(dǎo)部分，其將GRIN透鏡陣列的取向限定為使得多個(gè)GRIN透鏡沿著第一方向(多個(gè)GRIN透鏡的上述布置方向，且該方向與每個(gè)透鏡的縱向一致)與第一連接對(duì)象部件連接；以及第一界面區(qū)域，其沿著與第一方向交叉的第一平面延伸，并且至少一個(gè)GRIN透鏡的第一透鏡端面從第一界面區(qū)域中露出。在這種情況下，其第一透鏡端面從第一界面區(qū)域中露出的GRIN透鏡被保持在與第一連接對(duì)象部件光學(xué)連接的狀態(tài)下。此外，第一引導(dǎo)部分限定了第一界面區(qū)域在與第一方向交叉的第一平面上的位置。第二面基本平行于第一面并且在第一方向和與第一方向交叉的第二方向上形成在與第一面不同的位置。換言之，第二面大致平行于第一面，并且第二面布置在使得從第二端部到第二面的沿著第一方向的最短距離短于從第二端部到第一面的沿著第一方向的最短距離的位置，并且沿著與第一方向交叉的第二方向，第二面布置在與第一面不同的位置。通過(guò)以這種方式布置的第一面和第二面，在主體部分的第一端部中形成了臺(tái)階部分。
[0026]借助上述方面的GRIN透鏡陣列，利用第二面作為基準(zhǔn)面來(lái)拋光第一界面區(qū)域(包含在前端面中的與保持部分的第一耦合面對(duì)應(yīng)的區(qū)域)變得可行。因此，只要第二面形成為相對(duì)于第一方向或連接方向(與每個(gè)GRIN透鏡的縱向一致)具有期望的角度，就可以通過(guò)與第二面相平行地拋光第一面來(lái)精確地以該期望的角度形成第一界面區(qū)域。在該情況下，由于第二面在第一方向和與第一方向交叉的方向上形成在與第一面不同的位置，因此第二面不會(huì)妨礙拋光操作。也就是說(shuō)，借助上述GRIN透鏡陣列，成功地提供了抑制了第一界面區(qū)域的角度誤差的GRIN透鏡陣列，該GRIN透鏡陣列對(duì)第一連接對(duì)象部件(例如，對(duì)應(yīng)的光學(xué)連接器)具有低的連接損耗，從而具有良好的光學(xué)特性，并且該GRIN透鏡陣列應(yīng)用于裝有透鏡的連接器。
[0027]作為本實(shí)施例的一個(gè)方面，GRIN透鏡陣列還可以包括與第一面相反的第三面和與第二面相反的第四面。在這種情況下，第三面和第四面兩者構(gòu)成第二端部或者位于與主體部分的第一端部相反的一側(cè)的端部。第三面包括:第二引導(dǎo)部分，其將GRIN透鏡陣列的取向限定為使得多個(gè)GRIN透鏡沿著第一方向與不同于第一連接對(duì)象部件的第二連接對(duì)象部件連接；以及第二界面區(qū)域，其沿著與第一方向交叉的第二平面延伸，并且至少一個(gè)GRIN透鏡的第二透鏡端面從第二界面區(qū)域中露出。在這種情況下，其第二透鏡端面從第二界面區(qū)域中露出的GRIN透鏡被保持在與第一連接對(duì)象部件光學(xué)連接的狀態(tài)下。此外，第二引導(dǎo)部分限定了第二界面區(qū)域在與第一方向交叉的第二平面上的位置。第四面可基本平行于第三面并且在第一方向和與第一方向交叉的第三方向上可形成在與第三面不同的位置。因此，在GRIN透鏡陣列中，第一面與第三面之間的沿著第一方向的距離(保持部分中的第一耦合面與第二耦合面之間的距離)被設(shè)定為大于第二面與第四面之間的沿著第一方向的距離(邊緣部分中的第一基準(zhǔn)面與第二基準(zhǔn)面之間的距離)。
[0028]當(dāng)保持每個(gè)GRIN透鏡的部件的尺寸(具體地說(shuō)，在與第一方向一致的光軸方向上的厚度)較小時(shí)，也難以精確地將GRIN透鏡陣列的與第二連接對(duì)象部件(例如，保持光纖的部件)相對(duì)的第三面(與保持部分的第二耦合面對(duì)應(yīng)的后端面)拋光為相對(duì)于GRIN透鏡的光軸具有期望的角度。如果第三面具有角度誤差，則GRIN透鏡陣列的光軸和第二連接對(duì)象部件的光軸將變得相對(duì)于彼此而傾斜，提高了發(fā)生連接損耗的可能性。與之對(duì)比，上述GRIN透鏡陣列允許利用第四面作為基準(zhǔn)面來(lái)拋光第三面。因此，只要第四面形成為相對(duì)于第一方向或連接方向具有期望的角度，就可以通過(guò)將第三面拋光為與第四面平行來(lái)精確地以該期望的角度形成第二界面區(qū)域。在該情況下，由于第四面在第一方向和與第一方向交叉的方向上形成在與第三面不同的位置，因此第四面不會(huì)妨礙第三面的拋光操作。也就是說(shuō)，可以在大幅降低第二界面區(qū)域的角度誤差并繼而減少光學(xué)損耗的情況下制造出GRIN透鏡陣列。例如，即使在第三面與第一面彼此不平行的情況下，也可以精確地形成第一界面區(qū)域和第二界面區(qū)域。
[0029]作為本實(shí)施例的一個(gè)方面，GRI