專利名稱：光纖耦合系統(tǒng)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到光纖耦合系統(tǒng)，尤其是一種能夠最小化激光束損失并且適于大量生產(chǎn)的小型尺寸的光纖耦合系統(tǒng)，以及它的制造方法。
背景技術(shù)：
近些年，伴隨著對(duì)高輸出激光的需求增長(zhǎng)以及新的應(yīng)用領(lǐng)域的延伸，對(duì)于高輸出半導(dǎo)體激光的研究正在活躍地進(jìn)行之中。
應(yīng)用領(lǐng)域被延伸到使用激光的顯示器，諸如CD-RW或者DVD-RAM，光記錄媒體，或者大屏幕投影機(jī)，激光無線通信，使用激光的材料加工(與半導(dǎo)體相關(guān)的焊接、裁切和精密加工等)，光放大器和用于醫(yī)療或軍事用途的抽運(yùn)光源。
對(duì)于固態(tài)激光的抽運(yùn)光源、材料加工和醫(yī)用激光的情況，超過幾個(gè)瓦特級(jí)的高激光輸出是必須的。特別是，固態(tài)激光的抽運(yùn)是高輸出二極管激光器的關(guān)鍵的并且重要的應(yīng)用領(lǐng)域。
一種用于獲得這種高激光輸出的方法是將高輸出激光二極管形成陣列形式來使用。在這種方法中，為了提高激光二極管陣列的功效，從激光二極管陣列發(fā)出的幾個(gè)激光束被耦合到對(duì)應(yīng)于每一激光二極管的各個(gè)光纖上，并且該光纖陣列被捆綁用來作為抽運(yùn)的光源，藉此從激光二極管陣列發(fā)出的激光束就能夠獲得高激光輸出。
根據(jù)應(yīng)用，這可以被用作光纖耦合系統(tǒng)，并且該光纖耦合系統(tǒng)包括一具有恰當(dāng)?shù)臄?shù)字孔徑(NA)和芯直徑的光纖陣列；和一個(gè)用于校準(zhǔn)二極管陣列激光束的折射光學(xué)透鏡。
現(xiàn)有的包含折射光學(xué)透鏡的光纖耦合系統(tǒng)是一種設(shè)計(jì)為多模高輸出二極管激光器的激光束形式的設(shè)備。為了減小激光源的輻射并且耦合光纖，現(xiàn)有的光纖耦合系統(tǒng)需要一個(gè)復(fù)雜的三維形狀的透鏡結(jié)構(gòu)和一個(gè)高性能的光學(xué)系統(tǒng)。
從激光二極管輻射出的光散射角根據(jù)激光二極管的結(jié)構(gòu)來確定。在高輸出激光二極管的情況下，通常，光散射角在垂直方向上是在大約32～44的范圍內(nèi)，而在水平方向上是在大約8～12的范圍內(nèi)。這是因?yàn)榘雽?dǎo)體激光振蕩區(qū)的橫截面的尺寸也就幾個(gè)微米(μm)，即小到由于衍射效應(yīng)使得輸出的光被輻射到一個(gè)寬的范圍。
此時(shí)，輸出光具有不同的水平和垂直角度，在水平模式的總體分布是橢圓形。
為了減小因這種光散射角的不平衡造成入射在輸出端子光纖上的激光束損失，最好減小激光束的散射角。在這種情況下，通過耦合利用為每一散射方向提供相應(yīng)的聚焦性能的預(yù)定的透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，光散射角可以被減小從而獲得輸出端子光纖的高功效。
至于激光二極管和輸出端子光纖之間的光學(xué)連接，由于在水平和垂直方向上光散射角度不同，所以需要兩個(gè)透鏡表面。
圖1和2所示為常規(guī)技術(shù)的使用三維形狀透鏡的耦合光學(xué)系統(tǒng)中，根據(jù)普通激光二極管在水平和垂直方向上光散射角度的不同，從鏡頭到輸出端子光纖的電子束路徑。
參照?qǐng)D1，透鏡R1用于在水平方向上校準(zhǔn)激光二極管輻射出的具有寬的光散射角度的激光束。并且參照?qǐng)D2，透鏡R2在側(cè)向上聚焦激光二極管10輻射出的激光束，并使它入射在輸出端子光纖20的芯或者波導(dǎo)管上。
通過使用三維透鏡，該光纖耦合系統(tǒng)轉(zhuǎn)換激光二極管輻射出的激光束的形態(tài)。結(jié)果，具有高數(shù)字孔徑的透鏡R1將具有寬的光散射角度的軸校準(zhǔn)，同時(shí)二維透鏡R2將擴(kuò)張光源投影到激光二極管的具有較小的光散射角度的軸。
在輸出端子光纖的進(jìn)口部分，光纖的激光束形成功能形成一個(gè)幾乎為圓形的點(diǎn)，并且能被用于抽運(yùn)激光模式。結(jié)構(gòu)的功效取決于二極管激光器、光纖和光學(xué)系統(tǒng)。
為了使光纖耦合系統(tǒng)具有最大的性能，激光散射角度要求盡可能的小同時(shí)光纖的孔徑要求大，并且光學(xué)系統(tǒng)的透鏡應(yīng)該按照尺寸精確地進(jìn)行排列。進(jìn)入光纖的具有小角度的光被從芯覆層界面完全地、內(nèi)在地反射，而此時(shí)，完全反射的光的一部分被吸收，造成輸出降低。
因此，光纖耦合光學(xué)系統(tǒng)需要被設(shè)計(jì)成可實(shí)現(xiàn)最大的耦合效率，而且包括光纖的光源需要被優(yōu)化。起到校準(zhǔn)作用的透鏡減小激光二極管輻射出的激光束的散射角，并且經(jīng)校準(zhǔn)的激光束的直徑越小，在固態(tài)激光媒介上的激光抽運(yùn)就越容易，它使得光學(xué)設(shè)備的數(shù)量減少而抽運(yùn)的能量密度增加。
對(duì)于通過光學(xué)連接到高輸出激光二極管陣列而使用的光纖，它的數(shù)字孔徑是0.16～0.39，并且它的芯尺寸是100～600μm。特別是，具有小數(shù)字孔徑的光纖的發(fā)射光的激光二極管主要被用于醫(yī)療、固態(tài)激光抽運(yùn)。通過鑄模由玻璃制成的透鏡并且復(fù)制它，有此用途的耦合光學(xué)系統(tǒng)被制造成產(chǎn)品。
在這些方法中，高價(jià)的透鏡被對(duì)準(zhǔn)并接觸激光二極管，在穿過幾個(gè)透鏡之后，穿透鏡而出的已校準(zhǔn)激光束被聚焦在光纖上或者被分別聚焦在以規(guī)則的間隔放置的光纖陣列上，從而獲得高輸出激光束。
然而，兩種方法使用具有復(fù)雜的三維形狀的高價(jià)透鏡或者一系列透鏡陣列，而在這方面，因?yàn)槿S透鏡是使用精密工藝的高價(jià)金屬鑄模以注入的形式來制造，所以有利于大量生產(chǎn)。但是金屬鑄模的制造卻很困難并且昂貴，另外，由于透鏡的最小尺寸受限于處理金屬鑄模的透鏡彎曲表面的工具的最小尺寸，因此很難使耦合光學(xué)系統(tǒng)制造得非常小(小巧)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠最小化激光束損失、小型的并且適于大量生產(chǎn)的光纖耦合系統(tǒng)及其它的制造方法。
為了獲得這些和其它的優(yōu)點(diǎn)并且遵從本發(fā)明的目的，如這里所提供的被具體實(shí)例化的并被廣泛說明的一種光纖耦合系統(tǒng)，包括一具有預(yù)定面積的襯底110；一激光束發(fā)射單元120，附著在襯底110的一側(cè)，并且發(fā)射激光束；一第一精密透鏡130，插入地固定于形成在襯底110上的第一安裝槽111中，并且聚焦或者校準(zhǔn)從激光束發(fā)射單元120中發(fā)射出的垂直激光束；第二精密透鏡140，突出地形成在襯底110上，并且聚焦或者校準(zhǔn)從激光束發(fā)射單元120中發(fā)射出的水平激光束；和一激光束輸出單元150，插入地固定于形成在襯底110上的第二安裝槽112中，并且輸出經(jīng)由所述第一和第二精密透鏡聚焦或者校準(zhǔn)的激光束。
為了獲得上述目的，還提供有一種用于制造光纖耦合系統(tǒng)的方法，包括在一具有預(yù)定面積的襯底110上形成具有預(yù)定形狀的安裝槽；在襯底110上涂覆一層具有預(yù)定厚度的厚膜光敏劑，并通過照相平版印刷術(shù)形成用于聚焦或者校準(zhǔn)水平激光束的第二精密透鏡；在襯底110的安裝槽中固定用于聚焦或者校準(zhǔn)垂直激光束的第一精密透鏡和用于抽運(yùn)激光束的輸出端子光纖；和在襯底110上排列和固定激光二極管。
當(dāng)結(jié)合附圖去看說明書中下面的詳細(xì)說明時(shí)，本發(fā)明的上述和其它目的、特征、實(shí)例和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明晰。


為便于進(jìn)一步理解本發(fā)明而被包含進(jìn)來并且被引用以及構(gòu)成說明書一部分的附圖，圖示本發(fā)明的實(shí)施例并且和說明書一起來解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1和2所示為按照常規(guī)技術(shù)的使用三維形狀透鏡的耦合光學(xué)系統(tǒng)的平面視圖；圖3所示為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光纖耦合系統(tǒng)的透視圖；圖4和5所示為該光纖耦合系統(tǒng)的平面視圖和主視圖；圖6所示為按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的光纖耦合系統(tǒng)的透視圖；圖7和8所示為該光纖耦合系統(tǒng)的平面視圖和主視圖；和圖9A到9D是順序顯示制造該光纖耦合系統(tǒng)的一種方法的主視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖中所示的例子對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖3所示為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光纖耦合系統(tǒng)的透視圖，而圖4和5所示為該光纖耦合系統(tǒng)的平面視圖和主視圖。
如圖所示，按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光纖耦合系統(tǒng)包括一具有預(yù)定面積的襯底110；一激光束發(fā)射單元120，附著在襯底110的一側(cè)，并且發(fā)射激光束；一第一精密透鏡130，插入地固定于形成在襯底110上的第一安裝槽111中，并且聚焦或者校準(zhǔn)從激光束發(fā)射單元120中發(fā)射出的垂直激光束；一第二精密透鏡140，突出地形成在襯底110上，并且聚焦或者校準(zhǔn)從激光束發(fā)射單元120中發(fā)射出的水平激光束；和一激光束輸出單元150，插入地固定于形成在襯底110上的第二安裝槽112中，并且輸出經(jīng)由所述第一和第二精密透鏡聚焦或者校準(zhǔn)的激光束。
第一精密透鏡130和第二精密透鏡140被放置在激光束發(fā)射單元120和激光束輸出單元150之間，并且第一精密透鏡130被放置在激光束發(fā)射單元120一側(cè)，而第二精密透鏡140被放置在激光束輸出單元150一側(cè)。
襯底110形成有一預(yù)定的厚度并且具有一方形的面積。襯底110是一個(gè)硅襯底。一第一安裝槽111形成在襯底110的一側(cè)，并且一第二安裝槽112形成在襯底110的另一側(cè)。該第一和第二安裝槽111和112具有一預(yù)定的長(zhǎng)度并且其截面為一倒三角形。
第一安裝槽111被形成為垂直于襯底110的縱向，而第二安裝槽112被形成在第一安裝槽111的垂直方向，也就是，在襯底110的縱向。多個(gè)第二安裝槽112形成規(guī)則的間隔。
第二精密透鏡140是具有預(yù)定厚度和形狀的二維盤形透鏡141。也就是，盤形透鏡141是具有預(yù)定厚度的矩形并且一側(cè)面形成為半圓形。該半圓形側(cè)面被置于襯底110的縱向上。
第二精密透鏡140以規(guī)則的間隔排列于襯底110的上表面，突出形成在襯底110的上表面，挨著第一安裝槽111平行放置。
激光束輸出單元150包括多個(gè)與盤形透鏡141處于同一條直線上的輸出端子光纖151。形成的第二安裝槽112與輸出端子光纖151的數(shù)目一樣多，輸出端子光纖151的數(shù)目與第二精密透鏡140的數(shù)目一樣多。
多個(gè)輸出端子光纖151可以被排列，從而被折疊成雙股或多股。
第一精密透鏡130是具有一預(yù)定長(zhǎng)度和直徑的圓柱形，它被插進(jìn)襯底110的第一安裝槽111中并由粘合劑固定。
激光束發(fā)射單元120包括多個(gè)激光二極管121。激光二極管121被排成與第一精密透鏡130平行的一行，并由粘合劑固定。
現(xiàn)在，對(duì)所述光纖耦合系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行說明。
首先，作為激光束發(fā)射單元的激光二極管陣列121發(fā)射激光束。該激光束是具有不同水平和垂直散射角度的橢圓形發(fā)射的激光束，它通過圓柱形透鏡，即第一精密透鏡130。第一精密透鏡130把具有寬散射角的垂直激光束聚焦成一個(gè)點(diǎn)狀。該聚焦后的激光束通過第二精密透鏡140，也就是，二維透鏡，并且被分別聚焦到輸出端子光纖151。第二精密透鏡140用于校準(zhǔn)水平激光束并將該校準(zhǔn)后的激光束聚焦到輸出端子光纖151。聚焦到輸出端子光纖151的激光束的角度通過調(diào)整第二精密透鏡140的透鏡曲率來控制。
通過輸出端子光纖151，激光束被收集，從而被用作固態(tài)激光的高輸出抽運(yùn)源。
如上所述的光纖耦合系統(tǒng)具有的結(jié)構(gòu)可以提高激光束的聚焦程度并且最小化整體光學(xué)系統(tǒng)的排列錯(cuò)誤。
另外，該光纖耦合系統(tǒng)的襯底110和第二精密透鏡140可以通過應(yīng)用了平版印刷技術(shù)和顯微機(jī)械加工技術(shù)的MEMS(微電版機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)來制造。從而使光纖耦合系統(tǒng)可以小型化并且可以通過結(jié)構(gòu)化的大量生產(chǎn)來制造。
圖6所示為按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的光纖耦合系統(tǒng)的透視圖，而圖7和8所示為該光纖耦合系統(tǒng)的平面視圖和主視圖。
相同的參考編號(hào)被指定給與前述實(shí)施例的光纖耦合系統(tǒng)中相同的元件。
如圖所示，按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的光纖耦合系統(tǒng)包括一具有預(yù)定面積的襯底110；一激光束發(fā)射單元120，附著在襯底110的一側(cè)，并且發(fā)射激光束；一第一精密透鏡130，插入地固定于形成在襯底110上的第一安裝槽111中，并且聚焦或者校準(zhǔn)從激光束發(fā)射單元120中發(fā)射出的垂直激光束；一第二精密透鏡140，突出地形成在襯底110上，并且聚焦或者校準(zhǔn)從激光束發(fā)射單元120中發(fā)射出的水平激光束；和一激光束輸出單元150，插入地固定于形成在襯底110上的第二安裝槽112中，并且輸出經(jīng)由所述第一和第二精密透鏡聚焦或者校準(zhǔn)的激光束。
激光束發(fā)射單元120和固定于襯底110的第一安裝槽的第一精密透鏡130具有和前述本發(fā)明的實(shí)施例的光纖耦合系統(tǒng)的那些元件相同的結(jié)構(gòu)。
第二精密透鏡140包括具有預(yù)定厚度和形狀的二維盤形透鏡141；和一個(gè)具有預(yù)定厚度和橢圓形狀的聚焦透鏡142。
二維盤形透鏡141是具有預(yù)定厚度的矩形并且其一側(cè)面呈半圓形，該半圓形側(cè)面被置于襯底110的縱向上。
盤形透鏡141按預(yù)定間隔排列在襯底110的上表面，突出地形成在襯底110的上表面，并且挨著第一安裝槽111平行放置。
聚焦透鏡142形成有兩個(gè)具有預(yù)定曲率的圓曲面，并且圓曲面的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于盤形透鏡141的總長(zhǎng)度。聚焦透鏡142被放置在相鄰并平行于盤形透鏡141行列的位置，并且突出在襯底110之上。
激光束輸出單元150是和聚焦透鏡142保持預(yù)定距離放置的一個(gè)輸出端子光纖151。通過粘合劑，輸出端子光纖151被固定接合到第二安裝槽112。
內(nèi)裝有輸出端子光纖151的第二安裝槽112具有一預(yù)定長(zhǎng)度并且其截面為倒三角形。第二安裝槽112被形成在襯底110的縱向上并位于聚焦透鏡142的中心線上。
現(xiàn)在對(duì)如上所述結(jié)構(gòu)的光纖耦合系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行說明。
首先，激光二極管陣列121，也就是，激光二極管發(fā)射單元120發(fā)射激光束。該激光束是具有不同水平和垂直散射角度的橢圓形發(fā)射的激光束，它通過圓柱形透鏡，第一精密透鏡130。第一精密透鏡130把具有寬散射角的垂直激光束聚焦成一個(gè)點(diǎn)狀。該聚焦后的激光束通過第二精密透鏡140，也就是，盤形透鏡141和聚焦透鏡142，并且被分別聚焦到輸出端子光纖151。
盤形透鏡141用于校準(zhǔn)水平激光束并且經(jīng)盤形透鏡141分別校準(zhǔn)后的激光束被聚焦成為一個(gè)激光束到達(dá)輸出端子光纖151。被聚焦到輸出端子光纖151的激光束的角度通過調(diào)整第二精密透鏡140的透鏡曲率來控制。
如上所述的光纖耦合系統(tǒng)具有的結(jié)構(gòu)可以提高激光束的聚焦程度并且最小化整體光學(xué)系統(tǒng)的排列錯(cuò)誤。
另外，襯底110、盤形透鏡141，即第二精密透鏡140和聚焦透鏡142構(gòu)成的光纖耦合系統(tǒng)可以通過應(yīng)用了平版印刷技術(shù)和顯微機(jī)械加工技術(shù)的MEMS(微電版機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)來制造。從而使光纖耦合系統(tǒng)可以小型化并且可以通過結(jié)構(gòu)化的大量生產(chǎn)來制造。
圖9A到9D是順序顯示制造該光纖耦合系統(tǒng)的一種方法的主視圖。
如圖所示，一種制造光纖耦合系統(tǒng)的方法包括在一具有預(yù)定厚度和面積的襯底110上形成具有預(yù)定形狀的安裝槽111和112；在襯底110上涂覆一層具有預(yù)定厚度的厚膜光敏劑，并且通過照相平版印刷術(shù)形成用于聚焦或者校準(zhǔn)水平激光束的第二精密透鏡140；在襯底110的安裝槽111和112中固定用于聚焦或者校準(zhǔn)垂直激光束的第一精密透鏡和用于抽運(yùn)激光束的輸出端子光纖151；和在襯底110上排列和固定激光二極管121。
如圖9A中所示，襯底110如此形成具有晶體取向的硅片經(jīng)過清潔處理，然后通過照相平版印刷術(shù)形成安裝槽的蝕刻面具的圖案。
安裝槽被分別形成為溝狀。通過使用諸如KOH的化學(xué)蝕刻溶液的各向異性濕蝕刻法，而后再通過使用諸如硅深度反應(yīng)離子蝕刻(RIE)的干蝕刻法進(jìn)行精密處理，安裝槽被形成為溝狀。
安裝槽111和112的深度依據(jù)安裝在其中的透鏡的外直徑和長(zhǎng)度以及輸出端子光纖151的外直徑來確定。
第二精密透鏡140如此制作在硅襯底110上涂覆一層具有一預(yù)定厚度的諸如SU-8等的厚膜光敏劑，并且在其上進(jìn)行照相平版印刷術(shù)處理。
如圖9B中所示，第二精密透鏡140包括具有預(yù)定高度并且其截面呈三個(gè)平面和一個(gè)曲面的盤形透鏡141；和一個(gè)具有預(yù)定高度并且為橢圓形的聚焦透鏡142。盤形透鏡141和聚焦透鏡142是具有相同高度的二維透鏡，并且彼此相鄰放置。盤形透鏡141被形成一排。
在一個(gè)不同的實(shí)施例中，第二精密透鏡140可以由具有預(yù)定高度并且其截面呈三個(gè)平面和一個(gè)曲面的盤形透鏡141的組成。該盤形透鏡141是具有相同高度的二維透鏡并且被排成一行。
第二精密透鏡140可以被制成各種形狀。
第二精密透鏡140通過一次照相平版印刷術(shù)制成，并且透鏡的排列通過照相平版印刷術(shù)處理自動(dòng)完成。
形成第二精密透鏡140之后，如圖9C中所示，抗反射涂層(L)被形成在第二精密透鏡140上。該抗反射涂層(L)通過諸如濺射處理工藝或者蒸發(fā)處理工藝的薄膜沉積法來完整形成。
然后，如圖9D中所示，第一精密透鏡130和光纖151被分別放置在安裝槽111和112中，并且通過使用紫外線硬化樹脂粘合劑或者熱硬化粘合劑來排列和固定。第一精密透鏡130是一個(gè)具有預(yù)定長(zhǎng)度和外直徑的圓柱形透鏡。通過撿起和放置(pick-and-place)方法，第一精密透鏡130和輸出端子光纖151被分別放置在安裝槽中。
通過使用硅襯底顯微機(jī)械加工處理工藝和焊接固定技術(shù)，激光二極管121被排列和固定到硅襯底110上。另外，在這種情況下，為了在操作中快速釋放激光二極管121中產(chǎn)生的熱量，具有高導(dǎo)熱性的由Cu等制成的中間層可以被插入到襯底110的安裝激光二極管的部分。
在該制造光纖耦合系統(tǒng)的方法中，將從激光二極管陣列發(fā)出的激光束聚焦到一個(gè)輸出端子光纖151的耦合光學(xué)系統(tǒng)是使用平版印刷技術(shù)和顯微機(jī)械加工技術(shù)的集成，從而使光學(xué)系統(tǒng)的排列錯(cuò)誤可以被降低并且使激光束聚焦程度可以被提高。另外，光纖耦合系統(tǒng)可以被制造得更小型化，組裝處理的數(shù)量可以被減少，并且可以進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)。
按照到目前為止所做的說明，本發(fā)明的光纖耦合系統(tǒng)及其制造方法具有下列優(yōu)點(diǎn)。
即，因?yàn)楣鈱W(xué)系統(tǒng)的排列錯(cuò)誤被降低并且激光束聚焦程度被提高，所以激光束損耗可以被減少并且輸出端子光纖151的功效可以得到改善。
另外，因?yàn)榻M裝處理的數(shù)量被減少并且高統(tǒng)一規(guī)格的規(guī)模生產(chǎn)可行，所以制造成本可以被相當(dāng)大的降低。
此外，因?yàn)楣饫w耦合系統(tǒng)被制造得比較小巧，所以它的應(yīng)用范圍可以被延伸。
在不脫離本發(fā)明的精神或者實(shí)質(zhì)特征的前提下，本發(fā)明可以被具體化為幾種形式。同時(shí)應(yīng)該理解，除非另外說明，上述實(shí)施例不受任何前述細(xì)節(jié)的限制，而應(yīng)該在所附權(quán)利要求書中定義的它的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行廣義地解釋，因此凡是落入該權(quán)利要求的界線或者這些界線的等價(jià)物內(nèi)的所有的變化和修改都被所附權(quán)利要求包含在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光纖耦合系統(tǒng)，包括一具有預(yù)定厚度和面積的襯底；一激光束發(fā)射單元，附著在所述襯底的一側(cè)，并且發(fā)射激光束；一第一精密透鏡，插入地固定于形成在所述襯底上的一第一安裝槽中，并且聚焦或者校準(zhǔn)從所述激光束發(fā)射單元中發(fā)射出的垂直激光束；第二精密透鏡，突出地形成在所述襯底上，并且聚焦或者校準(zhǔn)從所述激光束發(fā)射單元中發(fā)射出的水平激光束；和一激光束輸出單元，插入地固定于形成在所述襯底上的第二安裝槽中，并且輸出經(jīng)由所述第一和第二精密透鏡聚焦或者校準(zhǔn)的激光束。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一精密透鏡和所述第二精密透鏡被放置在所述激光束發(fā)射單元和所述激光束輸出單元之間，也就是，所述第一精密透鏡被放置在所述激光束發(fā)射單元一側(cè)，而所述第二精密透鏡被放置在所述激光束輸出單元一側(cè)。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述襯底是硅襯底。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一安裝槽具有一預(yù)定的長(zhǎng)度并且其截面為倒三角形。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一精密透鏡是具有一預(yù)定長(zhǎng)度和外直徑的圓柱形。
6.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光束發(fā)射單元是指多個(gè)排成一行的激光二極管。
7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二精密透鏡是具有一預(yù)定厚度和形狀的二維盤形透鏡，并且所述激光束輸出單元包括多個(gè)與所述盤形透鏡分別處于同一高度上的輸出端子光纖。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其特征在于，所述盤形透鏡包括在激光束前進(jìn)方向上的平面表面部分和半圓表面部分。
9.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)裝有所述輸出端子光纖的第二安裝槽具有一預(yù)定的長(zhǎng)度并且其截面為倒三角形。
10.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)輸出端子光纖被排列，從而可被疊成雙股。
11.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)輸出端子光纖被排列，從而可被疊成多于雙股。
12.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二精密透鏡包括具有預(yù)定厚度和形狀的二維盤形透鏡和一個(gè)具有預(yù)定厚度和橢圓形狀的聚焦透鏡，并且所述激光束輸出單元是一個(gè)與所述聚焦透鏡保持預(yù)定距離放置的輸出端子光纖。
13.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其特征在于，內(nèi)裝有所述輸出端子光纖的所述第二安裝槽具有一預(yù)定的長(zhǎng)度并且其截面為倒三角形。
14.權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其特征在于，所述盤形透鏡包括在激光束前進(jìn)方向上的平面表面部分和半圓表面部分。
15.一種制造光纖耦合系統(tǒng)的方法，包括在一具有預(yù)定厚度和面積的襯底上形成具有預(yù)定形狀的安裝槽；在襯底上涂覆一層具有預(yù)定厚度的厚膜光敏劑，并且通過照相平版印刷術(shù)形成用于聚焦或者校準(zhǔn)水平激光束的第二精密透鏡；在襯底的安裝槽中固定一個(gè)用于聚焦或者校準(zhǔn)垂直激光束的第一精密透鏡和一個(gè)用于抽運(yùn)激光束的輸出端子光纖；和在襯底上排列和固定激光二極管。
16.權(quán)利要求15的方法，進(jìn)一步還包括在第二精密透鏡被形成之后，在該第二精密透鏡上形成一抗反射涂層。
17.權(quán)利要求15的方法，其特征在于，所述安裝槽為溝形。
18.權(quán)利要求15的方法，其特征在于，所述第二精密透鏡包括具有一預(yù)定高度、一個(gè)平面表面和一個(gè)彎曲表面的二維盤形透鏡；和一個(gè)具有一預(yù)定厚度和橢圓形的聚焦透鏡。
19.權(quán)利要求15的方法，其特征在于，所述第二精密透鏡是具有一預(yù)定厚度和形狀的二維盤形透鏡，其中的每一透鏡都具有一個(gè)平面表面和一個(gè)彎曲表面。
20.權(quán)利要求15的方法，其特征在于，所述第一精密透鏡和所述第二精密透鏡被放置在所述激光二極管和所述輸出端子光纖之間，并且所述第一精密透鏡被放置在所述激光二極管一側(cè)，而所述第二精密透鏡被放置在所述輸出端子光纖一側(cè)。
全文摘要
一種光纖耦合系統(tǒng)，包括一具有預(yù)定面積的襯底；一激光束發(fā)射單元，附著在所述襯底的一側(cè)，并且發(fā)射激光束；一第一精密透鏡，插入地固定于形成在所述襯底上的一第一安裝槽中，并且聚焦或者校準(zhǔn)從所述激光束發(fā)射單元中發(fā)射出的垂直激光束；第二精密透鏡，突出地形成在所述襯底上，并且聚焦或者校準(zhǔn)從所述激光束發(fā)射單元中發(fā)射出的水平激光束；和一激光束輸出單元，插入地固定于形成在所述襯底上的第二安裝槽中，并且輸出經(jīng)由所述第一和第二精密透鏡聚焦或者校準(zhǔn)的激光束。光學(xué)系統(tǒng)的排列錯(cuò)誤被降低，激光束聚焦程度被提高。另外，該光纖耦合系統(tǒng)可以被制造得更小型緊湊并且可用于大量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01S5/022GK1514264SQ20031011037
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者吳昌勛, 權(quán)赫, 李泳柱 申請(qǐng)人:Lg電子有限公司