专利名称：具有球端接头的精确滤光器的利记博彩app
技术领域：
本发明一般涉及光纤，特别涉及一种具有球端接头的精确滤光器。
背景技术：
光纤通讯系统主要用来应付例如互联网的通讯系统中新近带宽扩展的需要。大多数这一带宽扩展是通过在单根光纤上多路复用许多光信号信道予以实现的。在当今一般应用场合，多达128个半导体激光通过所谓“波长分割多路复用”(WDM)工艺共用单根光纤。用来实现这一工艺的波长分割多路复用器(WDM)一般是把多个光信息信道组合到单根光纤上(多路复用)或把单根光纤中的多个光信息信道分解到各光纤上(多路分解)的无源光学装置。
当今，由于需要把波长中间隔非常紧密的信号分开，因此密集波长多路复用器(DWDM)受到很大重视。当今的国际通讯联盟(ITU)规格要求约0.4nm的信道分离。使用这一信道分离，单根光纤上可有多达128个信道。
由于这一紧密信道分离，要求制造出在时间和温度上都非常稳定的DWDM。例如，要求DWDM的插入损耗的变动在0°-70℃温度范围内不超过+/-0.5dB。此外，DWDM通常包括许多级联在一起的滤光器。例如8-信道DWDM可包括8个级联的滤光器。因此，在这一8-信道DWDM的最后一级中，由某一信道引入的任何变动都会被放大8倍。因此，要求保持这类变动尽可能小。但是，当今生产的普通DWDM很难满足这些标准。
图1示出一现有DWDM100。DWDM100包括第一准直器102，该准直器还包括箍套104和透镜106。箍套104还包括入射光纤110和反射光纤112。透镜106一般包括公知的GRIN透镜。DWDM100还包括公知的薄膜滤光器114。此外，DWDM100包括第二准直器116，该准直器也包括透镜118和具有传输光纤122的箍套120。制造时，第一准直器102、薄膜滤光器114和第二准直器116必需围绕轴线106校准才能正确工作。图1所示DWDM成品的直径一般为5mm，长度一般为40mm。
图2A、2B和2C为用来概述DWDM的工作情况的曲线图。图2A-2C曲线图示出传输轴线T与波长l之间的关系。图2A示出入射到用来隔离出信道l0的DWDM上的许多信道。例如，图2A的信号可加到图1的DWDM100的入射光纤110上。如图1的DWDM100正确校准，入射信号将经透镜106光耦合到滤光器114上。滤光器114上涂有公知多层涂层并如图2B所示把信道l0之外的所有入射信号反射到反射光纤112中。此外，过滤器114如图2C所示经透镜118把信道l0最终传输到传输光纤122。
但是，如上所述，要获得图2A-2C的结果必需正确校准DWDM。薄膜滤光器的位置对DWDM的正确工作来说至关重要，可接受的方向误差的数量级为1毫弧度或1微米。DWDM的制造者得面对两个挑战第一，DWDM在制造过程中必需精确校准和固定；第二，DWDM必需能承受环境和工作条件所强加的温度变动和通过Bellcore工艺的测试。
图3为现有DWDM的详图。图3着重示出如何在现有装置中固定图1所示DWDM100的薄膜滤光器114。制造时，校准滤光器114，使得入射信号如上所述正确反射和传输。当滤光器114的位置确定后，一般用环氧树脂(图中示出点状环氧树脂300)把它固定在准直器102上。应该指出，图3画得不成比例，为说明起见，滤光器的倾斜情况是夸大的。
但是，图3所示用环氧树脂固定滤光器的方法会造成DWDM工作的若干不足。滤光器固定就位后，滤光器与准直器之间常常出现很大间隙，在把环氧树脂涂到滤光器上时，环氧树脂不均匀地扩散和干燥。环氧树脂的这一不均匀分布会在最终成品中造成缺陷。例如，环氧树脂会随着温度的变动膨胀和收缩，从而造成DWDM的工作情况随温度的变动而变动。温度的任何偏差当然会对Bellcore测试和DWDM性能带来负面影响。如环氧树脂分布不均匀这些偏差会被放大。此外，环氧树脂与薄膜滤光器的精密表面发生接触会造成靠近环氧树脂的区域的性能下降。
因此，需要有一种克服现有问题的在光学装置中校准、固定薄膜滤光器的方法和装置。
发明内容
本发明满足上述需要。本发明一般涉及光纤，特别涉及一种具有球端接头的精确滤光器。
公开了一种光学装置的一部分。在本发明一个方面中，该装置包括围绕轴线形成的并具有第一和第二端的圆柱体，该第二端构作成限定向里凹入的球面的一部分；限定围绕该轴线形成的圆柱体并具有第一和第二端的模件，该模件中具有围绕该轴线的光学元件，该模件的第一端构作成限定向外凸出的球面的一部分，该凸面的形状与该凹面互补；以及其中，该圆柱体和该模件的互补凹面和凸面相配合，使得该光学元件围绕与该轴线成预定角度的平面校准。
本发明的其他方面包括在DWDM之类光学装置中使用本发明。
公开了一种校准光学元件的方法。在优选实施例中，该方法包括提供围绕轴线形成的并具有第一和第二端的圆柱体，该第二端构作成限定向里凹入的球面的一部分；提供限定围绕该轴线形成的圆柱体并具有第一和第二端的模件，该模件中在第一与第二端之间有围绕该轴线的光学元件，该模件的第一端构作成限定向外凸出的球面的一部分，该凸面的形状与该凹面互补；使该圆柱体和该模件的互补凹面和凸面相配合，以及其中，该光学元件可围绕与该轴线成预定角度的平面校准。
公开了一种光学装置。在优选实施例中，该装置包括第一准直器，该第一准直器围绕轴线而成并限定具有第一和第二端的圆柱体，该第一准直器还包括位于第一端中围绕该轴线的箍套、第一准直器中位于第一与第二端之间围绕该轴线的第一透镜，该第一准直器的第二端构作成限定向里凹入的球面的一部分；限定围绕该轴线形成的圆柱体并具有第一和第二端的模件，该模件中有围绕该轴线的光学元件，该模件的第一端构作成限定向外凸出的球面的一部分，该凸面的形状与该凹面互补；第二准直器，该第二准直器围绕该轴线而成并限定具有第一和第二端的圆柱体，该第二准直器还包括位于第二端中围绕该轴线的箍套、第二准直器中位于第一与第二端之间围绕该轴线的第二透镜，该第二准直器与该模件光耦合；以及其中，该圆柱体和该模件的互补凹面和凸面相配合，使得该光学元件围绕与该轴线成预定角度的平面校准。
本发明的其他方面包括使用例如滤光器的光学元件，例如带通滤光器、宽带滤光器、窄带滤光器、选择性滤光器、GRIN透镜、球面透镜或非球面透镜。本发明也可包括薄膜滤光器。
本发明也可用作DWDM的一部分。
简要说明图1示出现有DWDM。
图2A、2B和2C是示出DWDM工作情况的曲线图。
图3是现有DWDM的详图。
图4示出本发明DWDM。
图5是本发明光学装置的一部分的详细剖面图。
图6是本发明光学装置的一部分的立体图。
图7是本发明光学装置的一部分的立体图。
图8是本发明光学装置的一部分的详细立体图。
具体实施例方式
本领域普通技术人员不难看出，下面对本发明的说明只是例示性而非限制性的。他们从该说明中不难得出本发明的其他实施例。
图4示出本发明光学装置400。可以看出，本发明既可用作多路复用器又可用作多路分解器，这取决于光入射装置400的方向。因此，传输和反射之类术语在本文中只是用来例示优选实施例而非对本发明范围有所限制。
光学装置400包括第一准直器402。第一准直器402最好是围绕轴线408的圆柱形。第一准直器402还包括第一端405和第二端424。在本发明非限制性实施例中，各元件可用例如不锈钢的公知材料制成。
第一准直器402还包括箍套404，箍套404包括公知元件，包括用来接收入射光信号的入射光纤410和用来传输被装置400反射的光信号的反射光纤412。在本发明非限制性实施例中，箍套404位于轴线408上第一端405与第二端424之间。
第一准直器402还包括透镜406。在本发明非限制性实施例中，透镜406位于轴线408上第一端405与第二端434之间，用来与箍套404光耦合信号。可以看出，本发明可使用许多不同公知透镜如上述GRIN透镜。可以看出，本发明可使用各式各样的公知透镜。在本发明非限制性实施例中，使用非球面透镜。
光学装置400还包括滤光模件428。滤光模件428最好是围绕轴线408的圆柱形，包括第一端430和第二端431。滤光模件428中有薄膜滤光器426。在本发明非限制性实施例中，滤光器426围绕轴线408位于第一端430与第二端431之间。可以看出，本发明可使用各式各样的公知光学元件，例如GRIN透镜、球面或非球面透镜、带通滤光器、宽带或窄带滤光器或选择性滤光器。在本发明非限制性实施例中，滤光器426靠近第一端430，并构成与透镜406光耦合信号。
光学装置400包括第二准直器416，第二准直器最好是围绕408的圆柱形。第二准直器416还包括箍套420，箍套420包括公知元件，包括把光信号耦合到装置400上的传输光纤410。在本发明非限制性实施例中，箍套404沿轴线408位于箍套420中。
装置400还包括透镜418。在本发明非限制性实施例中，透镜418位于轴线408上，并构成与滤光模件428光耦合信号。在本发明非限制性实施例中，透镜41g包括上述非球面透镜。
如上所述，滤光器426的校准和固定对光学装置的工作来说至关重要。本发明提供一种新颖、有用的方法对滤光器426进行精确定位和校准。如图4所示，第一准直器402的第二端424构作成限定向里凹入的球面的一部分。同样，滤光模件428的第一端构作成限定向外凸出的球面的一部分，该凸面的形状与该凹面互补。如下所述，凹面和凸面使得滤光器可与该准直器精确定位、校准和固定就位。
图5为光学装置一部分的放大剖面图。图5着重示出凹面和凸面。图5包括第一准直器402的第二端424和滤光模件428的第一端430。图5示出滤光器426位于第二端430中。如图5所示，形成第一准直器402圆柱体的材料在第二端处除去而形成半径为R的向里凹入的球面的一部分。同样，如图5所示，形成滤光模件428的壁的材料在第一端430处除去而形成半径为R的向外凸出的球面的一部分。
如上所述，需要提供一种更便于定位和校准的校准、装配方法和提供更好性能和温度稳定性。使用图3所示现有装置时，滤光器的装配和校准对于每个装置需花费几分钟时间，因为现有装置起初离校准好的状态还很远。
使用本发明装置，当把滤光模件置于第一准直器中时，滤光模件与第一准直器面对面接触。由于优选实施例的表面是球面，因此本发明部件在开始装配时已非常接近正确校准。由于滤光模件和第一准直器的表面互补，因此本发明装置几乎为自校准。此外，本发明部件在整个校准过程中基本上保持面对面接触，从而确保本发明精确校准和固定。当模件与准直器以一定角度校准时，它们仍保持面对面接触。
尽管本发明示出用作DWDM的光学装置，但本发明可用于需要精确校准光学元件的任何场合。例如，本发明可用于需要精确校准的任何光学装置。例如，本发明可用于其中例如滤光器的光学元件必需精确校准的任何多路复用器或多路分解器。此外，本发明设计可用于其他类型的滤光器，例如宽带、窄带和宽带等滤光器。
图6为沿轴线428向滤光模件428第一端看去时光学装置一部分的立体图。图6还包括沿第一准直器402第二端424剖取的剖面。图6还示出从第一准直器402伸出的箍套434。箍套434可包括入射光纤410和反射光纤412。
图6还示出形成第一准直器402的圆柱壁的材料在第二端424处除去而形成向里凹入的球面的一部分。同样，如图6所示，形成滤光模件428的壁的材料在第一端430处除去而形成向外凸出的球面的一部分。图6立体图还示出滤光模件和准直器的互补表面使这两表面相配。
图7表示沿轴线408向第一准直器402第二端看去时光学装置一部分的立体图。图7还包括沿第一准直器402第二端424剖取的剖面。图7还示出从第一准直器402伸出的箍套434。
图7还示出形成第一准直器402的圆柱壁的材料在第二端424处除去而形成向里凹入的球面的一部分。同样，如图7所示，形成滤光模件428的壁的材料在第一端430处除去而形成向外凸出的球面的一部分。图7立体图还示出滤光模件和准直器的互补表面使这两表面相配。
图8表示本发明的立体图，示出本发明的工作优点。图8还示出第一准直器402的剖面。
图8还示出形成第一准直器402的圆柱壁的材料在第二端424处除去而形成向里凹入的球面的一部分。同样，如图8所示，形成滤光模件428的壁的材料在第一端430处除去而形成向外凸出的球面的一部分。图8立体图还示出滤光模件和准直器的互补表面使这两表面相配。
图8特别示出本发明工作情况。在制造过程中，可以看出，把模件428置于夹具中，其第一端430面向上。然后把第一准直器402置于模件428上，其第二端424面向下。因此，滤光模件428的第一端430与第一准直器402的第二端424相配，两端在仍保持面对面接触的同时可相对转动。操作员然后可在由第一端430和第二端424互补两表面形成的球端接头中滑动滤光模件428来精确校准滤光器426。
如上所述，滤光器426的校准对光学装置的工作来说至关重要。如图8所示，滤光器426表面形成与轴线408相交的平面。因此，按照本发明，滤光器426表面在保持面对面接触的同时有两个自由度。因此，由滤光器426表面构成的平面可相对轴线408以预定角度校准。确切说，为校准滤光器426，滤光模件428可以两种方式转动。第一，滤光模件428可相对轴线408倾斜角度q。第二，滤光模件428可围绕轴线408转动角度j。在当前优选实施例中，模件可转动一个角度或这两个角度。由于可在一个或两个自由度上操纵滤光器426，因此大大优于现有装置。例如，滤光器的角度校准控制在0.1毫弧度精度内。为了找出具体校准角度，只须在两个转动维度上扫过+/-1°。
此外，一旦发现正确校准位置，可用例如焊料或环氧树脂的公知粘合剂把模件固定在准直器上。但是，这无需把环氧树脂直接涂在该光学元件上，这是因为该元件位于其模件中。这可避免上述把环氧树脂涂在光学元件上的缺点。
此外，由于在本发明整个过程中保持面对面接触，因此环氧树脂可均匀地固定模件。
尽管以上示出和说明了本发明各实施例和各种应用场合，但本领域普通技术人员显然可在本发明范围内作出种种修正。因此本发明只由后附权利要求的精神限定。
权利要求
1.一种光学装置的一部分，包括围绕轴线形成的并具有第一和第二端的圆柱体，所述第二端构作成限定向里凹入的球面的一部分；限定围绕所述轴线形成的圆柱体并具有第一和第二端的模件，所述模件中具有围绕所述轴线的光学元件，所述模件的所述第一端构作成限定向外凸出的球面的一部分，所述凸面的形状与所述凹面互补；以及其中，所述圆柱体和所述模件的所述互补凹面和凸面相配合，使得所述光学元件围绕与所述轴线成预定角度的平面校准。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学元件包括从以下组中选出的滤光器，该组包括带通滤光器、宽带滤光器、窄带滤光器、选择性滤光器、GRIN透镜、球面透镜或非球面透镜。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学元件包括薄膜滤光器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学装置的所述部分包括DWDM的部分。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述圆柱体包括准直器。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述准直器还包括位于所述第一端中的光纤。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述准直器还包括位于所述第一与第二端之间的所述光纤之间的透镜。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述透镜包括非球面透镜。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置用作光多路复用器。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置用作光多路分解器。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述互补表面在校准时大致保持面对面接触。
12.一种校准光学元件的方法，包括提供围绕轴线形成的并具有第一和第二端的圆柱体，所述第二端构作成限定向里凹入的球面的一部分；提供限定围绕所述轴线形成的圆柱体并具有第一和第二端的模件，所述模件中在所述第一与第二端之间具有围绕所述轴线的光学元件，所述模件的所述第一端构作成限定向外凸出的球面的一部分，所述凸面的形状与所述凹面互补；使所述圆柱体和所述模件的所述互补凹面和凸面相配合，其中，所述光学元件可围绕与所述轴线成预定角度的平面校准。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述光学元件包括从以下组中选出的滤光器，该组包括带通滤光器、宽带滤光器、窄带滤光器、选择性滤光器、GRIN透镜、球面透镜或非球面透镜。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述光学元件包括薄膜滤光器。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述光学装置的所述部分包括DWDM的部分。
16.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述圆柱体包括准直器。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述准直器还包括位于所述第一端中的光纤。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述准直器还包括位于所述第一与第二端之间的所述光纤之间的透镜。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述透镜包括非球面透镜。
20.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置用作光多路复用器。
21.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置用作光多路分解器。
22.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述互补表面在校准时大致保持面对面接触。
23.一种光学装置，包括第一准直器，所述第一准直器围绕轴线而成并限定具有第一和第二端的圆柱体，所述第一准直器还包括位于所述准直器的所述第一端中并围绕所述轴线的箍套、在所述第一准直器中位于第一与第二端之间并围绕所述轴线的第一透镜，所述第一准直器的所述第二端构作成限定向里凹入的球面的一部分；限定围绕所述轴线形成的圆柱体并具有第一和第二端的模件，所述模件中在所述第一与第二端之间具有围绕所述轴线的光学元件，所述滤光模件的所述第一端构作成限定向外凸出的球面的一部分，所述凸面的形状与所述凹面互补；第二准直器，所述第二准直器围绕该轴线而成并限定具有第一和第二端的圆柱体，所述第二准直器还包括位于所述准直器的所述第二端中围绕所述轴线的箍套、在所述第二准直器中位于所述第一与第二端之间并围绕所述轴线的第二透镜，所述第二准直器与所述模件光耦合；以及其中，所述第一准直器和所述模件的所述互补凹面和凸面相配合，使得所述光学元件围绕与该轴线成预定角度的平面校准。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述光学元件包括从以下组中选出的滤光器，该组包括带通滤光器、宽带滤光器、窄带滤光器、选择性滤光器、GRIN透镜、球面透镜或非球面透镜。
25.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述光学元件包括薄膜滤光器。
26.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第一透镜包括非球面透镜。
27.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第二透镜包括非球面透镜。
28.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述装置用作光多路复用器。
29.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述装置用作光多路分解器。
30.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述互补表面在校准时大致保持面对面接触。
全文摘要
公开了光学装置的一部分。在本发明一个方面中，该装置包括围绕轴线(408)形成的并具有第一端(405)和第二端(424)的圆柱体，该第二端(424)构作成限定向里凹入的球面的一部分。提供限定围绕该轴线(408)形成的圆柱体并具有第一端(430)和第二端(431)的模件(428)，该模件中该轴线(408)上有光学元件(426)，该模件(428)的第一端(430)构作成限定向外凸出的球面的一部分，该凸面的形状与该凹面互补。该圆柱体和该模件(428)的互补凹面和凸面相配合，使得该光学元件(428)在与该轴线(408)成预定角度的平面中校准。
文档编号G02B6/34GK1486441SQ01821996
公开日2004年3月31日 申请日期2001年11月9日 优先权日2000年11月14日
发明者P·谢, K·张, R·博恩三世, P 谢, 魅 申请人:菲尼萨公司