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]日本專利申請公開N0.2005-300596(專利文獻I)描述了有關(guān)用于單模光纖(下文中每個光纖將被稱為“SMF”)之間的連接的光學連接器的問題，S卩，由于小芯徑的緣故，該光學連接器易因光纖軸線的未對準而導致耦合效率的降低。此外，該專利文獻I披露了用于解決上述問題的復(fù)合光纖。該復(fù)合光纖是通過將芯徑不同的多個光纖按芯徑逐漸變大的順序依次連接起來而構(gòu)成的。在光束通過具有該構(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。光束直徑在光學連接器之間的光束傳遞點(point of transfer)處變得最大。借助此方案，希望的是即使發(fā)生SMF之間的未對準也能夠抑制耦合效率的降低。
[0003]日本專利N0.3259746(專利文獻2)披露了一種光纖陣列單元。該光纖陣列單元由多個堆疊的子單元構(gòu)成。每個子單元具有:第一部件，其在多個SMF彼此平行地布置的狀態(tài)下保持所述多個SMF ;第二部件，其保持漸變折射率光纖(下文中，每個這樣的光纖將被稱為“GRIN光纖”)，用于將從各個SMF輸出的光束準直成平行光束；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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明人對常規(guī)技術(shù)進行了深入研究，并且發(fā)現(xiàn)如下所述的問題。例如，上述專利文獻2描述了在用于光纖之間的連接的光學連接器中，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)，從而彎曲并且會聚擴散光。也就是說，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。可獲得的GRIN透鏡例如可以為Selfoc透鏡(“Selfoc”是一個注冊商標)。
[0006]利用這種光學連接器，可以以光束直徑擴大的狀態(tài)在光學連接器之間實施光束的傳遞，從而提高了光學連接器之間未對準的容許范圍。然而，在保持光纖的部件和保持GRIN透鏡的部件被單獨地構(gòu)造(如在上述專利文獻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，沿著光軸方向的厚度)傾向于變小。因此，存在這樣的問題:難以精確地拋光該部件的前端面(與對應(yīng)的光學連接器接觸的面)以使該前端面相對于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τ趯?yīng)的光學連接器的光軸而傾斜，這導致了連接損耗。
[0007]本發(fā)明的提出是為了解決上述問題，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)問題，根據(jù)本發(fā)明的實施例的GRIN透鏡陣列包括:多個GRIN透鏡，每個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)；以及第二基準面，其與第一基準面相對，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面與所述第二基準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面之間制出了臺階。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面布置在同一平面上。在這種情況下，所述第一基準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面。
【附圖說明】
[0009]圖1A和圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實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。
【具體實施方式】
[0022][對本發(fā)明的實施例的說明]
[0023]首先，對本發(fā)明的實施例的內(nèi)容進行如下所述的說明。
[0024]作為本發(fā)明的實施例的一個方面，GRIN透鏡陣列包括:多個GRIN透鏡，每個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)；以及第二基準面，其與第一基準面相對，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面將被稱為“第四面”。每個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)定方向伸長的形狀，并且在本說明書中，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，具有上述結(jié)構(gòu)的GRIN透鏡陣列包括待與連接對象部件光學連接的多個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象部件的一側(cè)的端部。第一面包括:第一引導部分，其將GRIN透鏡陣列的取向限定為使得多個GRIN透鏡沿著第一方向(多個GRIN透鏡的上述布置方向，且該方向與每個透鏡的縱向一致)與第一連接對象部件連接；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象部件光學連接的狀態(tài)下。此外，第一引導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面來拋光第一界面區(qū)域(包含在前端面中的與保持部分的第一耦合面對應(yīng)的區(qū)域)變得可行。因此，只要第二面形成為相對于第一方向或連接方向(與每個GRIN透鏡的縱向一致)具有期望的角度，就可以通過與第二面相平行地拋光第一面來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，因此第二面不會妨礙拋光操作。也就是說，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透鏡陣列對第一連接對象部件(例如，對應(yīng)的光學連接器)具有低的連接損耗，從而具有良好的光學特性，并且該GRIN透鏡陣列應(yīng)用于裝有透鏡的連接器。
[0027]作為本實施例的一個方面，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:第二引導部分，其將GRIN透鏡陣列的取向限定為使得多個GRIN透鏡沿著第一方向與不同于第一連接對象部件的第二連接對象部件連接；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象部件光學連接的狀態(tài)下。此外，第二引導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面與第二基準面之間的距離)。
[0028]當保持每個GRIN透鏡的部件的尺寸(具體地說，在與第一方向一致的光軸方向上的厚度)較小時，也難以精確地將GRIN透鏡陣列的與第二連接對象部件(例如，保持光纖的部件)相對的第三面(與保持部分的第二耦合面對應(yīng)的后端面)拋光為相對于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象部件的光軸將變得相對于彼此而傾斜，提高了發(fā)生連接損耗的可能性。與之對比，上述GRIN透鏡陣列允許利用第四面作為基準面來拋光第三面。因此，只要第四面形成為相對于第一方向或連接方向具有期望的角度，就可以通過將第三面拋光為與第四面平行來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，因此第四面不會妨礙第三面的拋光操作。也就是說，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]作為本實施例的一個方面，GRI