[发明专利]发光二极管光纤耦合系统及其制造方法

权利要求书

1.一种发光二极管光纤耦合系统，其特征在于：其包括：

一反射罩，其具有一双曲线反射面、一内焦点及一外焦点；

一发光二极管光源，其背朝该反射罩的双曲线反射面，并设在该双曲线反射面的内焦点处，该双曲线反射面反射该发光二极管光源所发出的光线，经该双曲线反射面反射后射出的光线的反向延长线会聚于该外焦点；

一非球面聚光透镜，其与该反射罩分别设在该发光二极管光源的两相对侧，以将经该反射罩反射的光线集中；以及

一光纤管，其与该发光二极管分别设在该非球面聚光透镜的两相对侧，由该非球面聚光透镜将经该反射罩反射的光线自该光纤管的一个光线入口入射，并在该光纤管中以全反射传递至该光纤管的一光线出口，该光线入口与该光线出口分别位于该光纤管的两相对端。

2.根据权利要求1所述的发光二极管光纤耦合系统，其特征在于其中所述的反射罩的双曲线反射面的两个焦点之间的距离为3毫米以下。

3.根据权利要求2所述的发光二极管光纤耦合系统，其特征在于其中所述的光纤管位于该非球面聚光透镜的焦点上。

4.一种发光二极管光纤耦合系统的制造方法，其特征在于其包括以下步骤：

a、提供一反射罩、一发光二极管光源、一非球面聚光透镜及一光纤管；该反射罩具有一双曲线反射面、一内焦点及一外焦点；该发光二极管光源背朝该反射罩的双曲线反射面，并设在该双曲线反射面的内焦点处，该双曲线反射面反射该发光二极管光源所发出的光线，经该双曲线反射面反射后射出的光线的反向延长线会聚于该外焦点；该非球面聚光透镜与该反射罩分别设在该发光二极管光源的两相对侧，以将经该反射罩反射的光线集中，该非球面聚光透镜设有一焦点；该光纤管与该发光二极管分别设在该非球面聚光透镜的两相对侧，由该非球面聚光透镜将经该反射罩反射的光线自该光纤管的一个光线入口入射，并在该光纤管中以全反射传递至该光纤管的一光线出口，该光线入口与该光线出口分别位于该光纤管的两相对端；调整该反射罩的一开口大小及该反射罩的曲率，以调整该双曲线反射面的内焦点、及外焦点间的距离；

b、将该光纤管的光线入口设在该非球面聚光透镜的焦点上；

c、计算该光纤管的全内反射角度及数值孔径值，是依据该光纤管的特性计算出；

d、计算所需的该非球面聚光透镜规格，是依据该光纤管的全内反射角度及数值孔径值，搭配由已知的该反射罩的开口大小及该反射罩的曲率，所得经该反射罩反射的光线入射该非球面聚光透镜的角度，可以计算出该非球面聚光透镜的厚度、直径及非球面系数；

e、验证耦合效率是否达要求，依据自该光纤管的光线出口所测得的耦合效率值判断入射该光纤管的光线是否达到全反射要求；若是，则完成系统设计，反之则进行下列步骤；

f、调整该光纤管与该非球面聚光透镜之间的距离之后再继续进行步骤e。

5.根据权利要求4所述的发光二极管光纤耦合系统的制造方法，其特征在于其中所述的双曲面的内、外焦点距离为3毫米以下。

6.根据权利要求4至5中任一权利要求所述的发光二极管光纤耦合系统的制造方法，其特征在于其中所述的非球面聚光透镜参数的设计主要依据数值孔径值及全内反射角度而得，其中TIR角度＝θt＝sin^-1(n_c1/n_c0)，NA是数值孔径值，TIR是全内反射角度，n_c0是指该光纤管的纤心的折射率，n_c1是指该光纤管的纤衣的折射率。