[发明专利]非对称小透镜阵列

说明书

相关申请的声明

本申请要求在2011年08月24号递交的、名称为“非对称小透镜阵列”（“ASYMMETRIC LENSLET ARRAY”）、序列号为61/526,791的美国临时专利申请的权益，该申请的整个公开内容在此以其整体通过参考并入。

背景技术

许多光学结构沿着同一光路引导入射光束和出射光束。该光学结构可以包括光开关、波阻塞器和光衰减器。图1示出了基于MEMs（微机电系统）镜阵列诸如DMD（数字微镜装置）的波长阻塞器的简化示例。在1x1波长阻塞器中，纤维阵列是用作输入和输出端口的单个纤维。通常使用循环器（未示出）或其他装置将入射和出射束分开。如果纤维阵列包括N个纤维，则每个纤维用作输入端口和输出端口。这样的装置提供N个使用共同光学结构的1x1波长阻塞器并且被称作波长阻塞器阵列。在这种装置中，发射光学元件通常需要纤维阵列和一系列循环器等以将N个入射束和N个出射束中的每一个分开。

希望的是，提供一种用于与光学结构诸如上述的波长阻塞器一起使用的发射光学设备，该发射光学设备是不那么复杂和昂贵的。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种光学发射设备，该光学发射设备包括用于固定光纤阵列的纤维组件。该光学发射设备还包括非对称小透镜阵列，该非对称小透镜阵列具有第一表面和第二表面，所述第一表面带有与光纤阵列中的每个光纤配准的耦合透镜对，所述第二表面带有与每对耦合透镜配准的准直透镜。

根据本发明的另一方面，光开关包括纤维组件和非对称小透镜阵列，所述纤维组件用于固定光纤阵列，所述非对称小透镜阵列具有第一表面和第二表面，所述第一表面带有与光纤阵列中的每个光纤配准的耦合透镜对，所述第二表面带有与每对耦合透镜配准的组合透镜。该光开关还包括MEMs镜阵列。每个MEMS镜被定位成接收来自组合透镜中的一个组合透镜的光束。

附图说明

图1示出了基于MEMs镜阵列诸如DMD的波长阻塞器的简化示例。

图2和图3A和图3B示出了纤维阵列可以被固定在其中的V形槽阵列或组件的各种透视图。

图4示出了非对称小透镜阵列的一个示例的平面图。

图5-6分别示出了与非对称小透镜阵列结合以形成发射光学设备的V形槽阵列的侧视图和透视图。

图7示出了可以使用在图5和图6中示出的类型的发射光学设备的波长阻塞器阵列的另一示例。

图8示出了图示了补偿棱镜、窗口和DMD的图7的波长阻塞阵列的细节。

图9示出了采用微透镜阵列耦合元件（即非对称小透镜阵列）的纤维阵列开关的示例。

图10示出了用于使用位于虚拟图像平面处的耦合镜将小透镜阵列和纤维阵列对准的方法。

图11a和图11b分别示出了采用如图5和图6所示的发射光学设备的1xN波阻塞器阵列的一个示例的顶视图和侧视图。

具体实施方式

纤维阵列一般被固定在V形槽阵列或组件中，在图2和图3A和图3B中的各种透视图中示出了V形槽阵列或组件的一个示例。V形槽阵列250包括在硅衬底101上的光波导单元100B和邻近该光波导单元100B的光纤对准单元100A。光波导单元100B包括形成在硅衬底101上的波导芯103和包层102。图3A示出了波导芯103的输出260。光纤对准单元100A具有用于固定光纤的V形槽104，并且每个V形槽104与波导芯103对准。光纤105被放置在V形槽104中，利用玻璃压板106从上方将光纤105固定，并且将光纤105连接到芯103。

在常规设备中，设置在V形槽阵列的输出处的准直束可以被引导到小透镜阵列，所述小透镜阵列在输入表面上具有耦合透镜系列并且在输出表面上具有对应的准直透镜系列。每个耦合透镜与准直透镜中的一个准直透镜配准并且每个耦合透镜与在V形槽阵列中的波导输出中的一个波导输出对准。虽然小透镜阵列确保由V形槽阵列提供的准直束彼此平行，但是在用作能够将入射和出射束分开的发射光学设备时，其并不避免循环器等的需要。

替代使用上述类型的对称小透镜阵列，该对称小透镜阵列在具有相同数目的耦合透镜和准直透镜的意义上是对称的，所述V形槽250能够与非对称小透镜阵列结合以形成一种发射光学设备，该发射光学设备是紧凑的并且相对低价生产并且不需要循环器或其他光学元件。在非对称小透镜阵列中，耦合透镜的数目不同于准直透镜的数目。