New Scheme of Hyperboloid Microlens for High-Average and High-Yield Coupling High-Power Lasers to Single-Mode Fibers

Abstract

A new scheme of hyperboloid microlens (HM) employing automatic grinding and precise fusing techniques to achieve high-average and high-yield coupling efficiency from high-power 980-nm lasers into single mode fibers is proposed and demonstrated. The fiber endface of the HM exhibited a double-variable curvature in the major and minor axes that was characterized as a hyperboloid. By selecting half transverse length of the hyperbola and using fusing process to precise and quantitative controlling the required minor radius of curvature within 2.4-2.8 m and offset within 0.8 m, the HMs exhibited a high-average coupling efficiency of 83%. For fabricated high-coupling HMs, the result was also found that the tolerance of minor radius of curvature decreased as the offset increased. This study demonstrates that the proposed HMs through both automatic grinding and precise fusing techniques can achieve high-average and high-yield coupling efficiency better than any other grinding techniques to form asymmetric microlenses for utilizing in many low-cost lightwave interconnection applications.

Estudo do acoplamento óptico por fibras com micro-lentes cônicas

“…As microlentes cônicas permitem reduzir o diâmetro de campo modal (Mode Field Diameter-MFD) da fibra óptica mediante um efeito de convergência do feixe na saída da fibra. Para uma SMF com diâmetro modal próximo aos 10µm, as microlentes cônicas podem reduzir o tamanho para dimensões da ordem de 2 a 4µm, as quais permitem um melhor acoplamento com circuitos integrados ou lasers [22,[24][25][26]. Figura 2.8: Modelagem da microlente cônica para simulação.…”

“…No início da década passada foi-se aprofundando o conhecimento e melhores performances das microlentes tanto na etapa da fabricação como para a caracterização do seu desempenho no acoplamento, assim como para outras funcionalidades que as microlentes podem atender como o sensoriamento. Assim, lentes de geometrias tipo cunha, quadrangular-piramidal, assimétricaelíptica em forma de cone e de outros tipos têm sido desenvolvidos na procura de uma maior eficiência de acoplamento e simplicidade na fabricação [16,[24][25][26]30].…”