[发明专利]一种光纤与微透镜的连接方法

说明书

本发明公开了一种光纤与微透镜的连接方法，包括以下步骤：S100：制备圆锥形微透镜阵列阴模板；S200：第一次翻模，形成圆锥形微透镜阵列阳模板；S300：进行光滑及金属化处理，形成锥底球顶组合形阳模板；S400：第二次翻模，形成锥底球顶组合形阴模板；S500：加注透镜成型材料，获得锥底球顶组合形微透镜；S600：制备光纤集束器；S700：将光纤与所述锥底球顶组合形微透镜进行连接；S800：脱模。本发明可以快速批量地在光纤端面加工微透镜。

技术领域

本发明属于光学成像领域，具体涉及一种光纤与微透镜的连接方法。

背景技术

利用多根普通光纤的阵列组合或者单个成像光纤进行成像一直是微观光学成像领域的热点问题，石英光纤由于其抗弯折能力较差，容易折断，因此并不适合于复杂环境的的光学成像。对应的，尽管塑料光纤具有较好的抗弯折能力，但其数值通孔径通常为0.5，对应的视场角为较大的60°，因此在光纤阵列成像时会导致相邻光纤传导的光信息重复过多，有效信息量减少。而在光纤端面处增加微透镜则是降低视场角的有效方法。而对于单根成像光纤，如果其端面没有微透镜，则会导致其传导的像为离散像，最终难以识别，因此在成像光纤端面添加微透镜用于聚焦也是极其必要的。

已有的文献大多仍然聚焦于石英光纤的端面微透镜加工方法(如：王田虎.一种特殊球形输出光纤的研制[D].河南大学,2006；江蓉芝,柴雄良,张晓东.一种球面透镜光纤的制作方法:,CN101872037A[P].2010.等)。这些加工方法大多采用的是热熔法，但因为石英光纤的熔点(约1800℃)远远高于塑料光纤的熔点(约120℃)，所以如果利用光纤熔接机对应的热熔法处理塑料光纤，极其容易直接将塑料光纤完全融化。尽管Liu等人探索了一种新的通过热熔连接塑料光纤与微透镜的方法(Liu F,Yang Q,Bian H,et al.Artificialcompound eye-tipped optical fiber for wide field illumination[J].OpticsLetters,2019,44(24):5961-5964.)，但是该方法对温度、压力的控制要求较高，且只能单根加工，加工效率一般。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种光纤与微透镜的连接方法。

一种光纤与微透镜的连接方法，包括以下步骤：S100：制备圆锥形微透镜阵列阴模板；S200：利用所述圆锥形微透镜阵列阴模板进行第一次翻模，形成圆锥形微透镜阵列阳模板；S300：对所述圆锥形微透镜阵列阳模板进行光滑及金属化处理，形成锥底球顶组合形阳模板；S400：利用所述锥底球顶组合形阳模板进行第二次翻模，形成锥底球顶组合形阴模板；S500：向所述锥底球顶组合形阴模板中加注透镜成型材料，获得锥底球顶组合形微透镜；S600：制备与所述锥底球顶组合形阴模板相对应的光纤集束器；S700：通过所述光纤集束器将光纤与所述锥底球顶组合形微透镜进行连接；S800：脱模。

可选的，在步骤S100中，所述圆锥形微透镜阵列阴模板上设置有突出的定位架；在步骤S200中，将成型材料倒入所述微透镜阵列阳模板表面，固化，剥落固化后的成型材料完成所述第一次翻模；所述成型材料为PDMS；在步骤S400中，所述锥底球顶组合形阴模板由PDMS制成；在步骤S400中，所述锥底球顶组合形阴模板上具有多个锥底球顶凹孔；在步骤S500中，所述微透镜成型材料为UV固化环氧树脂胶；在步骤S500中，获得锥底球顶组合形微透镜为液体状态；在步骤S600中，所述光纤集束器其上具有多个通孔，所述通孔的位置与所述锥底球顶凹孔的位置一一对应；在步骤S700中，将光纤穿过所述光纤集束器的通孔与组合形阴模板内的液体状微透镜接触，打开UV灯，进行照射使得液体状微透镜固化，使得微透镜与光纤连接。

本发明的有益效果：本发明将摆脱传统的热熔法，可在任意光纤端面加工多种形状微透镜，该加工方法对压力及温度并无特殊要求，可以快速批量地在光纤端面加工微透镜，可加工多种微透镜形状，且该方法在石英、塑料、特殊成像光纤领域均可应用。该方法的提出为光纤成像及微观成像技术的提升具有重要意义。

附图说明