形成用于光学组件和物件的微透镜的方法

专利名称：形成用于光学组件和物件的微透镜的方法
技术领域：
本发明一般涉及光通信和光电子学，尤其涉及光学组件中所使用的微透镜的形 成过程。
背景技术：
在光通信和光电子学领域中，使用微透镜将来自光纤的光耦合到另一个光学元 件是公知的。例如，将光纤阵列耦合到其它光纤阵列，将二极管阵列耦合到光纤阵列， 如此等等。通常，微透镜是作为透明平面基板(通常是玻璃或树脂)上凸出或凹陷的区 域而形成的，并且一般具有不大于约1毫米的直径。在一些应用中，多个微透镜排列在 基板上以形成一维或二维微透镜阵列。已经知道有各种产生微透镜和微透镜阵列的方法，比如将透镜冲压或模制到基 板中、对基板进行蚀刻、将透镜粘到基板上等等。基板可以是树脂或玻璃，例如，选择 特定的基板材料以符合特定应用所需的光学、机械和化学性质。根据预期的应用，可以 在数值孔径(NA)、曲率、直径等各种参数的很宽的范围之内形成微透镜。使用微透镜和微透镜阵列的一个困难是使这些透镜对准并精确地定位从而与光 纤、二极管等最佳地耦合。另一个困难是为了获得最高的可能的耦合效率，通常需要 非球面透镜。然而，制造非球面透镜通常是昂贵的过程。一种用于产生微透镜且使这种 透镜与光纤、二极管等精确地对准的成本合算的方法将是有益的。

发明内容
本发明的一个方面是一种在基板上形成微透镜的方法。在一个实施方式中，该 方法包括下列步骤提供具有一表面的基板，所述基板具有在工作波长范围内的第一吸 收以及在工作波长范围外的第二吸收，其中，第二吸收大于第一吸收；将一波导与一处 理光束耦合起来，所述处理光束具有在工作波长范围外的波长；引导所述处理光束穿过 所述波导到达所述基板以局部地加热所述基板并且引起所述基板的局部膨胀从而在基板 表面上形成一微透镜；以及终止所述处理光束以停止对所述基板加热从而使所述微透镜 固定。本发明的另一个方面是一种用于形成透镜阵列的方法。在一个实施方式中，该 方法包括下列步骤提供具有一表面的基板，所述基板具有在工作波长范围内的第一吸 收以及在工作波长范围外的第二吸收，其中，第二吸收大于第一吸收；将多个波导与一 处理光束耦合起来，所述处理光束具有在工作波长范围外的波长；以及引导所述处理光 束穿过所述多个波导到达所述基板以局部地加热所述基板并且使所述基板膨胀从而在基板表面上形成多个微透镜，所述多个波导中的每一个形成了所述多个微透镜中相应的一 个微透镜。本发明的另一个方面是一种用于使波导与微透镜对准的方法。在一个实施方式 中，该方法包括使波导的第一端位于基板附近；使波导的第二端与处理光束相耦合； 以及引导所述处理光束穿过所述波导以局部地照射在波导的第一端附近的基板，所述基 板在所述处理光束的波长处吸收至足以引起所述基板的局部加热和膨胀从而在基板表面 上形成一微透镜并且该微透镜与所述波导的第一端相邻且对准。本发明的另一个方面是一种光学组件。在一个实施方式中，一种光学组件包 括第一光学元件；以及基板，在相应的至少一个位置中对基板进行局部加热从而导致 基板膨胀进而在基板上形成至少一个微透镜，其中，第一光学元件与至少一个微透镜是 自对准的。其它特征将在下面的详细描述中得到阐明，并且本领域技术人员从说明书中将 很容易看得出或通过按详细描述、权利要求书和附图所描述的那样来实施本发明而认识 到这些特征。

应该理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都呈现出本发明的各种实施方 式，并且旨在对权利要求书所限定的本发明的本质和特征作概要或框架式的理解。所包 括的附图提供了对本发明的进一步理解，并入说明书中且构成其一部分。这些图示出了 本发明的各种实施方式，与说明书一起用于解释本发明的原理和操作。


图1是根据本发明的一个实施方式用于形成微透镜的示例性系统的示意图。图2是用被引导着穿过波导的处理光束形成的单个微透镜的示意图。图3是用被引导着穿过波导的处理光束形成的微透镜阵列的示意图。图4是用被引导着穿过波导的处理光束和工作光束形成的单个微透镜的示意 图。图5是用被引导着穿过波导的处理光束和工作光束形成的微透镜阵列的示意 图。图6A和6B示出了根据本发明形成的微透镜的接近球形的形状。图7示出了根据本发明形成的基板和微透镜中的折射率变化。图8是示出了根据本发明用于形成微透镜或微透镜阵列的方法的流程图。图9是使用根据本发明形成的微透镜的光学组件的示意图。
具体实施例方式现在，详细参照本发明的较佳实施方式，其示例在附图中被示出。在可能的情 况下，所有附图中相同的标号将指代相同或相似的部件。出于描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、
“垂直”、“水平”等都如附图中的取向那样与所示出的实施方式有关。然而，应该理 解，这些实施方式可以采取各种备选的取向和步骤顺序，除非另有明确的说明。也应该 理解，附图中所示出的以及下文所描述的具体器件和处理工艺都是权利要求书所限定的发明概念的具体实施方式
。因此，与本文所揭示的实施方式有关的具体尺寸和其它物理 特征不应该被视为限定性的，除非权利要求书有明确的说明。
在本文中，术语“微透镜”被宽泛地理解为包括适于对电磁辐射进行重新引导 (比如聚焦、会聚、发散、准直等)的光学结构，这种微透镜是在基板表面处形成的，这 种微透镜与基板是整合在一起的并且包括与基板大致相同的材料，并且这种微透镜的直 径不大于约1毫米。在本文中，术语“光学元件”被宽泛地理解为任何类型的光学部件，比如光 纤、波导、透镜、微透镜、光栅、分束器等。同样，术语“光学组件”包括含多个光 学元件的系统或结构，这些光学元件不管是单独的还是与其它类型的元件(比如电学元 件、电光元件、电机械元件或机械元件)相结合的。术语“光”被宽泛地理解为任何类型的电磁辐射，包括但不限于紫外、近紫 夕卜、可见光、近红外和红外波长。术语“光吸收基板”被理解为这样一种基板，该基板 吸收在一吸收波长或波长范围处的电磁辐射，包括但不限于紫外、近紫外、可见光、近 红外和/或红外波长，其中，基板在一个或多个吸收波长处所局部吸收的电磁辐射对该 基板进行局部加热。光吸收基板可以具有横跨波谱的多个高吸收和低吸收的波段。现在，参照图1，示意性地示出了根据本发明用于形成微透镜的示例性制造系统 10。制造系统10包括处理光源12，该处理光源12耦合到合适的波导14的一端，其中波 导14的另一端被配置和定位成将光源12所产生的处理光束引导至基板18的表面16，正 如处理光束20所指示的那样。在表面16处，将要形成至少一个微透镜18，并且基板18 包括一种光吸收材料，这种光吸收材料具有波长选择性吸收特征。光源12所产生的处理 光束20是在合适的波长处产生的，该光束20被基板18吸收并且引起了基板18的局部化 加热。在本示例中，这包括将处理光束20引导至基板18的局部化区域，该局部化区域 是由处理光束20在基板18的表面16上所形成的光斑22来定义。在一个示例实施方式 中，处理光束20在从波导14中出射时是发散的。基板18吸收处理光束20中的光，局部地加热该基板18，与处理光束20的强度 成比例地提升基板18的照射部分的温度。当基板18局部地吸收处理光束20时，产生 了有限的膨胀区域24(图2)，在该膨胀区域内温度变化引起了熔化并且基板18的密度减 小了。因为膨胀区域24受到基板18中围绕着该膨胀区域24的那些固体区域限制，所 以膨胀区域24内熔化的材料被推动且朝着表面16流动，由此在表面16上形成了 “微凸 块”。对于光而言，该微凸块充当一种折射微透镜。通过快速冷却，微透镜30就固定下 来了。在一个示例实施方式中，这是通过终止处理光束20对基板18的照射来实现的。应该注意，2007年 8 月 30 日公布的题为 “GLASS-BASED MICROPOSITION SYSTEMS AND METHODS”的美国专利公报US 2007/0201797详细阐述了在玻璃基板上 形成微凸块的相关方法和装置，该专利公报全部引用在此作为参考。在一个实施方式中，如图1所示，基板18可以被安装到定位机构40，比如X-Y 工作台，使得基板18的表面16可以位于相对于波导14和处理光束20的一期望的位置 处。如果期望的话，定位机构40也可以包括Z轴工作台，以便控制光斑22的大小，由 此控制微透镜30的直径。提供了合适的控制器44，以便操作定位机构40，任选地，也 能操作处理光源12。
现在，参照图3，当将要制造 多个微透镜30使其成为一维或二维阵列时，多个 波导14-1到14-n(统称为波导14)可以像图1所示那样耦合到一个或多个处理光源12。 然后，引导处理光束20穿过多个波导14到达基板18以局部地加热基板18并使基板18膨 胀，从而按照与上述相同的方式在基板18的表面16上形成多个微透镜30-1到30-n(统 称为微透镜30)。在一个实施方式中，多个波导14-1到14-n中的每一个波导形成多个微 透镜30-1到30-n中相应的一个微透镜。按上述形成的微透镜30通常被用作光学系统或组件中的光学元件，其中，该光 学系统或组件是在一工作波长处或在一工作波长范围内工作的，基板18的材料(也就是 微透镜30的材料)在该工作波长处或该工作波长范围内是基本上透明的。在本文中，
“基本上透明的”这一表述被理解为基板18在该工作波长处或该工作波长范围内具有一 定的吸收，但该吸收足够地低以使基板在该工作波长处所局部吸收的电磁辐射不会使基 板18局部地加热至改变了微透镜30的光学特征。S卩，上述处理波长是在工作波长范围 之外。现在，参照图4，在用于形成微透镜30的一个实施方式中，波导14被耦合到处 理光源12和工作光源50，使得波导14将处理光束20和工作光束52 (即工作波长中的光 束)引导至基板18。在一个实现方式中，引导处理光束20和工作光束52接连穿过波导 14。在另一个实现方式中，引导处理光束50和工作光束52同时穿过波导14。同时将 波导14耦合到处理光源12和工作光源50，这允许在形成微透镜30时监控工作光束52 穿过微透镜30的传输过程。例如，通过使用光检测器60等(光检测器60通过另一个波 导64与微透镜30相耦合)，就可以实现监控工作光束52的传输过程。在一个实施方式 中，响应于工作光束52穿过微透镜30的传输过程，控制器62控制处理光源12的工作过 程。这样，在一个实现方式中，当工作光束52穿过微透镜30的传输过程指明了微透镜 30已达到期望的形状时，处理光源12和相关联的处理光束20可以被终止。在另一个实 现方式中，在形成微透镜30期间，可以控制处理光束20，以改变进入基板18的能流从 而提供具有期望的形状(比如非球形形状)的微透镜30。在一个实施方式中，比如，通 过以第一处理光束功率(比如5W)来形成微透镜30并且之后以较低的处理光束功率(比 如50mW)来监控微透镜30的性能，光检测器60就监控了处理光束20穿过微透镜30的 传输过程。现在，参照图5，在一个实施方式中，当要在基板30上形成多个微透镜30时， 一个或多个波导14被耦合到处理光源12和工作光源50，使得每个波导14将处理光束20 和工作光束52(即工作波长中的光束)引导至基板18使相应的位置。在一个实现方式 中，引导处理光束20和工作光束52接连穿过各个波导14。在另一个实现方式中，引导 处理光束20和工作光束52同时穿过各个波导14。同时将波导14耦合到处理光源12和 工作光源50，这允许在形成微透镜30时监控工作光束52穿过微透镜30的传输过程。例 如，通过使用光检测器60等(光检测器60通过另一个波导64与微透镜30相耦合)，就 可以实现监控工作光束的传输过程。在一个实施方式中，响应于工作光束52穿过各个微 透镜30的传输过程，在形成各个微透镜30的同时控制器62控制处理光源12的工作过 程。这样，在一个实现方式中，当工作光束52穿过微透镜30的传输过程指明了微透镜 30已达到期望的形状时，处理光束20可以被终止。在另一个实现方式中，在形成各个微透镜30期间，可以控制处理光源12，以改变进入基板18的能流，从而提供具有期望的形 状(比如非球形形状)的微透镜30。在一个实施方式中，多个微透镜30包括不止一种微 透镜形状。影响微透镜形成和所得的微透镜特征(物理和光学特征)的参数主要是基 板18的组成(比如热机械性质、基板18在处理光束22的波长处的吸收等)；数值孔 径(NA)；光斑22在表面16上的尺寸；处理光束20的波长与功率密度；以及照射曝 光的持续时间。通过单独地或组合地改变这些因素中的一个或多个，可以形成具有各 种尺寸、形状和光学特征的微透镜。例如，范围很大的微透镜直径、焦距、曲率和高 度都是可以实现的。在根据本发明的实施方式中，微透镜直径从小于约10 μ m变化至 约1000 μ m (Imm)；焦距从无穷大变化至约20微米或更小；曲率从约10 μ m变化至约 Imm ；以及高度从约10 μ m变化至约500 μ m或更大。微透镜30的曲率与其高度和直径 有关。在较长的曝光时段，微透镜30的高度减小了，微透镜30的数值孔径(NA)减小 了。由此，通过改变曝光时间、处理光源12的功率和/或处理光束20的直径，就可以 获得范围很宽的微透镜。在最初形成时，微透镜30的形状大致接近于球形表面，因为上述形成过程与微 滴形成过程有关。图6A和6B示出了具有一周边的微透镜线扫描拟合结果，在图6A中 微透镜的曲率半径R = 46微米，在图6B中R = 694微米。实线是实际的轮廓，虚线是 圆形拟合曲线。图6A和6B证明了使用本文所描述的方法形成的微透镜的接近完美的球 形。除了表面16的形状 修改之外，在微透镜30中也产生了应力，如图7所示那样。 这种应力影响了基板18中用于形成微透镜20的那部分(比如膨胀区域24内的材料)的 折射率，并且引起了透镜象差。然而，Mach-Zehnder显微镜测量结果显示这种应力所 产生的折射率变化仅仅约为整块材料折射率数值的0.1%，因此对微透镜的光学特性的影 响可以忽略。在一些实施方式中，例如，通过调节处理光束20的强度、光斑22的尺寸和/或 形状、和/或正形成微透镜30期间的照射，就可以在单个微透镜30的形成过程中控制或 改变微透镜特征。另外，通过使基板另外或第二次暴露于处理光束20，就可以修改微透 镜参数。例如，通过首先制造直径相对大的微透镜，再在较大的先前形成的微透镜上形 成一个或多个直径较小的微透镜，就可以形成复杂的微透镜轮廓。在一个实施方式中，处理光源12和工作光源50各自包括激光器、激光二极管、 二极管棒、或其它类型的电磁辐射源中的至少一种。在另一个实施方式中，处理光源12 和工作光源50各自提供紫外(UV)波长(包括UVA、UVB和UVC波长)、可见光波长、 近红外(NIR)波长和红外(IR)波长中的至少一种。在示例实施方式中，紫外波长小于 约400nm，可见光波长范围是从约400nm到约750nm，NIR波长范围是从约750nm到约 IlOOnm, IR波长包括约为IlOOnm到1680nm的波长。在一个实施方式中，处理光源12 提供了包括IR波长的处理光束20，比如发出10.6 μ m辐射的二氧化碳激光器。在另一个 实施方式中，处理光源12提供了近红外波长(比如SlOnm)。在一个实施方式中，波导14包括光纤。在一个实施方式中，波导14包括单 模(SM)光纤。在另一个实施方式中，波导14包括多模(MM)光纤。在一个实施方式中，波导14包括直径约为125 μ m的光纤。在一个实施方式中，波导14包括其纤芯尺 寸约为4μιη到80μιη的光纤。一种示例性光纤是可从康宁公司获得的，其商品标号是 "SMF-28，，ο在一个实施方式中，构成基板18的光吸收材料是玻璃。在另一个实施方式中， 构成基板18的光吸收材料是聚合物(比如聚甲基丙烯酸甲酯，即“ΡΜΜΑ” )。在一个 实施方式中，基板18的热膨胀系数(CTE)约为30到120。在一个实施方式中，基板18 具有小于约900°C的退火点。在一个实施方式中，基板18具有约为500°C到800°C的退火 点。在一个实施方式中，基板18对处理光束波长的吸收大于约30%，在一个实施方式 中，介于约30%到80%。在一个实施方式中，在约800nm到IlOOnm的处理波长，基板 18具有约50%到80%的吸收。在一个实施方式中，在上述处理波长处，基板18具有大 于约ldB/mm的吸收。在一个实施方式中，在上述工作波长处，用基板18形成的微透镜 30具有约O.ldB或更小的损耗，这不包括反射损耗。
在一个实施方式中，基板18包括波长选择性掺杂剂，用于吸收所选的波长。例 如，在一个实施方式中，基板18包括IR吸收物质，比如金属掺杂剂Cu、Fe、Co和/或 V，这使该基板在给定位置处被迅速地加热时会经历剧烈的且局部的强度减小，从而使该 基板发生局部化的膨胀。在示例实施方式中，通过调节吸收材料在基板18中的浓度，可 以改变膨胀区域24的深度或者可以使该深度可选择。在一个实施方式中，基板18是红 夕卜(“IR” )光吸收玻璃，比如可从康宁公司获得的商品标号为“3996”和“4602”的 玻璃。图8描绘了根据本发明用于形成微透镜或微透镜阵列的方法的一个实施方式， 并且一般地用标号70来表示。该方法包括第一步骤72:提供玻璃基板，该玻璃基板具 有在一工作波长范围内的第一吸收以及在所述工作波长范围外的第二吸收，其中第二吸 收大于第一吸收。第二步骤74是将一个或多个波导耦合到一处理光束，所述处理光束 具有在所述工作波长范围外的波长。第三步骤76是引导所述处理光束穿过所述波导到 达所述基板以局部地加热所述基板并引起所述基板的局部膨胀以便在基板表面上形成一 个或多个微透镜。第四步骤78是终止所述处理光束以停止对所述基板加热从而使所述 微透镜固定。现在参照图9，在一个实施方式中，在如上所述形成了一个或多个微透镜30之 后，其上具有微透镜30的基板18被用作光学组件80中的光学元件，其中，光学组件80 在一工作波长处或一工作波长范围内工作，在该工作波长处或该工作波长范围内基板18 的材料(以及微透镜30的材料)基本上是透明的。例如，微透镜30和微透镜阵列30可 以如所期望的那样与其它光学元件或光电子元件82(比如激光二极管、光检测器、光纤 耦合器等)集成在一起以对一工作波长进行聚焦或准直，该工作波长不同于用于形成微 透镜的处理波长。在一个实施方式中，光学元件82可以具有额外的输入和/或输出84。在一个示例性实现方式中，微透镜阵列30可以与二极管阵列(比如激光二极管 棒)相耦合，以使来自该二极管阵列的能量集中。更具体地讲，激光二极管棒结构通常 以多个相对宽的条带来发射出光，这些条带沿着直线排列。例如，典型的激光二极管阵 列可以具有约为1.0cm的整体宽度，该整体宽度具有20或更多个发射段，每个发射段的 横截面约为lymX4ym。因此，令人讨厌的是，来自激光二极管阵列的输出光束是非对称的和发散的。微透镜阵列14可以校正这种非对称性并且对二极管阵列的输出进行聚
焦ο在一个实施方式中，一个或多个波导14也 与微透镜30 —起是光学组件80的光 学元件，使得在形成微透镜30之后，波导14被耦合到工作光源50，从而提供在工作波 长处的光。即，相同的波导14被用于将来自处理光源12的处理光束20和来自工作光源 50的工作光束52引导至基板18。有益的是，使用波导14将处理光束20和工作光束52 引导至基板18这一做法精确地使每个波导14与相应的微透镜30自对准。在一个实施方 式中，在形成微透镜30之前，波导14和基板18被固定到一起。本文所描述的方法实质性地简化了波导与相应的微透镜的精确对准过程。这在 制造很大的透镜阵列时尤其有益。另外，本文所描述的方法不依赖于用于辅助可制造性 的自由空间光束传递，因为波导可以按任何期望的方式进行安排并且光束传递路径因此 不受限制。根据本文所提供的描述，很明显，微透镜的任何期望的排列方式都可以使用期 望的方法和处理过程来实现。例如，在一个实施方式中，可以在基板18的两个面上形 成微透镜，以便形成双侧微透镜。此外，根据这种描述，很明显，比如，通过使用相同 或不同的处理光源参数进行额外的处理，通过对微透镜进行微模制以产生非球形形状等 等，都可以进一步处理如此形成的微透镜。在阅读本申请时会进一步认识到，微透镜形 成过程可以发生在真空中或者发生在一种气氛中，选择该气氛是为了影响熔融基板材料 的冷却速率和/或其它参数。示例通过下面的示例，可以进一步理解并澄清本发明的诸多方面。示例 110瓦拉曼Yb光纤激光(工作波长是1120nm，可从IPG Photonics公司获得)被 弓丨导着穿过SMF-28光纤(其长度约为200cm，可从康宁公司获得)到达CYR玻璃基板 (也可从康宁公司获得)上。在处理激光的1120nm波长处，该基板具有约为50-80%的 吸收。该光纤的输出端离基板表面约为1.0。使用3秒的曝光时间，形成了其轮廓为图 6A所示那样的微透镜。示例 210瓦拉曼Yb光纤激光(工作波长是1120nm，可从IPG Photonics公司获得)被 弓丨导着穿过SMF-28光纤(其长度约为200cm，可从康宁公司获得)到达CYR玻璃基板 (也可从康宁公司获得)上。在处理激光的1120nm波长处，该基板具有约为50-80%的 吸收。该光纤的输出端离基板表面约为1.5。使用3秒的曝光时间，形成了其轮廓为图 6B所示那样的微透镜。对于本领域的技术人员而言，很明显，在不背离本发明的精神和范围的情况下 可以对本发明做出各种修改和变化。由此，本发明旨在覆盖这些修改和变化，只要它们 落在所附的权利要求书及其等价方案中就可以。
权利要求
1.一种用于形成微透镜的方法，包括如下步骤提供具有一表面的基板，所述基板具有在一工作波长范围内的第一吸收以及在所述 工作波长范围外的第二吸收，其中，第二吸收大于第一吸收；将一波导与一处理光束耦合起来，所述处理光束具有在所述工作波长范围外的波长；引导所述处理光束穿过所述波导到达所述基板，以局部地加热所述基板并且引起所 述基板的局部膨胀，从而在基板表面上形成一微透镜；以及终止所述处理光束以停止对所述基板加热从而使所述微透镜固定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述处理光束在到达所述基板时是发散的。
3.如权利要求1所述的方法，还包括使所述波导与一工作光束相耦合，所述工作光束具有在所述工作波长范围内的波 长；以及引导所述工作光束穿过所述波导到达所述微透镜。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，引导所述处理光束穿过所述波导到达所述基板的步骤与引导所述工作光束穿过所述 波导到达所述微透镜的步骤是接连发生的和同时发生的这两种情况之一。
5.如权利要求4所述的方法，还包括在形成所述微透镜时，监控所述工作光束穿过所述微透镜的传输过程；以及 响应于所述工作光束穿过所述微透镜的传输过程，控制所述处理光束的工作过程。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，终止所述处理光束的步骤发生在监控所述工作光束穿过所述微透镜的传输过程的步 骤指明了所述微透镜具有期望的形状的时候。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，引导所述工作光束穿过所述波导到达所述微透镜的步骤发生在终止所述处理光束之后。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板在所述工作波长范围外的吸收大于约30%。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述基板具有介于约30和120之间的热膨胀系数。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述基板具有小于约900°c的退火点。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于， 引导所述处理光束穿过所述波导还包括控制所述处理光束以改变进入所述基板的能流从而提供具有非球形形状的微透镜。
12.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述处理光束和所述工作光束是分别由激光器和激光二极管之一产生的。
13.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述处理光束和所述工作光束分别包括下列之一紫外波长；近紫外波长；可见光波长；近红外波长；以及红外波长。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微透镜具有下列中的至少一个介于约ΙΟμιη到Imm之间的曲率；介于约 IOym到500μιη之间的高度；介于约10 μ m到1000 μ m之间的直径；以及介于无穷大 到约20微米之间的焦距。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，引导所述处理光束穿过所述波导到达所述基板从而形成微透镜包括在所述基板的 两侧形成微透镜。
16.—种用于形成透镜阵列的方法，包括如下步骤提供具有一表面的基板，所述基板具有在一工作波长范围内的第一吸收以及在所述 工作波长范围外的第二吸收，其中，第二吸收大于第一吸收；将多个波导与一处理光束耦合起来，所述处理光束具有在所述工作波长范围外的波 长；以及引导所述处理光束穿过所述多个波导到达所述基板，以使所述基板局部地加热并膨 胀从而在基板表面上形成多个微透镜，所述多个波导中的每一个波导形成了所述多个微 透镜中相应的一个微透镜。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述多个波导是接连与所述处理光束相耦合以及同时与所述处理光束相耦合这两种 情况之一。
18.如权利要求16所述的方法，还包括使所述多个波导与一工作光束相耦合，所述工作光束具有在所述工作波长范围内的 波长；以及引导所述工作光束穿过所述多个波导到达相应的微透镜。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，对于所述多个波导中的每一个波导，引导所述处理光束穿过所述多个波导的步骤以 及引导所述工作光束穿过所述多个波导的步骤是同时发生的。
20.如权利要求19所述的方法，还包括对于所述多个波导中的每一个波导，在形成所述微透镜时，响应于所述工作光束穿 过相应的微透镜的传输过程，控制所述处理光束的工作过程。
21.一种用于使波导与微透镜对准的方法，所述方法包括使波导的第一端位于玻璃基板附近；使所述波导的第二端与处理光束相耦合；以及引导所述处理光束穿过所述波导以局部地照射在所述波导的第一端附近的基板，所 述基板在所述处理光束的波长处吸收至足以引起所述基板的局部加热和膨胀，从而在基 板表面上形成一微透镜并且该微透镜与所述波导的第一端相邻且对准。
22.如权利要求21所述的方法，还包括使所述波导的第二端与一工作光束相耦合，对于所述工作光束的波长而言所述基板 是基本上透明的；以及引导所述工作光束穿过所述波导到达所述微透镜。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，引导所述处理光束穿过所述波导的步骤与引导所述工作光束穿过所述波导的步骤是 接连发生的和同时发生的这两种情况之一。
24.如权利要求23所述的方法，还包括在形成所述微透镜时，响应于所述工作光束穿过所述微透镜的传输过程，控制所述 处理光束的工作过程。
25.—种光学组件，包括 第一光学元件；以及基板，在相应的至少一个位置中对基板进行局部加热从而导致基板膨胀进而在基板 上形成至少一个微透镜，其中，第一光学元件与至少一个微透镜是自对准的。
全文摘要
在基板上形成若干微透镜，所述微透镜具有在一工作波长范围内的第一吸收以及在所述工作波长范围外的第二吸收，其中，第二吸收大于第一吸收。一个或多个波导与一处理光束相耦合，所述处理光束具有在所述工作波长范围外的波长，所述处理光束被引导着穿过所述波导到达所述基板以局部地加热所述基板并且使所述基板膨胀以便在基板表面上形成微透镜。使处理光束终止，以停止加热该基板并使微透镜固定。
文档编号C03C23/00GK102015268SQ200980115757
公开日2011年4月13日 申请日期2009年1月15日 优先权日2008年3月28日
发明者A·M·斯特列利佐夫, R·R·格里滋布朗斯基, S·L·洛古诺夫 申请人:康宁股份有限公司