專利名稱：多流體透鏡和包括多流體透鏡的光學(xué)裝置的制作方法
多流體透鏡和包括多流體透鏡的光學(xué)裝置
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及可調(diào)流體透鏡和包括可調(diào)流體透鏡的光學(xué)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例， 一種流體透鏡被配置以使光信號可沿著穿 過由透鏡的第一、第二、以及第三基本不混溶流體限定的第一和第二透鏡 表面延伸的光傳播軸從透鏡的輸入側(cè)傳播至透鏡的輸出側(cè)。該透鏡包括流 體容器，該流體容器被配置以使第一不混溶流體通過第二不混溶流體機(jī)械 地耦合至第三不混溶流體。相應(yīng)的透鏡表面沿第一、第二、以及第三不混 溶流體之間的界面形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一和第二透鏡表面沿垂直于透鏡的光傳 播軸Z的方向JC相對于彼此偏移。第三透鏡表面可沿兩種疊加的不混溶流 體的界面設(shè)置，并且第一和第二透鏡表面中的一個(gè)或兩個(gè)可沿垂直于方向^ 和光傳播軸Z的方向相對于第三透鏡表面偏移。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供了一種光學(xué)系統(tǒng)，它包括根據(jù)本發(fā)明 的流體透鏡。在該系統(tǒng)中流體透鏡被配置成通過在傳播光中產(chǎn)生全局光束 導(dǎo)向效應(yīng)、改變流體透鏡的焦距或者通過這兩種方式引導(dǎo)光在系統(tǒng)中傳播。
因此，本發(fā)明的目的是提供針對可調(diào)流體透鏡的改進(jìn)設(shè)計(jì)、改進(jìn)的半 導(dǎo)體激光器、以及結(jié)合這些透鏡的其它類型的光學(xué)一機(jī)械裝置。例如，在
諸如分布反饋(DFB)激光器或者分布布拉格反射鏡(DBR)激光器之類 的半導(dǎo)體激光器與諸如二次諧波產(chǎn)生(SHG)晶體之類的光波長轉(zhuǎn)換裝置 組合以形成短波長源的情況下，利用光束導(dǎo)向會(huì)是有利的。更具體地，通 過將例如1060 nm的DBR或DFB激光器調(diào)節(jié)至將波長轉(zhuǎn)換成530 nm即可 見光譜的綠光部分的SHG晶體的光譜中心，可將SHG晶體配置成產(chǎn)生基 波激光信號的較高次諧波。根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)透鏡可被定位成將光從激光芯片引導(dǎo)至光波長轉(zhuǎn)換裝置。本發(fā)明的其它目的將根據(jù)在此具體化的本發(fā) 明的描述變得顯而易見。附圖簡述本發(fā)明的特定實(shí)施例的以下詳細(xì)描述可在結(jié)合以下附圖閱讀時(shí)被最好 地理解，附圖中相同的結(jié)構(gòu)使用相同的附圖標(biāo)號指示，且其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的串聯(lián)式流體透鏡的示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的處于偏置狀態(tài)的圖1的串聯(lián)式流體透鏡的示意圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的處于另一偏置狀態(tài)的圖1的串聯(lián)式流體透鏡的示 意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的串聯(lián)式流體透鏡的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的串聯(lián)式流體透鏡的示意圖；以及圖6A和6B示出包括三個(gè)透鏡組件的本發(fā)明的實(shí)施例。詳細(xì)描述首先參考圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流體透鏡10。 一般 而言，圖1中所示的流體透鏡IO包括第一和第二流體透鏡組件12、 14。第 一流體透鏡組件12包括沿包含在透鏡10的流體容器20內(nèi)的第一和第二不 混溶流體21、 22的界面的第一透鏡表面13。類似地，第二流體透鏡組件 14包括沿包含在流體容器20內(nèi)的第二和第三不混溶流體22、 23的界面的 第二透鏡表面15。為了限定和描述本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)注意的是，在本文中引用 的透鏡組件"包括"透鏡表面不應(yīng)當(dāng)解釋為對表面的物理位置的限制。相反， 無論該表面的位置在何處，它都應(yīng)當(dāng)被理解為透鏡組件的一部分。例如， 在圖1和2中所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為無論第一透鏡表面13沿 第三不混溶流體23的方向延伸多遠(yuǎn)，該表面都將是第一透鏡組件的一部分。第二不混溶流體22的折射率與第一和第三不混溶流體21、 23各自的 折射率不同，以確保第一和第二透鏡表面13、 15向透鏡10中引入合乎需 要的光學(xué)效應(yīng)。具體地，在光信號沿從穿過第一和第二透鏡表面13、 15延 伸的光傳播軸從透鏡10的輸入側(cè)傳播至透鏡10的輸出側(cè)的情況下，相應(yīng)的折射率應(yīng)當(dāng)足夠不同以在各個(gè)透鏡表面處在信號中引入光學(xué)上的顯著變 化。例如而不是為了限制，在包括激光芯片、波長轉(zhuǎn)換裝置、和根據(jù)本發(fā) 明的流體透鏡10的半導(dǎo)體激光器的背景下，流體透鏡10可沿激光芯片的光輸出與PPLN波長轉(zhuǎn)換晶體的輸入之間的光路徑定位。優(yōu)選設(shè)置一對準(zhǔn) 直透鏡，且流體透鏡IO在準(zhǔn)直透鏡之間的光路徑的已準(zhǔn)直部分中定位。流 體透鏡IO可按照本文中所描述的方式調(diào)節(jié)，以通過將傳播光相對于PPLN 晶體的輸入表面重新對準(zhǔn)、通過調(diào)節(jié)PPLN晶體的輸入表面處的傳播光的 焦點(diǎn)或同時(shí)采取這兩種方法來改善激光輸出與PPLN晶體之間的耦合效率。 雖然引入光信號中的變化可以是靜態(tài)的，但本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例尤其適合 于通過改變光信號被重定向的角度在光學(xué)系統(tǒng)中產(chǎn)生光束導(dǎo)向效果。此外， 本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例尤其適合于通過改變透鏡10的焦距被改變的程度提供 焦距的變化。具體地，參考圖l作為示例，第一和第三不混溶流體21、 23可被提供 為電響應(yīng)流體，且透鏡10可包括控制電極30、 32、 34，控制電極30、 32、 34被配置成產(chǎn)生能夠改變透鏡表面13、 15中的一個(gè)或兩個(gè)的形狀和/或取 向的相應(yīng)的電場。如圖1所示，控制電極30、 32、 34可被配置成至少部分 地界定流體容器20，其中電極30和34包括部分錐形的壁部分。電響應(yīng)透 鏡流體與容器的錐形壁接合的角度和流體與容器壁接合的點(diǎn)因變于施加到 控制電極的控制電壓。以此方式，相應(yīng)的透鏡表面的形狀和取向可因變于 施加到控制電極的電壓被控制。例如而非為了限制，在其中第一和第二透鏡組件12、 14的電極和幾何 形狀是旋轉(zhuǎn)對稱的特定情況下，電極電壓的變化將改變第一和第二透鏡表 面13、 15的曲率半徑。曲率的這個(gè)變化改變第一和第二透鏡組件12和14 的焦距。如圖1所示，如果透鏡橫向偏移距離"，透鏡組件12、 14的曲率 半徑的變化可被轉(zhuǎn)換成傳播的光信號的傳播方向選擇性調(diào)節(jié)和透鏡10的焦 距調(diào)節(jié)。通過向透鏡組件12和14施加不同的信號可獨(dú)立地調(diào)節(jié)光束焦點(diǎn) 和光束導(dǎo)向。例如，以下方程示出一光學(xué)構(gòu)造中的PPLN波長轉(zhuǎn)換晶體的 輸入處的光束導(dǎo)向和光斑的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，該光學(xué)構(gòu)造包括沿一光學(xué)路徑以此8排列的激光二極管、第一準(zhǔn)直透鏡Ll、包括第一和第二透鏡組件12、 14的流體透鏡10、第二準(zhǔn)直透鏡L2、以及PPLN晶體其中巧是PPLN晶體的輸入處的光斑的橫向平移，A是PPLN晶體的 輸入處的光斑的焦點(diǎn)平移，,和《是第一和第二流體透鏡組件12、 14各自的焦距，而/"是第二準(zhǔn)直透鏡L2的焦距。因此，通過在不改變、/乂 的和值的情況下改變,和《可調(diào)節(jié)光斑的橫向位置。反之，通過調(diào)節(jié)乂和/2同時(shí)保持差值、/乂 //2,恒定可改變焦點(diǎn)。圖2示出透鏡表面13、 15的形狀的構(gòu)想改變的示例。在示圖中，控制 電極30、 32、 34是環(huán)形對稱的，而且可被施加會(huì)產(chǎn)生具有改變的曲率的透 鏡表面13'、 15'的電位。圖3例示出第一和第二透鏡組件12、 14的透鏡表 面的取向的構(gòu)想改變。在示圖中，控制電極30、 32、 34不是環(huán)形對稱的， 而且被施加會(huì)產(chǎn)生具有改變的取向的透鏡表面13'、 15'的電位。構(gòu)想可采用本發(fā)明的概念給予透鏡表面取向和形狀的實(shí)際無限制的集 合。例如，構(gòu)想各個(gè)控制電極30、 32、 34可被劃分成包括兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú) 可控的分支電極或電極部分。更具體地，雖然控制電極30和34可包括相 應(yīng)的連續(xù)錐形電極且控制電極32可包括連續(xù)環(huán)形電極，但構(gòu)想各個(gè)錐形或 環(huán)形電極可沿電極的弧形分成若干分支電極以提供透鏡表面13、 15的增強(qiáng) 控制。在美國專利No. 6,538,823中說明了在可調(diào)流體透鏡中使用的電極組 件的一些示例。該專利的僅對便于理解可調(diào)流體透鏡中的電極可用來改變 流體透鏡表面的曲率的方式有必要的那些部分通過引用結(jié)合于此。為了描述和定義本發(fā)明，注意"電學(xué)響應(yīng)"的流體可以是導(dǎo)電流體、有 限導(dǎo)電率的有極性流體、或者可被安排成以在此描述的方式對其上的電場 或磁場的施加作出物理響應(yīng)的任何流體。還構(gòu)想僅提供第二不混溶流體22 作為電響應(yīng)流體就足夠了，因?yàn)榈诙换烊芰黧w22的形狀和取向?qū)⒂捎诘?二不混溶流體22與其它兩種不混溶流體之間的機(jī)械耦合而影響第一和第三 不混溶流體21、 23的形狀和取向。此外，還構(gòu)想設(shè)置在透鏡中的全部不混9溶流體21、 22、 23可被選擇成電響應(yīng)的。控制其中由控制電極產(chǎn)生的電場可用來改變透透鏡表面13、 15的形狀 和取向的方式的具體方式在本發(fā)明的范圍以外，并且該方式可從該問題的 多種容易得到的示教中了解。例如且不作為限制，美國專利No. 6,538,823、 6,778,328和6,936,809提供了對該問題的具體指導(dǎo)。這些專利的僅對促進(jìn)理 解電場可用來改變凸透鏡表面的曲率的方式有必要的那些部分通過引用結(jié) 合于此。在本發(fā)明的實(shí)施中，構(gòu)想將通常優(yōu)選通過確保提供合適的控制電路和 相應(yīng)的獨(dú)立可控電極30、 32、 34以允許產(chǎn)生能夠獨(dú)立地改變第一和第二透 鏡表面13、 15的各自形狀的至少兩個(gè)不同的電場以最大化操作靈活性。為 此，在圖1和其它地方處將透鏡10示為包括在控制電極30、 32、 34之間 定位的相應(yīng)的電絕緣體36。例如圖1所示，電絕緣體36可界定流體容器 20。本發(fā)明的一個(gè)重要方面參考圖6A和6B示出，其中第一和第二透鏡組 件12、 14各自的位置參考正交X-Y-Z坐標(biāo)系示出。如圖6A所示，可定位 第一和第二透鏡組件并控制控制電極30、 32、 34以使各個(gè)組件的相應(yīng)透鏡 表面13、 15相對于彼此沿x方向偏移，x方向垂直于代表光傳播軸的一般 方向的z方向。圖6B示意性地示出X-Y平面中的相應(yīng)的透鏡組件12、 14 的偏移關(guān)系。此偏移關(guān)系允許用戶通過相對低復(fù)雜度的控制電極配置在x 方向上獲得顯著的光束導(dǎo)向。圖6A和6B還示出第三流體透鏡組件16，其包括沿透鏡10的附加的 流體容器內(nèi)包含的第一和第二不混溶流體21、 22的界面的第三透鏡表面 17。第一透鏡組件12的第一透鏡表面13相對于第三透鏡組件16的第三透 鏡表面17沿垂直于x方向的y方向偏移。因此，第三透鏡表面17的形狀 和/或取向的改變將允許用戶通過相對低復(fù)雜度的控制電極配置實(shí)現(xiàn)y方向 上的顯著的光束導(dǎo)向。圖6A和6B中示出的偏移透鏡組件的所得組合將共 同允許整個(gè)X-Y平面上的方便的光束導(dǎo)向，同時(shí)保持改變透鏡10的焦點(diǎn)的 上述能力。關(guān)于本申請的圖l-6中所示的流體容器，構(gòu)想透鏡表面界面壁40可被配置成錐形或圓柱形壁的相應(yīng)的內(nèi)周邊。然而，還可構(gòu)想多種常規(guī)和有待 開發(fā)的容器構(gòu)造將適合用于本發(fā)明的透鏡組件。在所示實(shí)施例中，各個(gè)流體容器20至少部分地受輸入窗口 24和輸出窗口 26限制，它們中的每一個(gè) 可沿透鏡10的光傳播軸定位。容器20還受與透鏡表面13、 15、 17接合的 壁40限制。這些壁一般沿光傳播軸延伸，且平行于光傳播軸或向內(nèi)或向外 成錐形，即相對于光傳播軸傾斜。此外，構(gòu)想這些壁可包括相對簡單的線 性壁或更復(fù)雜的弧形壁。還構(gòu)想這些壁40的相應(yīng)部分可包括不同形狀和取 向的不同壁部分的組合。例如，注意改換的容器剖面可獲得對控制電壓中的變化更線性的響應(yīng)， 或者在由透鏡調(diào)節(jié)的光學(xué)參數(shù)方面更佳或變差。在其它情況下，可優(yōu)選實(shí) 現(xiàn)對控制電壓中的變化的非線性或指數(shù)響應(yīng)。所構(gòu)想的剖面包括但不限于 上述線性錐形剖面、雙曲線錐形剖面、拋物線錐形剖面、圓柱剖面、矩形 剖面、或其它線性或非線性剖面并包括它們的組合。雖然圖1-3示出了具有基本連續(xù)容積的流體容器，其中第二不混溶流 體22機(jī)械地將第一不混溶流體21耦合至第三不混溶流體23，但可構(gòu)想第 一不混溶流體21可通過第二不混溶流體22和一個(gè)或多個(gè)另外的不混溶流 體機(jī)械地耦合至第三不混溶流體23。此外，如圖4所示，相對剛性部分50 可在第二不混溶流體中設(shè)置以隔開流體、并幫助將相應(yīng)的流體透鏡表面13、 15的運(yùn)動(dòng)彼此隔離、穩(wěn)定透鏡10的結(jié)構(gòu)、使透鏡10的組裝容易等等。剛 性部分50可設(shè)置為例如薄膜之類的相對薄層、或例如透明窗之類的相對厚 的組件。雖然第一、第二、以及第三不混溶流體21、 22、 23的特定成分超出本 發(fā)明的范圍，但應(yīng)當(dāng)注意這些流體的不可混溶性通常歸因于這些流體自身 的性質(zhì)。優(yōu)選這些流體包括具有相似密度的透明液體。透鏡內(nèi)的毗鄰流體 通常具有不同的折射率且可具有不同極性。例如而非作為限制，電響應(yīng)油 可用作第一和第三不可混溶流體，而水基流體可被提供作為第二不可混溶流體。美國專利No. 4,477,158和美國專利公開No. 2006/0152814提供涉及 在透鏡中使用不混溶流體的另外示教。還構(gòu)想流體的不混溶性可通過定位 在流體之間的柔性膜被增強(qiáng)，或僅僅由該柔性膜引起。此外，注意根據(jù)本11發(fā)明的不混溶流體不需要對透鏡10內(nèi)的所有流體都不混溶。相反，流體僅 需對毗鄰的流體不混溶。從第一不混溶流體21的角度看，圖1-4中所示的透鏡表面13可稱為凸面的。同樣，從第三不混溶流體23的角度看，圖l-4中所示的透鏡表面 15可稱為凸面的。反之，圖5中所示的透鏡表面13、 15可稱為凹面的。因 此，本發(fā)明的各實(shí)施例構(gòu)想凸面或凹面的透鏡表面。另外，雖然未示出， 但構(gòu)想本發(fā)明的各實(shí)施例中的透鏡表面13、 15中的一個(gè)是凹面的，而另一 個(gè)是凸面的。不混溶流體21、 22、 23的性質(zhì)、相關(guān)聯(lián)的透鏡表面界面壁40 的性質(zhì)、以及在控制電極30、 32、 34處產(chǎn)生的電勢的本質(zhì)將協(xié)同確定在本 發(fā)明中具體化的特定透鏡表面形狀。雖然圖1-5中示出的透鏡表面從穿過且平行于透鏡10的光傳播軸截取 的截面看具有基本均勻的環(huán)形表面，但應(yīng)當(dāng)注意實(shí)際上這些透鏡表面通常 會(huì)不同于所示的均勻圓弧。例如，凸透鏡表面可更接近地近似橢圓或其他 非圓形的圓弧，并且可在它們相應(yīng)的橫截面中包括平面或近似平面的表面 部分。此外，構(gòu)想透鏡流體可形成平坦或近似平坦的透鏡表面。本發(fā)明的概念已參考電響應(yīng)透鏡流體的使用和相應(yīng)的控制電極在以上 進(jìn)行了說明。然而，還構(gòu)想第一和第二透鏡流體可包括液壓響應(yīng)的壓敏透 鏡流體，其中凸透鏡表面的曲率可通過控制向相應(yīng)流體儲(chǔ)存器的流體源來控制。第一和第二流體源可以是不同的流體源或共用的流體源。在美國專 利No. 5，438,486和6,188,526中更具體地示教了在液體透鏡內(nèi)的壓敏透鏡流 體的使用。這些專利的僅對支持理解其中壓敏流體透鏡可被構(gòu)造的本質(zhì)有 必要的那些部分通過引用結(jié)合于此。在根據(jù)本發(fā)明的流體透鏡被配置成引導(dǎo)在光學(xué)系統(tǒng)中傳播的光的情況 下，構(gòu)想這些透鏡還可包括準(zhǔn)直光學(xué)裝置，這些準(zhǔn)直光學(xué)裝置被配置成使 從例如激光芯片之類的輸入光學(xué)裝置被引導(dǎo)至例如SHG晶體之類的輸出光 學(xué)裝置的光基本被準(zhǔn)直。另外，可引入準(zhǔn)直光學(xué)裝置以減輕否則將落在可 調(diào)節(jié)透鏡上的光功率需求。具體地，準(zhǔn)直光學(xué)裝置可被配置成主要起系統(tǒng) 的第一階光學(xué)組件的作用，而可調(diào)節(jié)透鏡可被設(shè)計(jì)成主要起二階校正系統(tǒng) 的作用。根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)節(jié)流體透鏡在小規(guī)模和大規(guī)模光學(xué)一機(jī)械裝置中具 有特定用途，因?yàn)橥ǔＴ谶@樣的裝置中難以確保光學(xué)元件的適當(dāng)?shù)臋C(jī)械對 準(zhǔn)。例如，在包括激光芯片和二次諧波產(chǎn)生(SHG)波導(dǎo)晶體光波長轉(zhuǎn)換 裝置的半導(dǎo)體激光器的環(huán)境中，本發(fā)明已認(rèn)識到經(jīng)常有必要以亞微米公差 對準(zhǔn)光學(xué)組件。為了說明而不是限制，注意通過本發(fā)明構(gòu)想的另外的光學(xué) 一機(jī)械裝置包括二次諧波發(fā)生激光器裝置、泵浦激光器裝置、以及其中單 或多模光信號在光波導(dǎo)、光纖、光晶體、或各種有源或無源光學(xué)元件的組 合之間傳輸?shù)钠渌鈱W(xué)裝置。為了描述和定義本發(fā)明，注意在本文中采用術(shù)語"基本上"來表示可歸 因于任何數(shù)量的比較、值、測量、或其它表示的固有不確定程度。還在此 采用術(shù)語"基本上"以表示數(shù)量表征可不同于規(guī)定參考值而不在此問題上導(dǎo) 致本主題的基本功能改變的程度。在此還釆用術(shù)語"基本上"以表示數(shù)量表 征必須不同于規(guī)定參考值以在此問題上獲得主題的所列出的功能的最小程 度。已詳細(xì)地并引用其具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，顯然在不背離所附權(quán)利 要求書中所限定的本發(fā)明的范圍的情況下多種修改和變化是可能的。更具 體地，雖然本發(fā)明的某些方面在此可被鑒別為優(yōu)選的或特別有優(yōu)勢的，但 應(yīng)構(gòu)想到本發(fā)明不一定限于本發(fā)明的這些方面。
權(quán)利要求
1.一種包括第一和第二流體透鏡組件的流體透鏡，其特征在于所述第一流體透鏡組件包括沿包含在所述透鏡的流體容器內(nèi)的第一和第二流體的界面形成的第一透鏡表面；所述第一和第二流體相對于彼此不混溶；所述第二流體透鏡組件包括沿所述流體容器內(nèi)包含的第二和第三流體的界面形成的第二透鏡表面；所述第二和第三流體相對于彼此不混溶；所述第一流體通過所述第二流體機(jī)械地耦合至所述第三流體；所述第二流體的折射率與所述第一和第三流體的折射率顯著不同；所述流體透鏡被配置成使光信號可沿穿過所述第一和第二透鏡組件的所述第一和第二透鏡表面延伸的光傳播軸從所述透鏡的輸入側(cè)向所述透鏡的輸出側(cè)傳播；以及所述流體透鏡被配置成允許所述第一和所述第二透鏡表面中的至少一個(gè)的改變。
2. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述第一和第二透鏡表 面沿垂直于所述光傳播軸z的方向jc相對于彼此偏移。
3. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于所述流體透鏡還包括第三流體透鏡組件，所述第三流體透鏡組件包括沿包 含在所述透鏡的附加流體容器內(nèi)的第一和第二流體的界面的第三透鏡表面； 所述第三流體透鏡組件的所述第一和第二流體相對于彼此不混溶； 所述第一和第二透鏡表面沿垂直于所述光傳播軸z的方向;c相對于彼此偏 移；以及所述第一和第二透鏡表面中的一個(gè)或兩個(gè)沿垂直于所述方向a:和所述光 傳播軸z的方向_y相對于所述第三透鏡表面偏移。
4. 包括如權(quán)利要求1所述的流體透鏡的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述流 體透鏡被配置成通過在所述傳播光中產(chǎn)生全局光束導(dǎo)向效應(yīng)、改變所述流體透 鏡的焦距、或通過這兩種方式引導(dǎo)在所述光學(xué)系統(tǒng)中傳播的光。
5. 如權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器，所述半導(dǎo)體激光器包括激光芯片、光波 長轉(zhuǎn)換裝置、以及所述流體透鏡；以及所述流體透鏡被配置成通過在所述傳播光中產(chǎn)生全局光束導(dǎo)向效應(yīng)、改變 所述流體透鏡的焦距、或通過這兩種方法引導(dǎo)從所述激光芯片的輸出傳播至所 述光波長轉(zhuǎn)換裝置的輸入的光。
6. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述透鏡包括控制電極， 所述控制電極被配置成產(chǎn)生能夠改變所述透鏡表面中的至少一個(gè)的形狀、取 向、或形狀和取向的至少一個(gè)電場。
7. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述透鏡包括控制電極， 所述控制電極被配置成產(chǎn)生能夠獨(dú)立地改變所述第一和第二透鏡表面的至少 兩個(gè)不同的電場。
8. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述透鏡包括控制電極， 所述控制電極被配置成產(chǎn)生能夠通過獨(dú)立地改變所述第一和第二透鏡表面產(chǎn) 生全局光束導(dǎo)向效應(yīng)的至少兩個(gè)不同的電場。
9. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述透鏡包括控制電極， 所述控制電極被配置成產(chǎn)生能夠通過獨(dú)立地改變所述第一和第二透鏡表面改 變所述透鏡的焦距的至少兩個(gè)不同的電場。
10. 如權(quán)利要求l所述的流體透鏡，其特征在于所述透鏡包括被配置成獨(dú)立地產(chǎn)生至少兩個(gè)不同的電場的第一組控制電 極，各個(gè)所述電場能夠改變所述第一透鏡表面的至少一個(gè)方面；以及所述透鏡包括被配置成獨(dú)立地產(chǎn)生至少兩個(gè)附加的不同電場的第二組控 制電極，各個(gè)所述電場能夠改變所述第二透鏡表面的至少一個(gè)方面。
11. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述流體容器限定了一 個(gè)基本連續(xù)的容積。
12. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述第一流體通過所述 第二流體機(jī)械地耦合至所述第三流體。
13. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述第一流體通過所述 第二流體和一種或多種附加流體機(jī)械地耦合至所述第三流體。
14. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述第一流體通過所述 第二流體和設(shè)置在所述第二流體中的流體分隔物機(jī)械地耦合至所述第三流體。
15. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述第一、第二、以及 第三流體的所述不混溶性歸因于所述流體的性質(zhì)、設(shè)置在所述流體之間的薄膜 的性質(zhì)、或這些性質(zhì)的組合。
16. 如權(quán)利要求1所述的流體透鏡，其特征在于，所述第二流體的折射率 與所述第一和第三流體各自的折射率顯著不同。
17. —種包括第一和第二流體透鏡組件的流體透鏡，其特征在于 所述第一流體透鏡組件包括沿所述第一透鏡組件的第一流體容器所包含的多種不混溶流體的界面的第一透鏡表面；所述第二流體透鏡組件包括沿所述第二透鏡組件的第二流體容器所包含的多種不混溶流體的界面的第二透鏡表面；所述第一流體透鏡的所述第一流體容器通過流體分隔物耦合至所述第二流體透鏡的所述第二流體容器；所述第一透鏡組件包含的所述不混溶流體各自的折射率顯著不同； 所述第二透鏡組件包含的所述不混溶流體各自的折射率顯著不同； 所述流體透鏡被配置以使光信號可沿穿過所述第一和第二透鏡組件的所述第一和第二透鏡表面延伸的光傳播軸從所述透鏡的輸入側(cè)向所述透鏡的輸出側(cè)傳播；所述第一流體容器的所述第一透鏡表面和所述第二流體容器的所述第二 透鏡表面沿垂直于所述光傳播軸Z的方向JC相對于彼此偏移；以及所述流體透鏡被配置成允許所述第一和所述第二透鏡表面中的至少一個(gè) 的改變。
18. 如權(quán)利要求17所述的流體透鏡，其特征在于，所述流體分隔物包括 所述第一流體透鏡組件的輸出和所述第二流體透鏡組件的輸入處的單個(gè)光學(xué) 界面。
19. 如權(quán)利要求17所述的流體透鏡，其特征在于，所述流體分隔物包括 雙光學(xué)界面，所述雙光學(xué)界面包括所述第一流體透鏡組件的輸出窗口和所述第 二流體透鏡組件的輸入窗口 。
20. —種調(diào)節(jié)流體透鏡的方法，其特征在于 所述流體透鏡包括第一和第二流體透鏡組件；所述第一流體透鏡組件包括沿包含在所述透鏡的流體容器內(nèi)的第一和第 二流體的界面形成的第一透鏡表面；所述第一和第二流體相對于彼此不混溶；所述第二流體透鏡組件包括沿包含在所述流體容器內(nèi)的第二和第三流體的界面形成的第二透鏡表面；所述第二和第三流體相對于彼此不混溶；所述第一流體通過所述第二流體機(jī)械地耦合至所述第三流體；所述第二流體的折射率與所述第一和第三流體的折射率顯著不同；所述流體透鏡被配置以使光信號可沿穿過所述第一和第二透鏡組件的所述第一和第二透鏡表面延伸的光傳播軸從所述透鏡的輸入側(cè)向所述透鏡的輸出側(cè)傳播；以及從所述透鏡輸出的光信號的所述焦點(diǎn)或所述傳播方向、或所述焦點(diǎn)和所述 傳播方向二者通過改變所述第一透鏡表面、所述第二透鏡表面、或既改變所述第一透鏡表面又改變所述第二透鏡表面來調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供允許光束導(dǎo)向和焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的多種流體透鏡構(gòu)造。例如，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種流體透鏡被配置以使光信號可沿著穿過由透鏡的第一、第二、以及第三不混溶流體限定的第一和第二透鏡表面延伸的光傳播軸從透鏡的輸入側(cè)傳播至透鏡的輸出側(cè)。相應(yīng)的可調(diào)透鏡表面沿不混溶流體之間的界面形成，而且外部信號能夠改變那些表面的形狀。因?yàn)樾纬赏哥R表面的兩個(gè)透鏡組件橫向偏移，所以透鏡的焦距和光束導(dǎo)向可通過改變這些表面的形狀被調(diào)節(jié)。還公開了另外一些實(shí)施例。
文檔編號G02B3/14GK101558332SQ200780045743
公開日2009年10月14日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日
發(fā)明者J·高里爾 申請人:康寧股份有限公司