間的空隙內(nèi)包含透明材料；
[0020]圖3A和3B是包括LED光源和圖2的LDF束的示例性光耦合設(shè)備的示意性側(cè)視圖；
[0021]圖4A是LDF的側(cè)視圖，其中，去除了包層的端部部分，從而在形成LDF纖芯束的過(guò)程中，在LDF束的端部將纖芯暴露出來(lái)；
[0022]圖4B是包括LDF纖芯束端部區(qū)段的示例性LDF束的端視圖；
[0023]圖4C和4D是包括LDF纖芯束端部區(qū)段的示例性LDF束的截面圖，其是通過(guò)在每根LDF光纖的端部使得暴露的纖芯熔合形成的；
[0024]圖5A和5B類似于圖3A和3B，顯示示例性光耦合設(shè)備，其中，LDF束包括LDF纖芯束，從LED源進(jìn)入其中的光發(fā)生耦合；
[0025]圖5C類似于圖5A和5B，顯示LDF束是由熔合纖芯形成的固體玻璃片的例子，如圖4C和4D所示。
[0026]圖5D顯示類似于圖5B的示例性光耦合設(shè)備，顯示了光線形式的光部分，其路徑采用數(shù)值模擬進(jìn)行計(jì)算；
[0027]圖6顯示光耦合設(shè)備的示例性實(shí)施方式，其采用反射集中器使得LED源的數(shù)值孔徑與LDF束匹配；
[0028]圖7是對(duì)于圖的光耦合設(shè)備(圓形)和圖6的光耦合設(shè)備(方形)，耦合效率CE與位于LDF光纖纖芯之間的空隙中的材料的折射率nM的關(guān)系圖；
[0029]圖8A是經(jīng)過(guò)劈開的LDF光纖的端部的近視圖，顯示纖芯是如何破裂的，留下需要拋光的粗糖端；
[0030]圖SB顯示圖8A的LDF光纖，其中，在粗糙端上提供可UV固化材料，并且使用透明板，從而當(dāng)將紫外(UV)光導(dǎo)向通過(guò)透明板使得材料固化時(shí)，在材料上形成平坦表面；
[0031]圖SC顯示圖SB所示工藝的結(jié)果，其中，材料具有平坦表面，從而消除了對(duì)LDF光纖進(jìn)行拋光的需求；
[0032]圖9A是米用透明外殼的不例性光親合設(shè)備的放大側(cè)視圖；
[0033]圖9B是圖9A的光耦合設(shè)備例子的截面圖，其中，外殼內(nèi)部空間限定了填充有諸如空氣之類的氣體的間隙；
[0034]圖9C類似于圖9A，但是其中，用透明材料填充了間隙；
[0035]圖9D類似于圖9B，但是其中，LDF束不包括LDF纖芯束端部區(qū)段；以及
[0036]圖9E類似于圖9D，顯示在光耦合設(shè)備中采用具有熔合纖芯區(qū)段的圖4D的LDF束的例子。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的各種實(shí)施方式，這些實(shí)施方式的例子在附圖中示出。只要有可能，在所有附圖中使用相同或類似的附圖標(biāo)記和符號(hào)來(lái)表示相同或類似的部分。附圖不一定成比例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解對(duì)附圖做出簡(jiǎn)化以顯示本發(fā)明的關(guān)鍵方面。
[0038]如下所附的權(quán)利要求書結(jié)合在該【具體實(shí)施方式】中并構(gòu)成其部分。
[0〇39]光擴(kuò)散光纖
[0040]圖1是示例性光擴(kuò)散光纖(“LDF”)10的放大正視圖。LDF 10具有直徑為dl的圓柱形纖芯12，其被環(huán)狀包層14圍繞，所述環(huán)狀包層14具有外表面16以及內(nèi)直徑dl(即與纖芯相同)和外直徑C^13LDF 10具有中心軸Af。在一個(gè)例子中，LDF纖芯12具有內(nèi)區(qū)域和外區(qū)域(未示出)，外區(qū)域是環(huán)狀的，并且在其中具有無(wú)規(guī)布置和無(wú)規(guī)尺寸的空穴。在一個(gè)例子中，包層14可以具有內(nèi)區(qū)域和外區(qū)域，未示出。在一個(gè)例子中，纖芯直徑dl可以是125-250ym，并且包層厚度d2可以是15-100微米。LDF纖芯12具有折射率m，而LDF包層14具有折射率n2，其中，m>n2oLDF 10具有端面18，其優(yōu)選是平坦的，并且處于與中心軸Af垂直的平面。在LDF纖芯和/或包層具有不同區(qū)段(即，多區(qū)段)的情況下，折射率ndPn2可以分別是纖芯和包層的一些選定部分的代表。
[0041 ] LDF 束
[0042]圖2是由9根LDF10構(gòu)成的示例性LDF束設(shè)備(“LDF束”)的正視圖。在一個(gè)例子中，LDF束20在成束的LDF 10之間包括空隙24。在一個(gè)例子中，空隙24填充了空氣，而在另一個(gè)例子中，空隙填充了在波長(zhǎng)λ處的折射率為nM1的透明材料26，其中，該材料至少對(duì)于該波長(zhǎng)和300nm < λ < 2000nm是透明的。在一個(gè)例子中，材料26是可UV固化材料，例如可UV固化聚合物，如氟丙稀酸酯聚合物。在一個(gè)例子中，rwi < m，而在另一個(gè)例子中，n2 < πμι < mIDF束20具有端面28，其至少部分由LDF端面18限定。當(dāng)光在端面輸入進(jìn)入LDF束20時(shí)，端面28也稱作輸入面28。
[0043]耦合組件
[0044]圖3A和3B顯示包括LED光源(“LED源”)50和圖2的LDF束20的示例性光耦合設(shè)備40。LH)源50具有光源軸As，并且其以源數(shù)值孔徑NAs發(fā)射光52。LDF束20具有數(shù)值孔徑NAb，其中，NAs>NAb。在一個(gè)例子中，NAb約為0.35，NAs約為0.86-1。圖3A顯示角度0S，這是光線相對(duì)于平行于光源軸AS的線的角度。LED源數(shù)值孔徑NAs = n0.sin(0s)，式中，no是周圍介質(zhì)的折射率，其假設(shè)為空氣，在該情況下，no = I。對(duì)于LDF 10，NAf= (Iu2-1i22)1氣LDF束20的數(shù)值孔徑NAb = NAf0
[0045]LED源50具有前端(S卩，輸出端)58，其尺寸對(duì)應(yīng)于輸出端的發(fā)光部分，其在一個(gè)例子中的尺度(例如，對(duì)于圓形輸出端的直徑Ds)約為1mm。在一個(gè)例子中，LDF束20的端面28的尺寸基本匹配LED光源50的輸出端58的尺寸和形狀。在一個(gè)例子中，端面28是大致圓形的，并且在一個(gè)例子中(例如，對(duì)于對(duì)接耦合)，直徑Db配置成使得Ds = Db。
[0046]圖3B顯示與LDF束20的輸入端28接合的輸出端58光源50。在該構(gòu)造中，來(lái)自LED光源50的光52的一部分52P落入數(shù)值孔徑NAb中，并向下移動(dòng)通過(guò)LDF光纖10以及材料26。光部分52P以導(dǎo)模在LDF光纖10中以及在包層中移動(dòng)，并且移動(dòng)穿過(guò)空隙24，并且在用材料填充空隙的情況下，移動(dòng)穿過(guò)材料26。
[0047]對(duì)于由9根LDF10構(gòu)成的LDF束20，以圖3B的耦合構(gòu)造進(jìn)行模擬，其中，包層14包括兩層，在位于300-2000nm范圍的波長(zhǎng)λ處，內(nèi)層具有低折射率包層(n21 = 1.35)以及外層的折射率η22>η21。纖芯12的直徑dl選取dl = 140微米，光纖外直徑d2選取d2 = 250微米。
[0048]模擬顯示，光部分52P在LDF光纖10在纖芯12以及LDF 10的包層14中承載的光功率量約為L(zhǎng)ED源50輸出的光功率的36%，S卩，耦合效率CE為0.36。纖芯10承載的實(shí)際光功率約為該數(shù)量的一半，即，總輸出光功率的18%。在該實(shí)施方式中，在500nm波長(zhǎng)進(jìn)行所有的模擬，但是對(duì)于位于350-2000nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)λ，獲得相似結(jié)果。
[0049]圖4Α是LDF10的側(cè)視圖，其中，去除了包層14的端部部分，從而在形成LDF纖芯束的過(guò)程中，在LDF束的端部將纖芯12暴露出來(lái)。類似于圖2，圖4Β是LDF束20的端向圖，其具有LDF纖芯束端部區(qū)段(“LDF纖芯束”)30。LDF空隙24填充了材料26，其中，m〈nM < n2。在該情況下，可以將19根纖芯12封裝入相同的Imm直徑Db內(nèi)，當(dāng)在LDF束20的端部使用整個(gè)LDF光纖10時(shí)，該Imm直徑Db僅包含9根纖芯。圖4B顯示端面28具有大致圓形形狀，如虛線圓圈29所示，雖然實(shí)際形狀更像六邊形。
[0050]圖4C是示例性實(shí)施方式的剖視圖，顯示如下示例性實(shí)施方式，其中，LDF束20的LDF纖芯束30通過(guò)對(duì)纖芯12進(jìn)行熔合形成，從而在LDF束的端部部分形成固體玻璃熔合的纖芯區(qū)段32。該熔合纖芯的實(shí)施方式消除了對(duì)