一種光纖陣列與PD陣列的耦合結構的製作方法

2023-05-24 03:58:51 1

本發明涉及光纖通信技術領域，尤其涉及一種用於光纖陣列和pd陣列的耦合結構。

背景技術：

隨著通訊領域的日益發展，傳統的傳輸技術已經很難滿足傳輸容量及速度的要求，在典型的應用領域如數據中心、網絡連接、搜尋引擎、高性能計算等領域，高速收發模塊以滿足高密度高速率的數據傳輸要求應運而生。在高速的信息收發系統中，需要用高密度的光模塊替代傳統的光模塊而採用多通道光收發技術，在這些模塊中，很重要的一個功能就是實現光束的接收和轉換，然而，多個分立元器件的存在使得光學模塊封裝時所允許的裝配誤差更小，對準精度要求更高，對封裝中保證高的光耦合效率提出了更高的要求，並且在模塊集成化小型化要求更高的背景下，分立的方式顯得力不從心。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種光纖陣列與pd陣列的耦合結構，具有高耦合效率、插損小、體積小和易於裝配調試等優點。

為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種光纖陣列與pd陣列的耦合結構，包括光纖陣列、透鏡陣列和pd陣列，所述光纖陣列，含若干條光纖，固定於玻璃塊上設置的等間距v型槽中，該光纖陣列的端面與豎直方向被磨成一定角度；所述透鏡陣列，含若干個透鏡單元，粘接在含光纖陣列的玻璃塊上；所述pd陣列，設置於透鏡陣列的下方，用於接收和轉換該透鏡陣列聚焦的光信號。

光纖可由不同的材料製成，不同的材料具有不同的折射率，因而光的全反射角度也不一樣，所述光纖陣列的端面與豎直方向可被磨成的角度為小於、等於和大於所用光纖材料所計算出來的全反射角，小於該反射角時，需在該光纖陣列的端面鍍一層高反射膜以實現光纖內所有光線的全內反射，等於或大於該全反射角時，無需在光纖陣列的端表面鍍膜，就可實現光線在光纖端面的全內反射，省去了鍍膜工藝。

進一步的，所述透鏡陣列和玻璃塊的粘接面做成柱狀的凹形面，其形狀和光纖的外形相匹配，以利於裝配和定位，且減少裝配時的誤差。

進一步的，所述透鏡陣列的外側端面為球面或者非球面，用於聚焦光纖陣列傳輸過來的光信號，為了提高耦合效率，通常做成非球面。

進一步的，該透鏡陣列可以延伸出支架結構，用於進行輔助支撐且防塵和防水汽。

採用以上設計方案，光束在光纖陣列中傳輸後到達光纖陣列的內端面，在該端面發生全內反射後光束往下方傳輸，之後進入到透鏡陣列，從透鏡陣列的外端曲面射出後聚焦於pd陣列的感光面上，pd再將該光信號轉換為電信號，從而實現光束的傳輸耦合與轉換。在此設計方案中，利用光纖端面的全內反射和透鏡陣列的聚焦作用實現光束的耦合，可以極大的減小系統的複雜程度，使器件做到簡單小型整潔美觀，且透鏡陣列與光纖陣列的粘接面的形狀與光纖的形狀相匹配，使器件易於裝配定位和調試，可提高裝配效率和減少裝配誤差，同時各個通道之間的一致性好，耦合效率高，插損小，組裝過程簡單快捷，具有良好的溫度性能，有利於大規模的生產應用。

附圖說明

圖1為光纖陣列與pd陣列的耦合結構原理的側視圖。

圖2為光纖陣列與pd陣列的耦合結構原理的正視圖。

圖3為本發明的一種組合結構的側視圖。

圖4為本發明的另一種組合結構的側視圖。

圖中，1-光纖陣列，11-光纖纖芯，12-光纖端面，2-透鏡陣列，21-透鏡外側端面，22-透鏡內側凹面，3-pd陣列，4-玻璃塊。

具體實施方式

下面結合附圖說明和具體實施方式對本發明做詳細的描述。

由圖1和2所示，一種光纖陣列與pd陣列的耦合結構，包括光纖陣列1、透鏡陣列2和pd陣列3。

光纖陣列1，含若干條光纖，可以為1×4、1×8、1×12芯光纖或者更多，其固定於玻璃塊4上設置的等間距v型槽中，該光纖陣列的端面12與豎直方向被磨成一定角度，取決於所用光纖的材料折射率，依此計算所得出來的全反射角，該端面角度可以小於、等於或大於該全反射角，小於該全反射角時，需要在該端面上鍍一層高反射膜以實現光纖內光線的全內反射，而等於或大於該全反射角時，無需鍍膜，就可以實現光線的全內反射，省去了鍍膜工藝，如圖1所示。

透鏡陣列2，含若干個透鏡單元，粘接在含光纖陣列的玻璃塊上，每個透鏡單元含有一外側端面21和內側凹面22，內側凹面22的形狀與光纖陣列的形狀相匹配（如圖2所示），易於裝配和定位，同時可減少裝配誤差。光線被端面12全內反射後，經過光纖的包層到達透鏡陣列2，從透鏡陣列實現聚光的外端曲面21射出。由於光纖和透鏡並不是同一種材料，其折射率對相同波長的光而言有一點差異，且光纖陣列和透鏡陣列的結合處需要填充膠，所以當光線進入到透鏡陣列中時其光斑並非一個正圓形，為了使透鏡陣列有較高的聚焦效果，通常將該外側端面做成非球面以提高耦合效率。其中填充膠的折射率介於光纖與透鏡陣列之間，以起到減少光線從光纖陣列傳輸到透鏡陣列過程中的損耗，提高耦合效率。

pd陣列3，設置於透鏡陣列2的下方，其將從透鏡陣列2出射的光信號轉換成電信號，從而實現光束的耦合與轉換。

圖3為光纖陣列和透鏡陣列的一種組合結構，在玻璃塊4上按照相同的間距做成v型槽，用於固定光纖形成光纖陣列1，然後將透鏡陣列2粘接在玻璃塊4上，和光纖陣列相結合為一體結構，可以依照玻璃塊後端的支架來固定粘接定位。

圖4為光纖陣列和透鏡陣列的另外一種組合結構，其具體實施方式與圖3一樣，不同的是，透鏡陣列2除了與玻璃塊4粘接外，在其下端還延伸出了支架，一方面起到輔助支撐作用，另一方面形成一個較大的罩子將pd陣列3以及其他小元件罩在內部，起到防塵防水汽的作用。

在此光學結構中，各器件在產品內都有相應的定位位置，可以通過玻璃墊塊或支架將器件固定在所需要的地方。

本發明採用微光學原理設計，可以極大地降低光束插損，提高耦合效率，組裝調試過程簡單快捷，具有良好的溫度性能。

以上所述僅為本發明的具體實施例而已，用來對本發明的目的、技術方案和有益效果做詳細的說明，不應理解為對本發明的限制，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。