透鏡光纖陣列耦合件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種透鏡光纖陣列耦合件。該透鏡光纖陣列耦合件包括:光纖陣列，包括:由上、下基板夾置固定的若干條光纖；透鏡陣列，為一整體結(jié)構(gòu)的透鏡，包括若干個透鏡單元；以及透鏡陣列套殼，為具有預(yù)設(shè)厚度的長方形框架，其兩側(cè)具有臺階狀方形孔，兩側(cè)的臺階狀方形孔通過連通孔相互連通，光纖陣列和透鏡陣列分別從兩側(cè)插入相應(yīng)的臺階狀方形孔內(nèi)，在該透鏡陣列套殼的支撐和固定作用下，若干個透鏡單元中的每一個透鏡單元均通過連通孔與光纖陣列中的相應(yīng)的光纖對準(zhǔn)。本發(fā)明通過透鏡陣列套殼實現(xiàn)透鏡陣列與光纖陣列的高效耦合與對準(zhǔn)，使光高效地耦合進(jìn)入光纖陣列，從而提高了光纖陣列的耦合效率與光學(xué)容差。
【專利說明】透鏡光纖陣列耦合件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種透鏡光纖陣列耦合件。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著密集波分復(fù)用技術(shù)與集成光子器件的應(yīng)用，光纖陣列作為一種重要的光學(xué)器件得到了廣泛的重視。光纖陣列是光通訊中的基礎(chǔ)器件，主要應(yīng)用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)、光交叉連接、光開關(guān)、光路由器、光分插復(fù)用等器件與光纖的連接上。通常情況下，由于存在模場失配，半導(dǎo)體激光器陣列與光纖陣列直接耦合時會引起很大的光功率耦合損耗。因此，為了提高光信號的信噪比、延長通信中繼長度，須提高半導(dǎo)體激光器陣列與光纖陣列的耦合效率。
[0003]由于光纖陣列中光纖數(shù)量較多，傳統(tǒng)的通過在單根光纖的端頭上加工一定形狀的微透鏡的方法已不再適用。一種有效的方法是在半導(dǎo)體激光器陣列與光纖陣列之間安放微透鏡陣列，通過透鏡陣列完成聚焦功能，使陣列激光器發(fā)出的光能高效地耦合進(jìn)入光纖陣列。但問題在于，該方法對微透鏡陣列的安放要求苛刻，微小位置的偏差會很大程度上影響耦合效率，因而影響了耦合的光學(xué)容差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種透鏡光纖陣列耦合件，以提高了光纖陣列和透鏡陣列的耦合效率與光學(xué)容差。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明透鏡光纖陣列耦合件包括:光纖陣列，包括若干條光纖，該若干條光纖由上、下基板夾置固定；透鏡陣列，為一整體結(jié)構(gòu)的透鏡，包括若干個透鏡單元；以及透鏡陣列套殼，為具有預(yù)設(shè)厚度的長方形框架，其兩側(cè)具有臺階狀方形孔，兩側(cè)的臺階狀方形孔通過連通孔相互連通，所述光纖陣列和透鏡陣列分別從兩側(cè)插入相應(yīng)的臺階狀方形孔內(nèi)，在該透鏡陣列套殼的支撐和固定作用下，所述若干個透鏡單元中的每一個透鏡單元均通過連通孔與光纖陣列中的相應(yīng)的光纖對準(zhǔn)。
[0008](三)有益效果
[0009]本發(fā)明通過透鏡陣列套殼實現(xiàn)透鏡陣列與光纖陣列的高效耦合與對準(zhǔn)，使光高效地耦合進(jìn)入光纖陣列，從而提高了光纖陣列的耦合效率與光學(xué)容差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例透鏡光纖陣列耦合件的俯視圖；
[0011]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例透鏡光纖陣列耦合件的前視圖；
[0012]圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例透鏡光纖陣列耦合件的左視圖；
[0013]圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例透鏡光纖陣列耦合件的右視圖；
[0014]圖5為圖1所示透鏡光纖陣列耦合件沿A-A’向的剖面?zhèn)纫晥D。
[0015]【元件說明】
[0016]1-光纖陣列；
[0017]101-光纖；102-下基板；
[0018]103-上基板； 104-V 型槽；
[0019]2-透鏡陣列；
[0020]3-透鏡陣列套殼。

【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022]本發(fā)明透鏡光纖陣列耦合件中，通過微納加工工藝實現(xiàn)透鏡陣列與光纖陣列的精細(xì)加工，并通過透鏡陣列套殼實現(xiàn)透鏡陣列與光纖陣列的高效耦合與對準(zhǔn)。
[0023]在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種透鏡光纖陣列耦合件。圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例透鏡光纖陣列耦合件的俯視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例透鏡光纖陣列耦合件的前視圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例透鏡光纖陣列耦合件的左視圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例透鏡光纖陣列耦合件的右視圖。
[0024]如圖1?圖4所示，本實施例透鏡光纖陣列耦合件包括:光纖陣列1、透鏡陣列2和透鏡陣列套殼3。以下分別對該三部分進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]該光纖陣列I由三部分組成:若干條光纖101，其數(shù)量與間距根據(jù)需要確定，在制作工藝允許的情況下，可以為任意值，并不局限于圖1所示的8條；下基板102，該下基板102為平板結(jié)構(gòu),材質(zhì)為娃或石英。在下基板102的上表面刻有V型槽陣列。若干條光纖中的每一條光纖101均嵌入該V型槽陣列中的一 V型槽104內(nèi)，由該V型槽卡置定位。其中，V型槽104的深度、側(cè)面與下基板102上表面角度為商用標(biāo)準(zhǔn)，或是根據(jù)需要特殊設(shè)計。光纖101截面須同時有兩點與V型槽104的側(cè)壁接觸，以保證光纖101徑向位置的唯一性。上基板103,該上基板103為平板結(jié)構(gòu),材質(zhì)為娃或石英,其寬度與下基板102的寬度一致。
[0026]其中，在光線陣列I中，光纖101、下基板102與上基板103通過紫外固化膠粘接固定在一起。
[0027]透鏡陣列2是以硅或石英或聚合物或半導(dǎo)體材料為材質(zhì)的一整體結(jié)構(gòu)的條形透鏡，可以通過注塑成型技術(shù)，光刻和微細(xì)加工技術(shù)或是3D打印制備。其中該整體的條形透鏡上包括若干個透鏡單元，透鏡為球面或非球面設(shè)計，透鏡單元的數(shù)量與光纖101數(shù)量相同，透鏡單元間距與光纖陣列I中光纖101間距相同，且每一透鏡單元與相應(yīng)的光纖相互對準(zhǔn)。透鏡陣列2的內(nèi)側(cè)端面與光纖陣列I的內(nèi)側(cè)端面大小應(yīng)完全相同，以便于后期將兩者套入透鏡陣列套殼3的臺階狀方形孔中。
[0028]圖5為圖1所示透鏡光纖陣列耦合件沿A-A’向的剖面?zhèn)纫晥D。如圖5所示，透鏡陣列套殼3為具有預(yù)設(shè)厚度的長方形框架，內(nèi)部有臺階狀方形孔，兩側(cè)的臺階狀方形孔通過一個連通孔相互連通。該透鏡陣列套殼3通過注塑成型技術(shù)、光刻和微細(xì)加工技術(shù)、或納米氧化鋯微粉材料制成。光纖陣列I和透鏡陣列2分別從兩側(cè)插入相應(yīng)的臺階狀方形孔內(nèi)，從而透鏡陣列套殼3對透鏡陣列2和光纖陣列I起到定位以及固定支撐的作用，使透鏡陣列2中的每一個透鏡單元通過連通孔與光纖陣列I中的相應(yīng)的光纖對準(zhǔn)。
[0029]透鏡陣列套殼3的臺階狀方形孔內(nèi)壁有倒角，目的是為了便于嵌入安裝光纖陣列I和透鏡陣列2。透鏡陣列套殼3內(nèi)部連通孔的大小應(yīng)與光纖陣列I和透鏡陣列2為間隙配合，內(nèi)部連通孔與透鏡陣列套殼3的外側(cè)端面的間距等于透鏡陣列2的厚度，內(nèi)部連通孔的長度等于透鏡的焦距。內(nèi)部連通孔中可為空氣，也可填充匹配液。根據(jù)實際需要，透鏡陣列套殼3可以外面加金屬套殼用于焊接或不加金屬套殼用于粘接。
[0030]其中透鏡陣列套殼3內(nèi)部連通孔中填充的匹配液折射率應(yīng)介于光纖101和透鏡單元的折射率之間，以起到減少透鏡陣列2端面和光纖陣列I端面之間由于菲涅爾反射現(xiàn)象引起的損耗，提聞I禹合效率。
[0031]在透鏡陣列套殼3的約束作用下，透鏡陣列2的各透鏡單元光軸應(yīng)與對應(yīng)的光纖陣列I的各光纖保持一致，且透鏡陣列2和光纖陣列I間距應(yīng)與透鏡焦距一致，以確保經(jīng)過各透鏡的光能量可以有效聚焦入射到對應(yīng)的光纖纖芯中，以實現(xiàn)較高的光效耦效率和大的光學(xué)容差。
[0032]其中，光纖陣列1、透鏡陣列2與透鏡陣列套殼3之間通過紫外固化膠粘接在一起。
[0033]至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本發(fā)明一種透鏡光纖陣列耦合件進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明一種透鏡光纖陣列耦合件有了清楚的認(rèn)識。
[0034]此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實施方式中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地熟知地替換，例如:連通孔還可以為分別對應(yīng)不同光纖的多個，而不局限于上述實施例中的整體一個。并且，所附的附圖是簡化過且作為例示用。附圖中所示的元件數(shù)量、形狀及尺寸可依據(jù)實際情況而進(jìn)行修改，且元件的配置可能更為復(fù)雜。
[0035]綜上所述，本發(fā)明的目的在于提供一種透鏡光纖陣列耦合件。該透鏡光纖陣列耦合件通過微納加工工藝實現(xiàn)透鏡陣列與光纖陣列的精細(xì)加工，并通過透鏡陣列套殼實現(xiàn)透鏡陣列與光纖陣列的高效耦合與對準(zhǔn)，使光高效地耦合進(jìn)入光纖陣列，從而提高了耦合效率與光學(xué)容差。
[0036]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種透鏡光纖陣列耦合件，其特征在于，包括: 光纖陣列，包括由上、下基板夾置固定的若干條光纖； 透鏡陣列，為一整體結(jié)構(gòu)的透鏡，包括若干個透鏡單元；以及 透鏡陣列套殼，為具有預(yù)設(shè)厚度的長方形框架，其兩側(cè)具有臺階狀方形孔，兩側(cè)的臺階狀方形孔通過連通孔相互連通，所述光纖陣列和透鏡陣列分別從兩側(cè)插入相應(yīng)的臺階狀方形孔內(nèi)，在該透鏡陣列套殼的支撐和固定作用下，所述若干個透鏡單元中的每一個透鏡單元均通過連通孔與光纖陣列中的相應(yīng)的光纖對準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡光纖陣列耦合件，其特征在于，所述下基板的上表面具有V型槽陣列,所述若干條光纖中的每一條光纖嵌入該V型槽陣列中的一 V型槽內(nèi)，該光纖的截面同時有兩點與該V型槽的側(cè)壁接觸，從而由該V型槽卡置定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡光纖陣列耦合件，其特征在于，所述上基板和下基板的材料為硅或石英，所述若干條光纖、上基板和下基板通過紫外固化膠固定在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡光纖陣列耦合件，其特征在于，所述每一個透鏡單元與光纖陣列中相應(yīng)的光纖的光軸重合；且透鏡單元與相應(yīng)光纖的間距與該透鏡單元的焦距一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡光纖陣列耦合件，其特征在于，所述透鏡陣列的材料為石英、聚合物或半導(dǎo)體，其通過注塑成型技術(shù)、光刻和微細(xì)加工技術(shù)或是3D打印技術(shù)制備。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡光纖陣列耦合件，其特征在于，所述透鏡陣列各透鏡單元為球面或非球面設(shè)計，且所述透鏡陣列的內(nèi)側(cè)端面與光纖陣列的內(nèi)側(cè)端面尺寸大小相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡光纖陣列耦合件，其特征在于，所述透鏡陣列套殼中，所述連通孔為一個或者分別對應(yīng)于不同光纖的多個，且連通孔內(nèi)為空氣或折射率介于光纖和透鏡單元之間的匹配液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡光纖陣列耦合件，其特征在于，所述透鏡陣列套殼的臺階狀孔內(nèi)壁有倒角。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡光纖陣列耦合件，其特征在于: 所述光纖陣列、透鏡陣列與透鏡陣列套殼之間通過紫外固化膠粘接在一起； 所述透鏡陣列套殼內(nèi)部的連通孔的大小與光纖陣列和透鏡陣列為間隙配合，其與透鏡陣列套殼的外側(cè)端面的間距等于透鏡陣列的厚度，長度等于相應(yīng)的透鏡單元的焦距。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的透鏡光纖陣列耦合件，其特征在于: 所述透鏡陣列套殼通過粘結(jié)的方式與外圍部件固定；或 所述透鏡陣列套殼外側(cè)具有金屬套殼，其通過焊接的方式與外圍部件固定。
【文檔編號】G02B6/32GK104407418SQ201410707615
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】王欣, 鄧曄, 祝寧華 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所