CN111181649A - 一种光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法，包括下列步骤：S1、将激光器装到管壳中；S2、先无源粘接汇聚透镜，之后将汇聚透镜粘接在管壳预定的位置并烘烤固化；S3、有源耦合适配器：利用激光器发出来的光，先将适配器沿光轴方向的位置固定在一个预定位置，监控适配器输出的光功率，调整适配器X、Y方向的位置将从适配器出来的光功率耦合至最大并将适配器固定；S4、有源耦合准直透镜：通过监控适配器输出的光功率，调整准直透镜X、Y、Z方向的位置使适配器出来的光功率达到最大，然后固定准直透镜并烘烤固化。通过本耦光方法可很好地保证光的耦合效果，并大大提升了耦合效率，提高产成品的良率。

Description

一种光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法
技术领域
本发明属于光通信应用技术领域，尤其涉及一种光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法。
背景技术
随着5G通信的飞速发展以及数据中心的需求日益旺盛，市场对10G、25G、100G、400G等光模块的需求越来越大，特别是在激光器输出光功率有限的情况下，对光耦合效率的要求也越来越高。光发射组件的耦合方式决定了光耦合效率，用什么样的耦合方式来保证获得最佳的耦合效率变得越来越关键，从而提升产品的良率，获得更低的成本。
通常我们所使用光模块的光组件都是采用的双透镜系统，图1是一个典型的单路双透镜系统，最基本的元件包括激光器、准直透镜、汇聚透镜和适配器，通常还会有TEC、光隔离器等一些其它辅助元件。通常光模块对于光功率输出光功率指标有一定的要求，如何将耦合效率做到最大就变得非常重要，直接决定了产成品的良率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法，包括以下步骤：
S1、将激光器装到管壳中；
S2、先无源粘接汇聚透镜，之后将汇聚透镜粘接在管壳预定的位置并烘烤固化；
S3、有源耦合适配器：利用激光器发出来的光，先将适配器沿光轴方向的位置固定在一个预定位置，监控适配器输出的光功率，调整适配器X、Y方向的位置将从适配器出来的光功率耦合至最大并将适配器固定；
S4、有源耦合准直透镜：通过监控适配器输出的光功率，调整准直透镜X、Y、Z方向的位置使适配器出来的光功率达到最大，然后固定准直透镜并烘烤固化。
本方案先无源固定汇聚透镜，虽然汇聚透镜的位置因为粘接精度及定位精度的影响会有一定的偏差，但整个光路并不是由汇聚透镜确定的，后期可以通过调整准直透镜的位置来调整光路；之后有源固定适配器，此时是利用激光器发出的发散光来确定适配器的位置，调整适配器的X、Y方向的位置就能很快找到光功率最大的点，而这个点是跟后面准直透镜耦合时准直光通过汇聚透镜聚焦的焦点重合的；最后再有源耦合准直透镜，由于适配器有源固定之后，这个时候整个光路已经确定了，光路走的已经是最优光路路径，这个时候只需要调整准直透镜的位置将从适配器出来的光功率耦合至最大就可以。通过本耦光方法可很好地保证光的耦合效果，并大大提升了耦合效率。
进一步地，所述激光器设置有多个。
进一步地，每个激光器都有单独的准直透镜对应以形成不同的光路通道，保证每个光路之间不会相互干扰。
进一步地，所述准直透镜和汇聚透镜之间还固设有波分复用器。
进一步地，所述步骤S1中管壳中还设有隔离器、TEC等元器件。
进一步地，所述激光器、隔离器和TEC均通过金丝键合工艺固定在管壳中。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用先无源耦合汇聚透镜，再有源耦合适配器，最后再有源耦合准直透镜的位置，由于整个光路并不是由汇聚透镜确定的，后期可以通过调整准直透镜的位置来调整光路，大大降低了汇聚透镜粘贴的位置偏差对耦合效率的影响。
2、有源固定适配器时，调整适配器的X、Y方向的位置就能很快找到光功率最大的点，而这个点是跟后面准直透镜耦合时准直光通过汇聚透镜聚焦的焦点重合的，光路位置被固定，与传统耦合方式相比可大大提升耦光效率，提升对光功率指标要求较高产品的良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为传统单路双透镜系统的光组件图；
图2为本发明有源耦合适配器的示意图；
图3为本发明有源耦合适配器的光路图；
图4为本发明实施例1中光发射组件的结构示意图；
图5为本发明实施例2中光发射组件的结构示意图。
图中：1-激光器；2-汇聚透镜；3-适配器；4-准直透镜；5-波分复用器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法，包括以下步骤：
S1、将激光器装到管壳中；
S2、先无源粘接汇聚透镜，之后将汇聚透镜粘接在管壳预定的位置并烘烤固化；
S3、有源耦合适配器：利用激光器发出来的光，先将适配器沿光轴方向的位置固定在一个预定位置，监控适配器输出的光功率，调整适配器X、Y方向的位置将从适配器出来的光功率耦合至最大并将适配器固定；
S4、有源耦合准直透镜：通过监控适配器输出的光功率，调整准直透镜X、Y、Z方向的位置使适配器出来的光功率达到最大，然后固定准直透镜并烘烤固化。
传统耦光方式有源耦合准直透镜是通过监控准直光斑来固定准直透镜，通过调整准直透镜的位置使激光器发出的光准直并达到光斑扫描装置预定的位置。但通常激光器的贴装位置有公差，产品安装到耦合台上很难保证没有角度偏差，光斑需要耦合到的预定位置也是由标准件来确定，非常依赖标准件的准确度。所有的这些因素导致实际耦合出来的准直光跟设计的准直光会出现一个偏差，从而导致耦合效率的损失。传统耦光方式在耦合完准直光之后会通过无源方式粘接汇聚透镜，由于汇聚透镜粘接是采用无源的方式，因此汇聚透镜粘接位置的任何偏差都会导致跟实际设计位置产生偏差，从而导致最终光耦合效率的损失。传统耦合方式无源固定汇聚透镜后需要采用激光焊接的方式有源固定适配器，由于耦合完准直透镜和汇聚透镜之后，整个光路已经确定，光从汇聚透镜出来汇聚的点的位置已经确定，因此这个时候所能达到的最大的耦合效率已经确定，适配器的焊接只能找到所能是光功率耦合到最大的位置，并不能补偿之前准直透镜耦合、汇聚透镜粘接位置的偏差所导致的耦合效率损失。
受以上各因素的影响，实际耦合效率往往比设计的耦合效率要低很多，对于输出光功率指标要求不高的产品影响还不是很明显，对输出光功率指标要求搞的产品对良率的影响就变得非常大了。
本发明方案先无源固定汇聚透镜，虽然汇聚透镜的位置因为粘接精度及定位精度的影响会有一定的偏差，但整个光路并不是由汇聚透镜确定的，后期可以通过调整准直透镜的位置来调整光路；之后有源固定适配器，此时是利用激光器发出的发散光来确定适配器的位置，如图3所示，从激光器发出的发散光，通过汇聚透镜后就会汇聚成一条直线(图3中虚线所示)，这个时候如果固定透镜沿光轴的位置，参照图2调整适配器的X、Y方向的位置就能很快找到光功率最大的点，而这个点是跟后面准直透镜耦合时准直光通过汇聚透镜聚焦的焦点重合的；最后再有源耦合准直透镜，由于适配器有源固定之后，这个时候整个光路已经确定了，光路走的已经是最优光路路径，这个时候只需要调整准直透镜的位置将从适配器出来的光功率耦合至最大就可以。通过本耦光方法可很好地保证光的耦合效果，并大大提升了耦合效率。
作为进一步改进方案，激光器设置有多个，每个激光器都有单独的准直透镜对应以形成不同的光路通道，保证每个光路之间不会相互干扰，形成多路双透镜复用系统。
准直透镜和汇聚透镜之间还固设有波分复用器，波分复用器将多个光通路耦合到一条通路上，由汇聚透镜汇聚成一条直线，最后经适配器输出。
进一步地，步骤S1中管壳中还设有隔离器、TEC等元器件。
进一步地，激光器、隔离器和TEC均通过金丝键合工艺固定在管壳中。
实施例1
参见图4，本实施例中激光器数量为1个，为单路双透镜系统，具体实施方式如下：
1、将激光器、隔离器、TEC等元器件预装到管壳中，并通过金丝键合工艺固定；
2、用胶水无源粘接汇聚透镜并烘烤固化；
3、将适配器沿光轴位置固定在预定的位置，给激光器加电，监控适配器输出的光功率，调整适配器X、Y方向的位置将光功率耦合至最大，然后用激光焊接固定适配器；
4、调整准直透镜的位置，监控从适配器输出的光功率将光耦合至最大，然后用UV胶水固定准直透镜并UV/烘烤固化。
实施例2
参见图5，本实施例中管壳内激光器设有4个，为多路双透镜复用系统，具体实施方式如下：
1、将激光器、隔离器、TEC等元器件预装到管壳中，并通过金丝键合工艺固定；
2、用胶水无源粘接汇聚透镜并烘烤固化；
3、将适配器沿光轴位置固定在预定的位置，给其中一个通道的激光器加电(通常选取光程最长的那个通道对应的激光器)，监控适配器输出的光功率，调整适配器X、Y方向的位置将光功率耦合至最大，然后用激光焊接固定适配器；
4、分别单独调整各通道准直透镜的位置，监控从适配器输出的光功率将各通道的光耦合至最大，然后用UV胶水固定准直透镜并UV/烘烤固化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将激光器装到管壳中；
S2、先无源粘接汇聚透镜，之后将汇聚透镜粘接在管壳预定的位置并烘烤固化；
S3、有源耦合适配器：利用激光器发出来的光，先将适配器沿光轴方向的位置固定在一个预定位置，监控适配器输出的光功率，调整适配器X、Y方向的位置将从适配器出来的光功率耦合至最大并将适配器固定；
S4、有源耦合准直透镜：通过监控适配器输出的光功率，调整准直透镜X、Y、Z方向的位置使适配器出来的光功率达到最大，然后固定准直透镜并烘烤固化。
2.如权利要求1所述的光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法，其特征在于：所述激光器设置有多个。
3.如权利要求2所述的光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法，其特征在于：每个激光器都有单独的准直透镜对应以形成不同的光路通道。
4.如权利要求2所述的光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法，其特征在于：所述准直透镜和汇聚透镜之间还固设有波分复用器。
5.如权利要求1所述的光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法，其特征在于：所述步骤S1中管壳中还设有隔离器、TEC等元器件。
6.如权利要求5所述的光模块双透镜系统光发射组件的新型耦光方法，其特征在于：所述激光器、隔离器和TEC均通过金丝键合工艺固定在管壳中。
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Denomination of invention: A New Coupling Method for Optical Emitter of Optical module Double Lens System

Effective date of registration: 20230629

Granted publication date: 20210720

Pledgee: China Construction Bank Corporation Wuhan Provincial Sub-branch

Pledgor: WUHAN YINGFEI GUANGCHUANG TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023420000273