CN112526654A - 一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜 - Google Patents

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CN112526654A CN202011415212.8A CN202011415212A CN112526654A CN 112526654 A CN112526654 A CN 112526654A CN 202011415212 A CN202011415212 A CN 202011415212A CN 112526654 A CN112526654 A CN 112526654A
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孙亮亮
秦玉红
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Abstract

本发明涉及光耦合透镜领域，具体的说是一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，包括菲涅尔透镜、COB透镜和直桶透镜，所述菲涅尔透镜可粘接在COB透镜的一端或者直桶透镜的一端，且所述菲涅尔透镜另一侧的侧壁上开设有第一环带、第二环带、第三环带、第四环带和第五环带。本发明所述的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，有效的控制光纤端面的能量分布，减少光纤端面的焦点反射，增强了VCSEL的使用寿命，同时避免形成尖峰信号，同时能够增加透镜耦合容差，提高了耦合的效率，增加产率，减少了工艺要求。

Description

一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜
技术领域
本发明涉及光耦合透镜领域，具体说是一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜。
背景技术
在光通信中，光束耦合系统至关重要，近距离通信通常采用多模光纤，多模光纤的耦合透镜一般采用塑胶注塑而成，有直桶式，COB式以及LENS 阵列式等形式。在以上形式的透镜中，透镜面型大多数采用非球面的形式，采用非球面面型不能很好的控制光纤端面环通量和透镜耦合的容差问题，容易造成光纤端面反射。
随着通信要求的不断提供，对光纤端面环通量和透镜耦合以及光纤端面的反射提出了更高的要求。为了解决以上问题，本专利提出了一种基于菲涅尔面型的多焦点光耦合透镜。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，包括菲涅尔透镜、COB透镜和直桶透镜，所述菲涅尔透镜可粘接在COB透镜的一端或者直桶透镜的一端，且所述菲涅尔透镜另一侧的侧壁上开设有第一环带、第二环带、第三环带、第四环带和第五环带。
具体的，所述菲涅尔透镜连接在COB透镜的一端时，所述COB透镜远离菲涅尔透镜一端设置的VCSEL光源发出的光束能够在反射面的反射下由菲涅尔透镜进行汇聚。
具体的，所述菲涅尔透镜连接在直桶透镜的一端时，所述直桶透镜另一端设置的VCSEL光源发出的光束能够直接由菲涅尔透镜进行汇聚。
具体的，所述反射面为度，度的所述反射面能够将经过COB透镜进行准直后的光束转折度打到菲涅尔透镜上。
具体的，所述菲涅尔透镜上的不同环带，由透镜中心到边缘，焦点可以成环形分布，且分布的区域小于多模光纤芯径。
具体的，所述菲涅尔透镜可以是球面、二次曲面或高阶非球面。
本发明的有益效果：
（1）本发明所述的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，有效的控制光纤端面的能量分布，减少光纤端面的焦点反射，增强了VCSEL的使用寿命，同时避免形成尖峰信号。
（2）本发明所述的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，能够增加透镜耦合容差，提高了耦合的效率，增加产率，减少了工艺要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明提供的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜中菲涅尔透镜的结构示意图；
图2为本发明提供的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜中菲涅尔透镜的侧视图；
图3为本发明提供的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜中菲涅尔透镜与COB透镜连接时的结构示意图；
图4为本发明提供的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜中菲涅尔透镜与直桶透镜连接时的结构示意图。
图中：1、菲涅尔透镜；11、第一环带；12、第二环带；13、第三环带；14、第四环带、15、第五环带；2、COB透镜；21、反射面；3、直桶透镜；4、VCSEL光源。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图4所示，本发明所述的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，包括菲涅尔透镜1、COB透镜2和直桶透镜3，所述菲涅尔透镜1可粘接在COB透镜2的一端或者直桶透镜3的一端，且所述菲涅尔透镜1另一侧的侧壁上开设有第一环带11、第二环带12、第三环带13、第四环带14和第五环带15。
具体的，所述菲涅尔透镜1连接在COB透镜2的一端时，所述COB透镜2远离菲涅尔透镜1一端设置的VCSEL光源4发出的光束能够在反射面21的反射下由菲涅尔透镜1进行汇聚。
具体的，所述菲涅尔透镜1连接在直桶透镜3的一端时，所述直桶透镜3另一端设置的VCSEL光源4发出的光束能够直接由菲涅尔透镜1进行汇聚。
具体的，所述反射面21为45度，45度的所述反射面21能够将经过COB透镜2进行准直后的光束转折90度打到菲涅尔透镜1上。
具体的，所述菲涅尔透镜1上的不同环带，由透镜中心到边缘，焦点可以成环形分布，且分布的区域小于多模光纤芯径。
具体的，所述菲涅尔透镜1可以是球面、二次曲面或高阶非球面。
具体的，光纤端透镜采1用菲涅尔面型，且不同的环带具有不同的焦距，不同环带形成的光束角度小于光纤数值孔径对应的角度，在光纤端面上不同环带形成的光斑直径，小于光纤的芯径。
具体的，菲涅尔透镜1的不同环带，由透镜中心到边缘，焦距可以是逐渐增大，或则逐渐减小。最近焦点到最远焦点距离小于2倍光纤芯径直径。
具体的，菲涅尔透镜的环带至少需要3个，根据实际需求可以更多。
具体的，不管是直桶透镜3还是COB透镜2，都需要前面利用球面或非球面准直，然后将光束打到菲涅尔透镜1上，两个面型结合实现耦合透镜容差增大和环通量控制。
具体的，经过菲涅尔透镜1汇聚的光束，具有不同的焦点，这样可以实现光纤端面能量的匀化，减少光纤端面的反射。不同环带焦距调整，可以有效的控制入射到光纤中光束的角度和光斑的直径，增加透镜耦合容差。
耦合透镜先通过球面或非球面对光束进行准直，然后将光束打到菲涅尔透镜上。可以通过控制菲涅尔透镜013不同环带的焦距，径向或则轴向。
有效的控制光纤端面的能量分布，减少光纤端面的焦点反射，增强了VCSEL的使用寿命，同时避免形成尖峰信号。增加透镜耦合容差，提高了耦合的效率，增加产率，减少了工艺要求。
实施例1：
如附图3所示，VCSEL光源4发出的光束经过COB透镜2进行准直后到达45度反射面21，45度反射面21将光束转折90度后，打到菲涅尔透镜1上，光束经过菲涅尔透镜1进行汇聚，最终耦合进光线中。
实施例2：
如附图4所示，VCSEL光源4发出的光束经过直桶透镜3进行准直后直接打到菲涅尔透镜1上，光束经过菲涅尔透镜1进行汇聚，最终耦合进光线中。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，其特征在于，包括菲涅尔透镜（1）、COB透镜（2）和直桶透镜（3），所述菲涅尔透镜（1）可粘接在COB透镜（2）的一端或者直桶透镜（3）的一端，且所述菲涅尔透镜（1）另一侧的侧壁上开设有第一环带（11）、第二环带（12）、第三环带（13）、第四环带（14）和第五环带（15）。
2.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，其特征在于：所述菲涅尔透镜（1）连接在COB透镜（2）的一端时，所述COB透镜（2）远离菲涅尔透镜（1）一端设置的VCSEL光源（4）发出的光束能够在反射面（21）的反射下由菲涅尔透镜（1）进行汇聚。
3.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，其特征在于：所述菲涅尔透镜（1）连接在直桶透镜（3）的一端时，所述直桶透镜（3）另一端设置的VCSEL光源（4）发出的光束能够直接由菲涅尔透镜（1）进行汇聚。
4.根据权利要求2所述的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，其特征在于：所述反射面（21）为45度，45度的所述反射面（21）能够将经过COB透镜（2）进行准直后的光束转折90度打到菲涅尔透镜（1）上。
5.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，其特征在于：所述菲涅尔透镜（1）上的不同环带，由透镜中心到边缘，焦点可以成环形分布，且分布的区域小于多模光纤芯径。
6.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔面型的光耦合透镜，其特征在于：所述菲涅尔透镜（1）可以是球面、二次曲面或高阶非球面。
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