CN113835167A - 一种高耦合效率的平面波导光组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及导光组件相关技术领域，具体是一种高耦合效率的平面波导光组件，包括基座以及位于基座上的导光箱体，所述导光箱体内分别设置有发射端、接收端以及反射板，所述导光箱体内还设置有提升机构，且提升机构与所述接收端之间通过调节组件连接，所述导光箱体上还设置有用于调节发射端工作位置的移动组件，所述调节组件包括连接板、支撑轴、第三调节件、第二调节件、第一调节件以及固定环；本发明，通过提升机构、调节组件以及移动组件的配合使用，能够提高耦合效率。

Description

一种高耦合效率的平面波导光组件
技术领域
本发明属于导光组件相关技术领域，具体涉及一种高耦合效率的平面波导光组件。
背景技术
耦合效率指在光纤传输中，接口的入端光功率与出端光功率之比。例如，由光源发出的功率与光纤束接受到的功率之比，或在光纤束的末端接收到的光功率与落到光电检测器上的功率之比。对于发射面大于纤芯直径的光源，光纤的数值孔径NA和芯径的乘积是最大耦合效率的标志。对于发射面积小于纤芯直径的其他光源(如激光二极管)只用NA即可用作耦合效率的合适标志。
在制造光电模块的过程中，为了提高主动器件与光纤之间的耦合效率，需要进行光学元件彼此对准调节，并与光缆的光纤对准调节，现有的平面波导光组件普遍结构传统，难以实现光学元件彼此对准，并与光缆的光纤对准，严重影响光纤传输中，接口的入端光功率与出端光功率之比，造成能源浪费。因此，针对以上现状，迫切需要提供一种高耦合效率的平面波导光组件，以克服当前实际应用中的不足。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供的高耦合效率的平面波导光组件，有效的解决了一般的平面波导光组件普遍结构传统，难以实现光学元件彼此对准，并与光缆的光纤对准，严重影响光纤传输中，接口的入端光功率与出端光功率之比，造成能源浪费的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高耦合效率的平面波导光组件，包括基座以及位于基座上的导光箱体，所述导光箱体内分别设置有发射端、接收端以及反射板，所述导光箱体内还设置有提升机构，且提升机构与所述接收端之间通过调节组件连接，所述导光箱体上还设置有用于调节发射端工作位置的移动组件，所述调节组件包括连接板、支撑轴、第三调节件、第二调节件、第一调节件以及固定环，所述连接板与所述提升机构相连接，支撑轴安装固定在连接板上，所述第三调节件、第二调节件以及第一调节件的一端依次转动安装在所述支撑轴上，且第三调节件、第二调节件以及第一调节件的另一端均与所述固定环转动连接，所述连接板上还设置有用于分别带动所述第三调节件、第二调节件以及第一调节件运动的第三驱动单元、第二驱动单元以及第一驱动单元，所述接收端与所述固定环之间可拆卸安装。
优选的，所述第三调节件、第二调节件以及第一调节件结构相同，且第三调节件、第二调节件以及第一调节件之间相互独立，所述第三调节件、第二调节件以及第一调节件均包括转管、齿轮、第一支撑杆以及第二支撑杆，所述齿轮转动安装在所述支撑轴上，转管与所述齿轮之间固定连接，所述第一支撑杆安装固定在所述转管上，所述第二支撑杆两端分别与所述第一支撑杆和所述固定环转动连接。
优选的，所述第三驱动单元、第二驱动单元以及第一驱动单元结构相同，且第三驱动单元、第二驱动单元以及第一驱动单元均包括转动电机以及设置于转动电机输出轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述齿轮啮合连接。
优选的，所述提升机构包括提升螺纹杆、支撑板以及第二驱动电机，所述提升螺纹杆在所述导光箱体内对称设置多组，且提升螺纹杆与所述支撑板之间螺纹连接，支撑板与所述调节组件相连接，所述第二驱动电机的输出轴上还安装固定有主动直齿轮，且提升螺纹杆上设置有与主动直齿轮相啮合的从动直齿轮，多组所述提升螺纹杆上均安装固定有带轮，且带轮之间通过传动带连接。
优选的，所述移动组件包括移动螺纹杆、连接块以及第一驱动电机，所述移动螺纹杆与所述导光箱体之间转动连接，连接块用于所述移动螺纹杆与所述发射端之间的连接，且连接块与所述移动螺纹杆之间螺纹连接，所述第一驱动电机的输出轴上还安装固定有主动斜齿轮，且移动螺纹杆上设置有与主动斜齿轮相啮合的从动斜齿轮。
优选的，所述反射板一端通过滑块与所述导光箱体之间滑动连接，所述反射板与所述滑块之间通过连接轴转动连接，所述反射板另一端与所述导光箱体之间通过立板连接，所述反射板另一端与所述立板之间通过滑动套滑动连接，所述导光箱体上还设置有用于驱动所述滑动套移动的电动伸缩杆。
优选的，所述发射端包括安装板、发射器以及球透镜，所述安装板与所述连接块固定连接，所述发射器设置于所述安装板上，所述球透镜与所述安装板之间通过调节滑块滑动连接。
优选的，所述接收端包括接收器、聚焦透镜以及支架，所述接收器与所述固定环相连接，且固定环上还设置有用于对接收器进行固定的固定块，所述固定块与所述固定环之间通过调节杆连接，所述聚焦透镜通过支架安装在所述接收器上。
优选的，所述导光箱体上还分别设置有通风窗和观察窗。
优选的，所述导光箱体上还安装有连接端口，用于实现发射端、接收端与外界设备的连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过提升机构、调节组件以及移动组件的相互配合设置，避免了现有平面波导光组件普遍结构传统，难以实现光学元件彼此对准，并与光缆的光纤对准，严重影响光纤传输中，接口的入端光功率与出端光功率之比，造成能源浪费的问题。
附图说明
在附图中：
图1为本发明实施例的立体结构示意图。
图2为本发明实施例的主视剖视结构示意图。
图3为本发明实施例中调节组件的部分结构示意图。
图4为本发明实施例中调节组件的立体结构示意图。
图5为图2中A处的放大结构示意图。
图6为图2中B处的放大结构示意图。
图7为本发明实施例中滑块的立体结构示意图。
图中：1-基座，2-导光箱体，3-通风窗，4-连接端口，5-观察窗，6-滤震脚垫，7-第一驱动电机，8-提升螺纹杆，9-支撑板，10-带轮，11-传动带，12-控制模块，13-连接板，14-立板，15-第二驱动电机，16-主动直齿轮，17-从动直齿轮，18-电动伸缩杆，19-反射板，20-滑块，21-移动螺纹杆，22-球透镜，23-调节滑块，24-连接块，25-发射器，26-安装板，27-从动斜齿轮，28-主动斜齿轮，29-发射端，30-接收端，31-第三调节件，32-第二调节件，33-第一调节件，34-第二驱动单元，35-第三驱动单元，36-第一驱动单元，37-支撑轴，38-第一支撑杆，39-第二支撑杆，40-固定环，41-接收器，42-聚焦透镜，43-支架，44-调节杆，45-固定块，46-转管，47-齿轮，48-滑动套，49-连接轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
请参阅图1-图5，本发明实施例提供的高耦合效率的平面波导光组件，包括基座1以及位于基座1上的导光箱体2，所述导光箱体2内分别设置有发射端29、接收端30以及反射板19，所述导光箱体2内还设置有提升机构，且提升机构与所述接收端30之间通过调节组件连接，所述导光箱体2上还设置有用于调节发射端29工作位置的移动组件，所述调节组件包括连接板13、支撑轴37、第三调节件31、第二调节件32、第一调节件33以及固定环40，所述连接板13与所述提升机构相连接，支撑轴37安装固定在连接板13上，所述第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33的一端依次转动安装在所述支撑轴37上，且第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33的另一端均与所述固定环40转动连接，所述连接板13上还设置有用于分别带动所述第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33运动的第三驱动单元35、第二驱动单元34以及第一驱动单元36，所述接收端30与所述固定环40之间可拆卸安装。
在本发明的实施例中，通过发射端29、反射板19以及接收端30之间的相互配合设置即可实现即可完成平面波挡光过程，通过提升机构即可实现对接收端30工作高度的调节处理，通过第二驱动单元34、第三驱动单元35以及第一驱动单元36即可带动第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33运动，通过第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33中任一组单独工作即可实现对接收端30工作角度的调节处理，通过第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33同时工作即可带动接收端30在水平方向上转动，从而便于在导光过程中，实现接收端30与反射板19上反射光线的对准操作，提高耦合效率，通过移动组件便于带动发射端29在导光箱体2内移动，从而实现对发射端29工作位置的调节处理，从而方便进行对准操作，提高导光组件的实用性，通过提升机构、调节组件以及移动组件的相互配合设置，避免了现有平面波导光组件普遍结构传统，难以实现光学元件彼此对准，并与光缆的光纤对准，严重影响光纤传输中，接口的入端光功率与出端光功率之比，造成能源浪费的问题。
在本发明的一个实施例中，请参阅图2-图5，所述第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33结构相同，且第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33之间相互独立，所述第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33均包括转管46、齿轮47、第一支撑杆38以及第二支撑杆39，所述齿轮47转动安装在所述支撑轴37上，转管46与所述齿轮47之间固定连接，所述第一支撑杆38安装固定在所述转管46上，所述第二支撑杆39两端分别与所述第一支撑杆38和所述固定环40转动连接。
在本实施例中，通过第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33中的任一组齿轮47即可带动转管46转动，从而通过转管46即可带动第一支撑杆38运动，通过第一支撑杆38带动第二支撑杆39牵引固定环40运动，进而实现对固定环40工作角度的调节处理，通过第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33同时运动，即可带动固定环40转动。
在本发明的一个实施例中，请参阅图2-图5，所述第三驱动单元35、第二驱动单元34以及第一驱动单元36结构相同，且第三驱动单元35、第二驱动单元34以及第一驱动单元36均包括转动电机以及设置于转动电机输出轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述齿轮47啮合连接。
在本实施例中，所述转动电机可以采用步进电机。
在本发明的一个实施例中，请参阅图2，所述提升机构包括提升螺纹杆8、支撑板9以及第二驱动电机15，所述提升螺纹杆8在所述导光箱体2内对称设置多组，且提升螺纹杆8与所述支撑板9之间螺纹连接，支撑板9与所述调节组件相连接，所述第二驱动电机15的输出轴上还安装固定有主动直齿轮16，且提升螺纹杆8上设置有与主动直齿轮16相啮合的从动直齿轮17，多组所述提升螺纹杆8上均安装固定有带轮10，且带轮10之间通过传动带11连接。
在本实施例中，所述第二驱动电机15可以采用伺服电机；通过第二驱动电机15即可带动提升螺纹杆8转动，通过提升螺纹杆8即可带动支撑板9在竖直方向上运动，进而实现对接收端30工作高度的调节处理。
在本发明的一个实施例中，请参阅图2，所述移动组件包括移动螺纹杆21、连接块24以及第一驱动电机7，所述移动螺纹杆21与所述导光箱体2之间转动连接，连接块24用于所述移动螺纹杆21与所述发射端29之间的连接，且连接块24与所述移动螺纹杆21之间螺纹连接，所述第一驱动电机7的输出轴上还安装固定有主动斜齿轮28，且移动螺纹杆21上设置有与主动斜齿轮28相啮合的从动斜齿轮27。
在本实施例中，所述第一驱动电机7可以采用伺服电机；通过第一驱动电机7即可带动移动螺纹杆21转动，从而通过移动螺纹杆21即可带动连接块24在水平方向上运动，进而通过连接块24即可带动发射端29在水平方向上进行工作位置的调节作业。
在本发明的一个实施例中，请参阅图2、图6和图7，所述反射板19一端通过滑块20与所述导光箱体2之间滑动连接，所述反射板19与所述滑块20之间通过连接轴49转动连接，所述反射板19另一端与所述导光箱体2之间通过立板14连接，所述反射板19另一端与所述立板14之间通过滑动套48滑动连接，所述导光箱体2上还设置有用于驱动所述滑动套48移动的电动伸缩杆18。
在本实施例中，通过电动伸缩杆18即可带动滑动套48在立板14上滑动，从而通过滑动套48即可实现对反射板19工作角度的调节处理。
在本发明的一个实施例中，请参阅图2，所述发射端29包括安装板26、发射器25以及球透镜22，所述安装板26与所述连接块24固定连接，所述发射器25设置于所述安装板26上，所述球透镜22与所述安装板26之间通过调节滑块23滑动连接。
在本发明的一个实施例中，请参阅图2和图3，所述接收端30包括接收器41、聚焦透镜42以及支架43，所述接收器41与所述固定环40相连接，且固定环40上还设置有用于对接收器41进行固定的固定块45，所述固定块45与所述固定环40之间通过调节杆44连接，所述聚焦透镜42通过支架43安装在所述接收器41上。
在本发明的一个实施例中，请参阅图1，所述导光箱体2上还分别设置有通风窗3和观察窗5。
在本实施例中，通过通风窗3便于实现导光箱体2内通风，且通风窗3上还设置有防尘网，通过观察窗5便于观察。
在本发明的一个实施例中，请参阅图1，所述基座1上还安装固定有至少一组滤震脚垫6。
在本实施例中，通过滤震脚垫6便于实现对导光组件的稳定支撑。
在本发明的一个实施例中，请参阅图1，所述导光箱体2上还安装有连接端口4，用于实现发射端29、接收端30与外界设备的连接。
在本发明的一个实施例中，请参阅图2，所述支撑板9上还设置有用于对发射端29、接收端30、第一驱动电机7、第二驱动电机15、电动伸缩杆18、第二驱动单元34、第三驱动单元35以及第一驱动单元36进行控制的控制模块12，所述控制模块12采用现有公开技术即可，且控制模块12与发射端29、接收端30、第一驱动电机7、第二驱动电机15、电动伸缩杆18、第二驱动单元34、第三驱动单元35以及第一驱动单元36的型号以及电性连接方式不作具体限定，使用时可根据实际情况设置。
工作原理：通过发射端29、反射板19以及接收端30之间的相互配合设置即可实现即可完成平面波挡光过程，通过提升机构即可实现对接收端30工作高度的调节处理，通过第二驱动单元34、第三驱动单元35以及第一驱动单元36即可带动第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33运动，通过第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33中任一组单独工作即可实现对接收端30工作角度的调节处理，通过第三调节件31、第二调节件32以及第一调节件33同时工作即可带动接收端30在水平方向上转动，从而便于在导光过程中实现接收端30与反射板19上反射光线的对准操作，提高耦合效率，通过移动组件便于带动发射端29在导光箱体2内移动，从而实现对发射端29工作位置的调节处理，从而方便进行对准操作，通过电动伸缩杆18即可带动反射板19在立板14上移动，从而实现对反射板19工作角度的调节处理。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高耦合效率的平面波导光组件，包括基座(1)以及位于基座(1)上的导光箱体(2)，其特征在于：所述导光箱体(2)内分别设置有发射端(29)、接收端(30)以及反射板(19)，所述导光箱体(2)内还设置有提升机构，且提升机构与所述接收端(30)之间通过调节组件连接；
所述导光箱体(2)上还设置有用于调节发射端(29)工作位置的移动组件，所述调节组件包括连接板(13)、支撑轴(37)、第三调节件(31)、第二调节件(32)、第一调节件(33)以及固定环(40)；
所述连接板(13)与所述提升机构相连接，支撑轴(37)安装固定在连接板(13)上，所述第三调节件(31)、第二调节件(32)以及第一调节件(33)的一端依次转动安装在所述支撑轴(37)上，且第三调节件(31)、第二调节件(32)以及第一调节件(33)的另一端均与所述固定环(40)转动连接，所述连接板(13)上还设置有用于分别带动所述第三调节件(31)、第二调节件(32)以及第一调节件(33)运动的第三驱动单元(35)、第二驱动单元(34)以及第一驱动单元(36)，所述接收端(30)与所述固定环(40)之间可拆卸安装。
2.根据权利要求1所述的高耦合效率的平面波导光组件，其特征在于，所述第三调节件(31)、第二调节件(32)以及第一调节件(33)结构相同，且第三调节件(31)、第二调节件(32)以及第一调节件(33)之间相互独立，所述第三调节件(31)、第二调节件(32)以及第一调节件(33)均包括转管(46)、齿轮(47)、第一支撑杆(38)以及第二支撑杆(39)，所述齿轮(47)转动安装在所述支撑轴(37)上，转管(46)与所述齿轮(47)之间固定连接，所述第一支撑杆(38)安装固定在所述转管(46)上，所述第二支撑杆(39)两端分别与所述第一支撑杆(38)和所述固定环(40)转动连接。
3.根据权利要求1所述的高耦合效率的平面波导光组件，其特征在于，所述第三驱动单元(35)、第二驱动单元(34)以及第一驱动单元(36)结构相同，且第三驱动单元(35)、第二驱动单元(34)以及第一驱动单元(36)均包括转动电机以及设置于转动电机输出轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述齿轮(47)啮合连接。
4.根据权利要求1所述的高耦合效率的平面波导光组件，其特征在于，所述提升机构包括提升螺纹杆(8)、支撑板(9)以及第二驱动电机(15)，所述提升螺纹杆(8)在所述导光箱体(2)内对称设置多组，且提升螺纹杆(8)与所述支撑板(9)之间螺纹连接，支撑板(9)与所述调节组件相连接，所述第二驱动电机(15)的输出轴上还安装固定有主动直齿轮(16)，且提升螺纹杆(8)上设置有与主动直齿轮(16)相啮合的从动直齿轮(17)，多组所述提升螺纹杆(8)上均安装固定有带轮(10)，且带轮(10)之间通过传动带(11)连接。
5.根据权利要求1所述的高耦合效率的平面波导光组件，其特征在于，所述移动组件包括移动螺纹杆(21)、连接块(24)以及第一驱动电机(7)，所述移动螺纹杆(21)与所述导光箱体(2)之间转动连接，连接块(24)用于所述移动螺纹杆(21)与所述发射端(29)之间的连接，且连接块(24)与所述移动螺纹杆(21)之间螺纹连接，所述第一驱动电机(7)的输出轴上还安装固定有主动斜齿轮(28)，且移动螺纹杆(21)上设置有与主动斜齿轮(28)相啮合的从动斜齿轮(27)。
6.根据权利要求1所述的高耦合效率的平面波导光组件，其特征在于，所述反射板(19)一端通过滑块(20)与所述导光箱体(2)之间滑动连接，所述反射板(19)与所述滑块(20)之间通过连接轴(49)转动连接，所述反射板(19)另一端与所述导光箱体(2)之间通过立板(14)连接，所述反射板(19)另一端与所述立板(14)之间通过滑动套(48)滑动连接，所述导光箱体(2)上还设置有用于驱动所述滑动套(48)移动的电动伸缩杆(18)。
7.根据权利要求1所述的高耦合效率的平面波导光组件，其特征在于，所述发射端(29)包括安装板(26)、发射器(25)以及球透镜(22)，所述安装板(26)与所述连接块(24)固定连接，所述发射器(25)设置于所述安装板(26)上，所述球透镜(22)与所述安装板(26)之间通过调节滑块(23)滑动连接。
8.根据权利要求1所述的高耦合效率的平面波导光组件，其特征在于，所述接收端(30)包括接收器(41)、聚焦透镜(42)以及支架(43)，所述接收器(41)与所述固定环(40)相连接，且固定环(40)上还设置有用于对接收器(41)进行固定的固定块(45)，所述固定块(45)与所述固定环(40)之间通过调节杆(44)连接，所述聚焦透镜(42)通过支架(43)安装在所述接收器(41)上。
9.根据权利要求1所述的高耦合效率的平面波导光组件，其特征在于，所述导光箱体(2)上还分别设置有通风窗(3)和观察窗(5)。
10.根据权利要求1所述的高耦合效率的平面波导光组件，其特征在于，所述导光箱体(2)上还安装有连接端口(4)，用于实现发射端(29)、接收端(30)与外界设备的连接。
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