CN115712178A - 一种双透镜系统的光发射次模块的耦合方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光通信技术领域，涉及一种双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，先将激光器、隔离器、光纤适配器进行无源固定，然后将会聚透镜在X轴方向的位置固定，并在有源环境下对会聚透镜Y轴、Z轴方向的位置进行预固定，之后在有源环境下对准直透镜X轴、Y轴、Z轴方向的位置进行预固定，接着将会聚透镜沿Y轴正方向、Y轴反方向、Z轴正方向、Z轴反方向移动，并对应调整准直透镜的位置使从光纤适配器输出的光功率达到最大，从而确定会聚透镜的位置并固定，之后调整准直透镜的位置使光功率达到最大后固定，进而完成耦合。通过该耦合方式可以降低激光器、光纤适配器的位置偏差的影响，提高产品的耦合效率。

Description

一种双透镜系统的光发射次模块的耦合方法

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种双透镜系统的光发射次模块的耦合方法。

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、会聚透镜和光纤适配器，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。

传统耦合方式的主要步骤如下：

1)先粘贴激光器，装配光纤适配器，并通过金丝键合将激光器跟PCB板连接好，给激光器上电点亮激光器；

2)固定会聚透镜离光纤适配器的距离并调整另外两个方向的位置使光纤适配器出来的光达到最大，然后用胶水固定会聚透镜的位置；

3)吸取一个准直透镜调整准直透镜在三个方向的位置使光纤适配器出来的光达到最大，然后用胶水固定准直透镜的位置。

但是这种传统的耦合方式激光器的贴片位置偏差以及激光器贴片的角度偏差都会导致会聚透镜耦合时的位置出现偏差，从而导致耦合效率降低，甚至出现耦合失败的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，包括如下步骤：

S1、将激光器、隔离器、光纤适配器固定好后，给激光器上电点亮激光器；

S2、将会聚透镜在X轴方向的位置固定在离光纤适配器距离为f的位置处，然后调整会聚透镜在Y轴、Z轴两个方向的位置使从光纤适配器输出的光功率达到最大；

S3、将准直透镜放在激光器与会聚透镜之间，调整准直透镜在X轴、Y轴、Z轴三个方向的位置使从光纤适配器输出的光功率达到最大并计下此时的光功率值P0；

S4、将会聚透镜沿Y轴正方向移动一定的距离d，然后重新调整准直透镜的位置并使从光纤适配器输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P1，并比较P1与P0的大小；

若P1显著大于P0，则返回步骤S4，并同时用P1的值刷新P0的值；若P1显著小于P0，则跳转到步骤S5，并同时用P1的值刷新P0的值；若P1跟P0接近，则跳转到步骤S6；

S5、将会聚透镜沿Y轴反方向移动一定的距离d，然后重新调整准直透镜的位置并使从光纤适配器输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P1，并判断P1是否显著大于P0，若是则返回步骤S5，并同时用P1的值刷新P0的值；若否则跳转到步骤S6；

S6、将会聚透镜沿Z轴正方向移动一定的距离，然后重新调整准直透镜的位置并使从光纤适配器输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P2，并比较P2与P1的大小；

若P2显著大于P1，则返回步骤S6，并同时用P2的值刷新P1的值；若P2显著小于P1，则跳转到步骤S7，并同时用P2的值刷新P1的值；若P2跟P1接近，则跳转到步骤S8；

S7、将会聚透镜沿Z轴反方向移动一定的距离，然后重新调整准直透镜的位置并使从光纤适配器输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P2，并判断P2是否显著大于P1，若是则返回步骤S7，若否则跳转到步骤S8；

S8、记录此时会聚透镜的位置，并固定会聚透镜的位置；

S9、通过监控光纤适配器出来的光功率，调整准直透镜的位置使光功率达到最大，然后固定准直透镜的位置；

S10、完成耦合并将做好的产品进一步烘烤固化。

进一步地，步骤S1中，将光纤适配器的出光口一端通过单模光纤与光功率计连接，通过光功率计检测从光纤适配器输出的光功率。

进一步地，步骤S2中，会聚透镜X轴方向的位置与光纤适配器之间的距离f为会聚透镜的焦距。

进一步地，步骤S4-S7中，当光功率增加大于1％定义为显著大于，当光功率减少超过1％定义为显著小于，当光功率变化的绝对值小于或等于1％定义为接近。

进一步地，步骤S8中，给会聚透镜点UV胶并UV固化固定会聚透镜的位置。

进一步地，步骤S9中，给准直透镜点UV胶，并在调整准直透镜的位置使光功率达到最大后，将准直透镜沿Y轴正向上抬一个预定的高度，再UV固化固定准直透镜的位置。

更进一步地，准直透镜沿Y轴正向上抬的高度为0.5～0.7μm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明先将激光器、隔离器、光纤适配器进行无源固定，然后将会聚透镜在X轴方向的位置固定，并在有源环境下对会聚透镜Y轴、Z轴方向的位置进行预固定，之后在有源环境下对准直透镜X轴、Y轴、Z轴方向的位置进行预固定，接着将会聚透镜沿Y轴正方向、Y轴反方向、Z轴正方向、Z轴反方向移动，并对应调整准直透镜的位置并使从光纤适配器输出的光功率达到最大，从而确定会聚透镜的位置并固定，之后调整准直透镜的位置使光功率达到最大后固定，进而完成耦合，能大大降低激光器位置偏差、角度偏差导致的会聚透镜耦合位置偏差带来的影响，提升耦合效率，彻底避免出现耦合失败的问题的发生。

(2)本发明在给准直透镜点UV胶，调整准直透镜的位置使光功率达到最大时，将准直透镜沿Y轴正向上抬一个预定的高度，再UV固化固定准直透镜的位置，可以补偿胶水UV固化后热固化胶水的收缩量，保证经下一步的烘烤固化后准直透镜正好固定在光纤适配器输出的光功率最大的位置处。

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为典型的单路双透镜系统；

图2为本发明实施例提供的双透镜系统的移动方向定义图；

图3为本发明实施例提供的双透镜系统的光发射次模块的耦合方法的流程图；

图中：1、激光器；2、准直透镜；3、会聚透镜；4、隔离器；5、光纤适配器；6、器件壳体。

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。

如图2-图3所示，本实施例提供一种双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，包括如下步骤：

S1、将激光器1、隔离器4、光纤适配器5预先固定在器件壳体6上，并通过金丝键合将激光器1与器件壳体6上的打线焊盘连接，然后给激光器1上电点亮激光器1，将光纤适配器5的出光口一端通过单模光纤与光功率计连接，通过光功率计监控从光纤适配器5输出的光功率；

S2、吸取一个会聚透镜3，将会聚透镜3在X轴方向的位置固定在离光纤适配器5一定距离的位置处，具体地，在X轴方向上会聚透镜3与光纤适配器5之间的距离为会聚透镜3的焦距，然后调整会聚透镜3在Y轴、Z轴两个方向的位置使从光纤适配器5输出的光功率达到最大；

S3、吸取一个准直透镜2，将准直透镜2放在激光器1与会聚透镜3之间，调整准直透镜2在X轴、Y轴、Z轴三个方向的位置使从光纤适配器5输出的光功率达到最大并计下此时的光功率值P0；

S4、将会聚透镜3沿Y轴正方向移动一定的距离d(d为会聚透镜移动的步进)，然后重新调整准直透镜2的位置并使从光纤适配器5输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P1，并比较P1与P0的大小；

若P1显著大于P0，则返回步骤S4，并同时用P1的值刷新P0的值；若P1显著小于P0，则跳转到步骤S5，并同时用P1的值刷新P0的值；若P1跟P0接近，则跳转到步骤S6；

S5、将会聚透镜3沿Y轴反方向移动一定的距离d，然后重新调整准直透镜2的位置并使从光纤适配器5输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P1，并判断P1是否显著大于P0，若是则返回步骤S5，并同时用P1值刷新P0的值，若否则跳转到步骤S6；

S6、将会聚透镜3沿Z轴正方向移动一定的距离d，然后重新调整准直透镜2的位置并使从光纤适配器5输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P2，并比较P2与P1的大小；

若P2显著大于P1，则返回步骤S6，并同时用P2的值刷新P1的值；若P2显著小于P1，则跳转到步骤S7，并同时用P2的值刷新P1的值；若P2跟P1接近，则跳转到步骤S8；

S7、将会聚透镜3沿Z轴反方向移动一定的距离d，然后重新调整准直透镜2的位置并使从光纤适配器5输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P2，并判断P2是否显著大于P1，若P2显著大于P1，则返回步骤S7，并同时用P2值刷新P1值，若否则跳转到步骤S8；

S8、记录此时会聚透镜3的位置，给会聚透镜3点UV胶并UV固化固定会聚透镜3的位置；

S9、给准直透镜2点UV胶，通过监控光纤适配器5出来的光功率，调整准直透镜2的位置使光功率达到最大，然后将准直透镜2沿Y轴正向上抬一个预定的高度，再UV固化固定准直透镜2的位置；具体地，准直透镜沿Y轴正向上抬的高度为0.5～0.7μm，优化地为0.6μm，用于补偿胶水UV固化后热固化胶水的收缩量，保证经下一步的烘烤固化后准直透镜2正好固定在光纤适配器5输出的光功率最大的位置处；

S10、完成耦合并将做好的产品放入烤箱中进一步烘烤固化。

以上的步骤S4-S7中，当光功率增加大于1％定义为显著大于，当光功率减小超过1％定义为显著小于，当光功率变化的绝对值小于或等于1％定义为接近。

以上的步骤S4-S7中，会聚透镜3每次移动的距离d为会聚透镜3移动的步进，一般为1-2μm，且每个步骤中的步进可以不相同。

本实施例先将激光器1、隔离器4、光纤适配器5进行无源固定，然后将会聚透镜3在X轴方向的位置固定，并在有源环境下对会聚透镜3在Y轴、Z轴方向的位置进行预固定，之后在有源环境下对准直透镜2在X轴、Y轴、Z轴方向的位置进行预固定，接着将会聚透镜3依次沿Y轴正方向、Y轴反方向、Z轴正方向、Z轴反方向移动，并对应调整准直透镜2的位置并使从光纤适配器5输出的光功率达到最大，从而确定会聚透镜3的位置并固定，之后调整准直透镜2的位置使光功率达到最大后固定，进而完成耦合，能大大降低激光器位置偏差、角度偏差导致的会聚透镜耦合位置偏差带来的影响，提升耦合效率，彻底避免出现耦合失败的问题的发生。

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 (7)

1.一种双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将激光器、隔离器、光纤适配器固定好后，给激光器上电点亮激光器；

S2、将会聚透镜在X轴方向的位置固定在离光纤适配器距离为f的位置处，然后调整会聚透镜在Y轴、Z轴两个方向的位置使从光纤适配器输出的光功率达到最大；

S3、将准直透镜放在激光器与会聚透镜之间，调整准直透镜在X轴、Y轴、Z轴三个方向的位置使从光纤适配器输出的光功率达到最大并计下此时的光功率值P0；

S4、将会聚透镜沿Y轴正方向移动一定的距离，然后重新调整准直透镜的位置并使从光纤适配器输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P1，并比较P1与P0的大小；

若P1显著大于P0，则返回步骤S4，并同时用P1的值刷新P0的值；若P1显著小于P0，则跳转到步骤S5，并同时用P1的值刷新P0的值；若P1跟P0接近，则跳转到步骤S6；

S5、将会聚透镜沿Y轴反方向移动一定的距离，然后重新调整准直透镜的位置并使从光纤适配器输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P1，并判断P1是否显著大于P0，若是则返回步骤S5，并同时用P1的值刷新P0的值；若否则跳转到步骤S6；

S6、将会聚透镜沿Z轴正方向移动一定的距离，然后重新调整准直透镜的位置并使从光纤适配器输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P2，并比较P2与P1的大小；

若P2显著大于P1，则返回步骤S6，并同时用P2的值刷新P1的值；若P2显著小于P1，则跳转到步骤S7，并同时用P2的值刷新P1的值；若P2跟P1接近，则跳转到步骤S8；

S7、将会聚透镜沿Z轴反方向移动一定的距离，然后重新调整准直透镜的位置并使从光纤适配器输出的光功率达到最大，记录此时的光功率值P2，并判断P2是否显著大于P1，若是则返回步骤S7，若否则跳转到步骤S8；

S8、记录此时会聚透镜的位置，并固定会聚透镜的位置；

S9、通过监控光纤适配器出来的光功率，调整准直透镜的位置使光功率达到最大，然后固定准直透镜的位置；

S10、完成耦合并将做好的产品进一步烘烤固化。

2.如权利要求1所述的双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，其特征在于：步骤S1中，将光纤适配器的出光口一端通过单模光纤与光功率计连接，通过光功率计检测从光纤适配器输出的光功率。

3.如权利要求1所述的双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，其特征在于：步骤S2中，会聚透镜X轴方向的位置与光纤适配器之间的距离f为会聚透镜的焦距。

4.如权利要求1所述的双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，其特征在于：步骤S4-S7中，当光功率增加大于1％定义为显著大于，当光功率减少超过1％定义为显著小于，当光功率变化的绝对值小于或等于1％定义为接近。

5.如权利要求1所述的双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，其特征在于：步骤S8中，给会聚透镜点UV胶并UV固化固定会聚透镜的位置。

6.如权利要求1所述的双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，其特征在于：步骤S9中，给准直透镜点UV胶，并在调整准直透镜的位置使光功率达到最大后，将准直透镜沿Y轴正向上抬一个预定的高度，再UV固化固定准直透镜的位置。

7.如权利要求6所述的双透镜系统的光发射次模块的耦合方法，其特征在于：

准直透镜沿Y轴正向上抬的高度为0.5～0.7μm。

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