CN117761844A - 光引擎、光模块及适用于光芯片耦合的光学系统和fa结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光引擎、光模块及适用于光芯片耦合的光学系统和FA结构，该光引擎包括沿光路依次设置的激光器、准直透镜、会聚透镜、隔离器以及光芯片，准直透镜用于对激光器发射的激光进行准直；会聚透镜用于对准直透镜的出射光进行会聚,会聚透镜的出射光经隔离器后耦合进光芯片的入光耦合器，光芯片的出光耦合器与FA结构的光纤阵列耦合。FA结构包括光纤阵列和尾纤，尾纤采用单模光纤，光纤阵列采用小模光纤，尾纤的单模光纤与光纤阵列的小模光纤熔接，光纤阵列的小模光纤端面镀56nm～60nm增透膜。本发明提高了光引擎的整体系统耦合效率，在满足较高耦合效率的前提下大大缩减整个光引擎的长度，且大大提升了硅光方案模块的出光功率、回损等性能。

Description

光引擎、光模块及适用于光芯片耦合的光学系统和FA结构

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种光引擎、光模块及适用于光芯片耦合的光学系统和FA结构。

背景技术

近年来随着光模块在光通信领域的不断发展，以光子为载体的微纳米量级信息器件集成技术竞相得到关注并逐渐应用于实际生活场景，而光芯片的高精度优化集成为其它光器件的微型化及高性能化设计、空间放置提供了更多的可能性，其中如何利用光波导收集外界自由空间光束信息成为领域里各专家的核心探索方向之一，即基于模场适配的高效率光耦合技术。

根据光芯片内部集成器件的设计概念，为实现多通道信息传输、降低硅衬底集成难度及提高光耦合效率，光芯片一般会通过MMI达到一分四、一分八等类似的分光形式，直接决定着激光器的功率选用，并在芯片上设计不同类型的端面耦合器、模斑转换器来减少空间中的耦合损耗，但模场失配带来的损耗依旧不可忽视，其中尤以光通信用光纤与光芯片模斑直径因尺寸不匹配导致的损耗最为严重。

经过光芯片波导传输、内部调制器处理后的光束还需为外界接收，一般采用板上芯片封装方案(Chip on Board)，用光纤阵列(Fiber Array，简称FA)的形式对多通道光芯片的端面耦合器进行水平耦合，但由于光通信领域里中长距离传输采用的一般是单模光纤，其NA在0.11～0.14，从而导致作为与光芯片耦合器水平耦合的FA的光接收范围有限，再加上模场匹配原则的约束，光线之间的轴线对准一致是耦合工作的前提，这些因素归总起来引起的能量损耗一直是光学开发前期的重要讨论课题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种光引擎、光模块及适用于光芯片耦合的光学系统和FA结构。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种适用于硅光芯片耦合的光学系统，包括设置在激光器与光芯片之间的准直透镜和会聚透镜，所述准直透镜用于对激光器发射的激光进行准直，所述会聚透镜用于对准直透镜的出射光进行会聚。

在一些实施例中，所述准直透镜的数值孔径NA∈(0.5,0.65)；

或/和，所述准直透镜的厚度t∈(0.7,0.84)mm；

或/和，所述会聚透镜的数值孔径NA∈(0.17,0.2)；

或/和，所述会聚透镜的厚度t∈(0.62,0.75)mm；

或/和，激光器远场发散角所对应的NA始终小于准直透镜的入射面对应的NA；

或/和，所述准直透镜的入射面为第一非球面，所述准直透镜的出射面为第二非球面，第一非球面的曲率半径为(1.416±3％)mm，第二非球面的曲率半径为(-0.503±3％)mm，第一非球面的圆锥系数为-38.671，第二非球面的圆锥系数为-1.769；所述会聚透镜的入射面为第三非球面，所述会聚透镜的出射面为第四非球面，第三非球面的曲率半径为(1.194±3％)mm，第四非球面的曲率半径为(-6.417±3％)mm，第三非球面的圆锥系数为-0.825，第四非球面的圆锥系数为18.635。

在一些实施例中，所述准直透镜的数值孔径NA为0.6，会聚透镜的数值孔径NA为0.17。

本发明的适用于硅光芯片耦合的光学系统还包括位于会聚透镜与光芯片之间的隔离器，会聚透镜的出射光经隔离器后耦合进光芯片的入光耦合器。

本发明还公开了一种适用于硅光芯片耦合的FA结构，包括光纤阵列和尾纤，尾纤采用单模光纤，所述光纤阵列采用小模光纤，尾纤的单模光纤与光纤阵列的小模光纤熔接，所述光纤阵列的光纤端面镀增透膜。

在一些实施例中，小模光纤采用高数值孔径光纤；

或/和，增透膜的膜层厚度与工作波长应用范围呈正相关；

或/和，增透膜的膜层厚度为56nm～60nm，工作波长在1304.5nm～1317.5nm。

在一些实施例中，小模光纤的数值孔径为0.28。

在一些实施例中，所述光纤阵列的光纤端面与竖直面之间设有夹角，形成上端前倾8°±0.1°斜面。

在一些实施例中，小模光纤固定在V槽基板与下盖板之间，下盖板靠近光芯片的端面与光纤阵列的光纤端面之间设有沿第一方向的水平间距L，第一方向与激光器的激光发射方向平行，水平间距L的最小值为0.28～0.31mm。

本发明还公开了一种光引擎，包括光芯片、激光器以及如上所述的FA结构，所述光芯片的入光耦合器与激光器之间设有如上所述的光学系统，所述光芯片的出光耦合器与FA结构的光纤阵列耦合。

在一些实施例中，激光器、准直透镜、会聚透镜、隔离器、光芯片以及FA结构均安装在基板上，激光器发光端面、光芯片的入光耦合器二者的中心线间距在0.01mm～0.015mm。

本发明还公开了一种光模块，采用了如上所述的光引擎。

本发明至少具有如下有益效果：本发明设计的双透镜光学系统，可适用于光通信领域中快慢轴发散角18°～27°@FWHM的DFB激光器，光学仿真耦合效率83％～96％，实际应用耦合效率可达到90％左右,同时在满足较高耦合效率的前提下大大缩减整个光引擎的长度，其光路长度最短仅为3.7mm，不仅降低了钨铜基板、Fiber array的制作加工成本，而且为PCBA前期的数字模拟电路设计走线布局腾出大量的空间。

本发明还提出一种特殊化设计并实际应用的镀膜型小模FA，不仅兼容光芯片Output端单模、小模耦合器的两种结构设计，端面耦合效率相比于业界常规使用的单模FA更高，同时由于光纤端面镀膜的缘故，解决了单模光纤与小模光纤熔纤处的低回损现象，镀膜后的实际回损与单模光纤无二，大大提升了硅光方案模块的出光功率、回损等性能。

由于硅晶圆在切割后，一般会留有20um～40um的切割凹槽，对应地，FA光纤端面与芯片耦合器波导存在这样的gap，会发生6dB～8dB的损耗，因此本结构将下盖板会回退0.3mm，上盖板与光纤在制作过程中同时研磨成上下斜8°，不仅保证了光纤与耦合器波导充分接触，大约只有5um以内的gap，耦合效率在70％左右，而且由于增透膜的作用，模块级的回损最终在35dB～40dB。

附图说明

图1为本发明一种实施例提供的适用于硅光芯片耦合的光学系统的结构示意图；

图2为物理光学耦合效率分析图；

图3为点列图，用于分析到达接收面的光斑情况，主要分析经过透镜系统的光斑是否在衍射极限以内，光线分布情况；

图4为本发明一种实施例提供的适用于硅光芯片耦合的光学系统的光路示意图；

图5为经隔离器偏折后光线到达像面的放大图，主要对LD、芯片贴片工作进行指导；

图6为本发明一种实施例提供的适用于硅光芯片耦合的FA结构与光芯片出光耦合器耦合的示意图；

图7为两种结构的FA与两种结构出光耦合器的耦合数据情况的对比图；

图8为本发明一种实施例提供的光引擎的结构示意图；

图9为本发明一种实施例提供的FA结构的示意图；

图10为镀膜前后小模FA阵列的回损值对比图；

图11为双透镜系统重要光学参数表的一种示意图。

附图中，1为基板，2为光芯片，2a为入光耦合器，2b为光芯片出光耦合器，3为准直透镜，4为会聚透镜，5为激光器，6为隔离器，7为光纤阵列，71为V槽基板，72为下盖板，73为小模光纤，74为斜面，8为尾纤。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述目标的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分并没有都按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

本发明公开涉及光通信领域里光模块中硅光芯片与激光二极管耦合技术，其中涉及一种DFB激光器高斯光束进入硅光芯片单模、小模耦合器的双透镜高效率耦合、隔离器装配抗反射兼容性系统，能够根据光芯片模斑转换器(耦合器)参数，合理调配系统长度、器件间工作距离，并通过芯片内部调制后采用特殊结构的Fiber Array对出光耦合器的波导进行端面耦合，提高耦合效率及模块抗反射性能，可满足光纤通信领域集成光芯片技术的相关技术要求。

实施例一

如图1所示，本实施例公开了一种适用于硅光芯片耦合的光学系统，包括设置在激光器5与光芯片2之间的准直透镜3和会聚透镜4，所述准直透镜3用于对激光器发射的激光进行准直，所述会聚透镜4用于对准直透镜的出射光进行会聚。

本发明的适用于硅光芯片耦合的光学系统还包括位于会聚透镜与光芯片之间的隔离器6，会聚透镜4的出射光经隔离器6后耦合进光芯片2的入光耦合器2a。隔离器：允许单向光通过，提供抗反射性能，隔离度35dB,正向插损低，减少信号的干扰，保证光线传播安全性。激光器、准直透镜、会聚透镜、隔离器以及光芯片沿光路依次设置。

在一些实施例中，所述准直透镜3的数值孔径NA∈(0.5,0.65)，所述准直透镜3的厚度t∈(0.7,0.84)mm；所述会聚透镜4的数值孔径NA∈(0.17,0.2)；所述会聚透镜4的厚度t∈(0.62,0.75)mm。

在一些实施例中，激光器远场发散角所对应的NA始终小于准直透镜的入射面对应的NA。

在一些实施例中，所述准直透镜包括透镜基体，所述透镜基体的一面设有入射面，所述透镜基体的另一面设有出射面。光从准直透镜的入射面入射，从准直透镜的出射面出射。所述会聚透镜包括透镜基体，所述会聚透镜的一面设有入射面，所述会聚透镜的另一面设有出射面。光从会聚透镜的入射面入射，从会聚透镜的出射面出射。

所述准直透镜的入射面为第一非球面，所述准直透镜的出射面为第二非球面，第一非球面的曲率半径为(1.416±3％)mm，第二非球面的曲率半径为(-0.503±3％)mm，第一非球面的圆锥系数为-38.671，第二非球面的圆锥系数为-1.769；所述会聚透镜的入射面为第三非球面，所述会聚透镜的出射面为第四非球面，第三非球面的曲率半径为(1.194±3％)mm，第四非球面的曲率半径为(-6.417±3％)mm，第三非球面的圆锥系数为-0.825，第四非球面的圆锥系数为18.635。

在优化过程中，为了校正球差，改善像质，使光斑束腰更贴近与接收面，因此给予准直透镜和会聚透镜合适的非球系数，最高到6阶，让更多的光线能量集中于一点。

上述硅光方案采用外置激光器、双透镜系统、光芯片耦合器结构，需要尽可能将高斯光束的束腰W0通过透镜系统缩小其尺寸，使其能量集中化的同时，又满足芯片耦合器的模场半径，但由于激光器快慢轴的发散角θ本身存在差异，并且随着电流的增加，发散角θ亦会有相应的变化范围，束腰W0也随之变化，所以双透镜的设计需要考虑模场适配、合理性NA设计、离焦量及球差校正等因素。

本发明的上光端Lens系统的工作原理分析如下：

针对发散角(fast axis 22°～27°，slow axis 18°～22°，FWHM)的DFB激光器与硅光芯片耦合器2a的模场参数(单模模场9.2um，小模模场4.8um)，使用光学仿真软件进行容差分析，确定耦合效率最佳情况下的系统长度、器件之间工作距离及光轴方向的中心偏差，再进行封装工作，如图1所示。

本发明设计的准直透镜3的数值孔径NA值∈(0.5,0.65)，其厚度t∈

(0.7,0.84)mm，可以满足光通信市场绝大多数激光器的快慢轴发散角，即激光器远场发散角所对应的NA始终小于第一颗透镜第一面对应的NA，在准直整形阶段会收纳更多的光线，避免能量散失，会聚透镜4NA∈(0.17,0.2)，t∈

(0.62,0.75)mm,实际开模后使用的准直透镜3NA0.6、会聚透镜4NA0.17,激光器5通过光学系统到芯片入光耦合器2a的光耦合效率可在83％～96％，若光芯片入光(Input)耦合器采用单模结构，即模场直径约为9.2um，耦合效率高达94％。Input采用小模耦合器，本发明的光芯片的波导X Y向模场直径为4.7um、4.8um，调整各器件间的工作距离后耦合效率大概在91％～92％左右，如图2所示，其中经光发射组件的光斑束腰直径X、Y方向分别为6.4um、5.3um。使用银胶将激光器、光芯片、隔离器根据仿真容差数据贴装在钨铜基板上，为确保光路、透镜耦合的公差稳定性以及50um～70um的胶水厚度，基板承载光学系统的部位在厚度上机加工容差需为±0.01mm，且依据光路仿真及隔离器对光线传播的偏折作用，贴装过程中激光器发光端面、硅光芯片入光耦合器二者的中心线间距需在0.01mm～0.015mm，以确保从光组件出射的光经隔离器偏折后能够正常进入入光耦合器，光路如图4、图5所示，lens点胶过程中采用CTE热膨胀系数低、线性收缩率小于0.25％、光热固化时间短的紫外光学胶水，保证lens在胶水固化、烘烤阶段所发生的的位移偏差在耦合容差范围内，确保系统上光端耦合效率正常。

本发明针对双透镜光学模型开展的优化工作主要是通过在POP设置不同接收端的光学参数(如高斯角θ、束腰半径ω₀)来进行迭代优化，其中相关函数的使用是为优化核心操作，主要是像面光斑大小、像差光线约束、系统长度、系统耦合效率等操作数的合理控制与定义，将透镜的曲率半径、厚度、圆锥系数K、非球系数以及器件间的工作距离等关键光学参数设为变量，开展一系列迭代优化，其中在一定工作长度下针对光斑优化的变量为透镜厚度、器件工作距离，通过优化曲率半径矫正像差，利用圆锥系数K、非球系数来改善面型，前期可先在点列图及质心前提下初步优化光斑大小，本发明设计的准直透镜出射的RMS光斑半径大约0.289mm，调整准直透镜来实现比较好的准直效果，减少光线能量损失，再通过会聚透镜进一步聚焦缩小光斑，为减少软件优化时间，编写程序算法联动光学软件来实现二次光学开发，观察赛德尔系数分析球差、慧差等像差是否得以合理矫正，借由spot图可大致评估衍射情况下的经过光发射组件到达像面的光斑形状以及是否在衍射极限以内，尤其是经过隔离器偏折后的光线传播，可直接知悉offset以及聚焦图像的大小，如图3所示，经隔离器偏折后，聚焦点离主光轴像面顶点41um，虽然依旧存在球差，但整体光线能量在衍射极限内。本发明公开已设计并优化好的双透镜系统重要光学参数，如图11所示。

实施例二

参见图6，本发明还公开了一种适用于硅光芯片耦合的FA结构，包括光纤阵列7和尾纤8，尾纤8采用单模光纤，所述光纤阵列7采用小模光纤，尾纤的单模光纤与光纤阵列的小模光纤熔接，所述光纤阵列的光纤端面(或光纤阵列的整个端面)镀一层增透膜。增透膜的膜层厚度与工作波长应用范围一般呈正相关。本实施例光纤阵列的小模光纤端面(或光纤阵列的耦合端面)镀56nm～60nm的增透膜，工作波长在1304.5nm～1317.5nm。

作为优先方案，小模光纤采用高数值孔径光纤，如UHNA1小模光纤。

在一些实施例中，小模光纤的数值孔径为0.28。

小模光纤73固定在V槽基板71与下盖板72之间。本实施例使用光学胶水将小模光纤裸芯固定V槽基板的V槽里，再使用高精度夹具将下盖板与V槽基板结合。

在一些实施例中，参见图6，所述光纤阵列的光纤端面或光纤阵列的耦合端面(或光纤阵列的整个头端端面)与竖直面之间设有夹角，形成上端前倾(朝向光芯片的一侧为前侧，即图6中的右侧)8°的斜面74，使一部分反射光以一定角度进入光纤包层。光纤阵列的耦合端面为与光芯片耦合的端面。

在一些实施例中，光纤阵列的下盖板的头端端面与光纤阵列的光纤端面之间的最小间距大于光芯片出光耦合器出光侧端面与光芯片端面(图6中的光芯片左侧端面)之间的间距，使光纤端面与耦合器波导的距离尽可能短并且以水平方式对接。

在一些实施例中，下盖板靠近光芯片的端面与光纤阵列的光纤端面之间设有沿第一方向的水平间距L，第一方向与激光器的激光发射方向平行，水平间距L的最小值为0.28～0.31mm。

本发明的下光端Fiber Array(简称FA)耦合系统的工作原理分析如下：光在传输过程中都会有损耗，其中回波损耗是因为传输链路的不连续性，部分信号在传输时反射回信号源所产生的功率损耗，因此将光纤端面研磨成8°，使一部分反射光以一定角度进入光纤包层，提升回损性能，而光纤之间的精密对接，直接决定芯片耦合器与光纤的耦合效率，由于晶圆在切割时，部分芯片的光学耦合器边缘会存在20um～40um切割凹槽,这对于光纤端面耦合来讲会形成至少4dB的功率损耗，且该凹槽重新切割会有损坏光芯片内部集成器件的风险，因此本发明设计的FA不仅光纤端面研磨8°以确保光纤回损，同时FA的下盖板会后退0.3mm，让光纤端面充分与光芯片出光(Output)耦合器接触，保证与其内部的波导达成最佳的模场匹配，如图6所示，其实际耦合效率可在74％～80％。

其次，本发明涉及的硅光芯片耦合器主要有单模与小模两种结构，二者之间的差异主要在于模场直径、发散角不同，由于NA直接与发散角有关系，若出光耦合器的NA过大，会导致边缘光线的能量散失到FA的视场之外，而作为接收的FA，若采用高数值孔径NA的小模FA，会在有效视场内接纳来自光芯片更多的光线能量，以此提高耦合效率，如图7所示为两种结构的FA与两种结构出光耦合器的耦合数据情况，该图使用的一分四光芯片集成单模和小模两种耦合器。

由于验证过程中，FA的制作工艺直接决定多通道光纤端面与光芯片多通道耦合器波导的接触状态，因此对加工过程中的pitch公差精度需十分严格，按照业界FA的制作标准，考虑耦合器波导与光纤耦合容差，V槽基板的V槽与V槽之间的中心pitch公差需保持在±0.0007mm，且纵向V槽间水平间距同样维持在±0.0007mm，以确保多通道光纤参与端面耦合时不会发生光纤间距过大导致的严重损耗，如图9所示。本验证实验耦合过程中的主要问题在CH2与CH4的光纤上，FA在X、Y轴上的pitch公差过大导致横滚角无法正常调整，但通过单通道耦合操作，证明小模FA对两种结构的耦合器的耦合情况差异并不大，分析插损在0.2dB～0.6dB。但使用单模FA耦合下光端。单模与单模之间的耦合效率高于单模与小模，差异在1dB～1.3dB。因此为提高Output的耦合效率以及满足光芯片的模斑转换器设计兼容性，可使用高数值孔径(NA0.28)的小模光纤，同时为提高整个光模块发射端的回损性能，在小模FA的光纤端面镀一层增透(AR)膜以避免因熔纤导致的回损不佳问题，本发明提出并实际应用之后的镀膜型小模MT-FA，尾纤部分为单模光纤，在与高数值孔径小模光纤熔纤后，若不镀膜，光器件回损仅为28dB～32dB,镀膜之后的回损可高达56dB，最小也为41dB，如图10所示，为镀膜前后小模FA的回损值。

实施例三

本发明还公开了一种光引擎，包括光芯片以及如实施例二所述的FA结构，所述光芯片的出光耦合器与FA结构的光纤阵列耦合。

实施例四

本发明还公开了一种光引擎，包括光芯片和激光器，所述光芯片的入光耦合器与激光器之间设有如实施例一所述的光学系统。

实施例五

参见图8，本发明还公开了一种光引擎，包括光芯片、激光器以及如实施例二所述的FA结构，所述光芯片的入光耦合器与激光器之间设有如实施例一所述的光学系统，所述光芯片的出光耦合器与FA结构的光纤阵列耦合。

在一些实施例中，激光器5、准直透镜3、会聚透镜4、隔离器6、光芯片2以及FA结构均安装在基板1上，激光器发光端面、光芯片的入光耦合器二者的中心线间距在0.01mm～0.015mm。

在一些实施例中，所述基板1为钨铜基板。

实施例四

本发明还公开了一种光模块，采用了如实施例三或实施例四或实施例五所述的光引擎。

本申请提供的适用于光芯片耦合器高效率耦合的光学系统及FA结构，可同时有效兼容芯片入光单模耦合器(模场直径9.2um)与小模耦合器(模场直径4.8um)结构，保证激光器通过光学系统进入芯片端面耦合器，通过光学软件分析耦合效率83％～96％，实际应用耦合效率70％～80％。其中并介绍了一种针对光芯片不同模场的出光耦合器，如何正确选用最佳NA的光纤来提升水平耦合效率的分析方法，可直接避免因器件结构、光学参数异常引起的损耗，节约器件试错成本，同时能够给予光芯片模斑转换器设计前期一些可行性建议。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于硅光芯片耦合的光学系统，其特征在于：包括设置在激光器与光芯片之间的准直透镜和会聚透镜，所述准直透镜用于对激光器发射的激光进行准直，所述会聚透镜用于对准直透镜的出射光进行会聚。

2.如权利要求1所述的适用于硅光芯片耦合的光学系统，其特征在于：所述准直透镜的数值孔径NA∈(0.5,0.65)；

或/和，所述准直透镜的厚度t∈(0.7,0.84)mm；

或/和，所述会聚透镜的数值孔径NA∈(0.17,0.2)；

或/和，所述会聚透镜的厚度t∈(0.62,0.75)mm；

或/和，激光器远场发散角所对应的NA始终小于准直透镜的入射面对应的NA；

或/和，所述准直透镜的入射面为第一非球面，所述准直透镜的出射面为第二非球面，第一非球面的曲率半径为(1.416±3％)mm，第二非球面的曲率半径为(-0.503±3％)mm，第一非球面的圆锥系数为-38.671，第二非球面的圆锥系数为-1.769；所述会聚透镜的入射面为第三非球面，所述会聚透镜的出射面为第四非球面，第三非球面的曲率半径为(1.194±3％)mm，第四非球面的曲率半径为(-6.417±3％)mm，第三非球面的圆锥系数为-0.825，第四非球面的圆锥系数为18.635。

3.如权利要求1所述的适用于硅光芯片耦合的光学系统，其特征在于：还包括位于会聚透镜与光芯片之间的隔离器，会聚透镜的出射光经隔离器后耦合进光芯片的入光耦合器。

4.一种适用于硅光芯片耦合的FA结构，其特征在于：包括光纤阵列和尾纤，尾纤采用单模光纤，所述光纤阵列采用小模光纤，尾纤的单模光纤与光纤阵列的小模光纤熔接，所述光纤阵列的光纤端面镀增透膜。

5.如权利要求4所述的适用于硅光芯片耦合的FA结构，其特征在于：小模光纤采用高数值孔径光纤；

或/和，增透膜的膜层厚度与工作波长应用范围呈正相关；

或/和，增透膜的膜层厚度为56nm～60nm，工作波长在1304.5nm～1317.5nm。

6.如权利要求4所述的适用于硅光芯片耦合的FA结构，其特征在于：所述光纤阵列的光纤端面与竖直面之间设有夹角，形成上端前倾7.9°～8.1°斜面。

7.如权利要求6所述的适用于硅光芯片耦合的FA结构，其特征在于：小模光纤固定在V槽基板与下盖板之间，下盖板靠近光芯片的端面与光纤阵列的光纤端面之间设有沿第一方向的水平间距L，第一方向与激光器的激光发射方向平行，水平间距L的最小值为0.28～0.31mm。

8.一种光引擎，其特征在于：包括光芯片、激光器以及如权利要求4至7任一所述的FA结构，所述光芯片的入光耦合器与激光器之间设有如权利要求1至3任一所述的光学系统，所述光芯片的出光耦合器与FA结构的光纤阵列耦合。

9.如权利要求8所述的光引擎，其特征在于：激光器、准直透镜、会聚透镜、隔离器、光芯片以及FA结构均安装在基板上；

或/和，

激光器发光端面、光芯片的入光耦合器二者的中心线间距在0.01mm～0.015mm。

10.一种光模块，其特征在于：采用了如权利要求8所述的光引擎。