[實用新型]一種集成準直微透鏡陣列和二維光纖陣列的光學元件

有效

• 申請號: 201720246886.7
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN206573743U
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 徐建衛
• 申請（專利權）人: 上海矽越光電科技有限公司
• 主分類號: G02B6/32
• 分類號: G02B6/32
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙)31297
• 代理人: 鄧文武

技術領域

本實用新型涉及光纖技術領域，具體涉及一種集成的光學元件，應用于光交換機的集成準直微透鏡陣列和二維光纖陣列的光學元件。

背景技術

全光通信網絡實現的技術核心在于全光交換機。目前以3D-MEMS設計方案的全光交換機得以廣泛推廣。一般其出入光接口的設計方案是制造出的高精度2D光纖陣列和利用模壓或蝕刻制作出準直微透鏡陣列，然后再利用高精度的調整儀器將光纖陣列和準直微透鏡陣列整體對準耦合，從而獲得準直的發射或接收光路。

由于從光纖發射出的光一般按照由光纖的數值孔徑(NA)確定的錐形模式而發散。 (NA=η sin( θ max)，其中η是光纖發射到其中的介質的折射率，而θ max是所述錐形發射模式的半角。）為了降低光纖陣列鏈接到光學系統的損耗，陣列中的光纖所發射的發散光束一般由透鏡準直或重聚焦后耦合到另一個光學系統時，要求微透鏡陣列對齊光纖系統中的每一條，以確保1)光是從每條光纖在陣列中一個精確的已知位置發射的，2)光是從每條光纖以基本相同的角度發射的（即光纖被對齊成彼此基本平行)，3)光是從每條光纖在離準直透鏡基本相同的距離處發射的，4 )每條光纖具有基本相同的數值孔徑。

目前人們已經制造了2D高精度光纖陣列，其間距精度約2μm，出射光平行度2.5mrad,同時也利用模壓或蝕刻制作了2D準直微透鏡陣列，其間距精度約2μm。將準直微透鏡陣列和光纖陣列整體對準封裝，起到光路的準直。但是，光纖陣列和微準直透鏡陣列都存在間距誤差，兩者整體封裝后中心核心就會產生誤差，誤差范圍在0-4μm之間，該誤差造成光路耦合損耗；其次，每一個準直透鏡的焦點都無法同時對應相應的光纖端面而無法出射平行光路；再次，光纖陣列的出光方向不一致也會導致準直后光路無法平行出射。這些原因給光路準直耦合帶來重大的困難，從而導致光損耗較大而無法使用。

公告號CN 202676944U公開了“一種攜帶準直透鏡的二維光纖陣列”，包括多個呈陣列排布的插芯及插裝于插芯內的光纖，光纖延伸至插芯端頭，且光纖與插芯固定密封，每個插芯端頭上均封裝有一微透鏡。通過光纖和獨立的微透鏡一一對應，很好地解決了由于光纖陣列和微透鏡陣列都存在間距誤差、焦距誤差、出光方向不一致等問題，但是其中的微透鏡需要手工調節，將微透鏡的焦點位于插芯端頭的端面，工作量大，工作效率低。

實用新型內容

為了解決現有技術光纖陣列和微準直透鏡陣列封裝后存在誤差，帶來光路耦合損耗的問題，本實用新型的目的是提供一種間距誤差及焦距誤差小、出光方向一致、安裝工作量小的集成準直微透鏡陣列和二維光纖陣列的光學元件。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：一種集成準直微透鏡陣列和二維光纖陣列的光學元件，其特征在于，包括基板，基板一面刻蝕有呈陣列排布的插芯，插芯內插裝有光纖，光纖延伸至插芯端頭，光纖與插芯固定密封，基板另一面刻蝕有呈陣列排布的準直微透鏡，所述準直微透鏡均位于插芯端頭，所述每個準直微透鏡的焦點分別與對應插芯端頭的端面重合。

采用上述方案，將準直微透鏡陣列和二維光纖陣列集成在同一基板上，簡化了準直微透鏡的安裝工序，減少了工作量，提高了工作效率。

其中，所述基板為硅基板。

其中，所述插芯端頭鍍有第一增透膜，所述準直微透鏡表面鍍有第二增透膜。

采用上述方案，在插芯端頭和準直微透鏡表面鍍有增透膜，增大光路中所需波長的透過率。

其中，所述插芯采用半導體光刻和等離子刻蝕工藝制作而成。

其中，所述準直微透鏡采用半導體雙面曝光技術制作而成。

采用上述方案，準直微透鏡陣列和插芯陣列的對準精度小于1μm，誤差小。

與現有技術相比，本實用新型實現的有益效果：本實用新型集成準直微透鏡陣列和二維光纖陣列的光學元件，將準直微透鏡陣列和二維光纖陣列集成在一起，高度平行，高精度對準，應用時省略了兩個陣列對準封裝的步驟，同時也不需要單獨調整準直微透鏡或光纖，安裝工作量小；本實用新型的光學元件集成準直微透鏡陣列和二維光纖陣列，結構及安裝過程簡單，易于實現。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式來進一步詳細說明本實用新型：

圖1是本實用新型集成準直微透鏡陣列和二維光纖陣列的光學元件的主視圖；

圖2是本實用新型集成準直微透鏡陣列和二維光纖陣列的光學元件的后視圖；

圖3是本實用新型集成準直微透鏡陣列和二維光纖陣列的光學元件的俯視圖。