技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于VSCEL或PIN陣列耦合的半球透鏡光纖陣列及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟時代的發(fā)展，通信領(lǐng)域在人們的生活中占據(jù)著越來越重要的地位，而且人們已經(jīng)不再滿足于傳輸速率低、傳輸能力弱的通信傳輸，而開始不斷改進光纖傳輸這種傳輸方式，在這種不斷的改進當(dāng)中，通信領(lǐng)域的光纖技術(shù)越來越成熟。

VCSEL和PIN的出射光垂直于安裝的電路板表面，這對于器件的封裝和應(yīng)用都不大方便。最簡單的光接口是將光纖與VCSEL和PIN對接，激光器的出射光直接進入光纖，不經(jīng)過其他中間元件，這樣的耦合方式稱為垂直耦合。垂直耦合由于光的反射導(dǎo)致速率不能太高，另外，由于是垂直耦合，光纖與PCB成垂直形狀，導(dǎo)致光模塊的體積增大?，F(xiàn)在一般的耦合方式是將光纖陣列研磨成45°反射面實現(xiàn)光信號的90°轉(zhuǎn)角，確保耦合封裝的效率和產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)較小，雖然45°反射面能夠?qū)崿F(xiàn)光信號的全反射，但是光纖陣列與VCSEL和PIN的光信號耦合效率不是很高；現(xiàn)有技術(shù)中還有在45°反射面的光路兩側(cè)各設(shè)置一片透鏡，VCSEL和PIN的出射光通過一面透鏡聚光后照射到45°反射面，經(jīng)過45°反射面反射的光線再經(jīng)過一面透鏡聚光后進入光纖內(nèi)，這樣的設(shè)置能夠大大提高光信號的耦合效率，但是這樣的設(shè)置成本太高，不利于大批量地生產(chǎn)和使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明設(shè)計一種成本低、光信號耦合效率高，能夠解決上述問題的用于VSCEL或PIN陣列耦合的半球透鏡光纖陣列及其制造方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的用于VSCEL或PIN陣列耦合的半球透鏡光纖陣列，包括基板、蓋板和多根光纖，所述基板包括基板前段和基板后段，所述基板前段上表面高于所述基板后段上表面，所述基板前段上表面上設(shè)有多個與多根光纖一一對應(yīng)的V形槽，每根光纖均設(shè)置在與其對應(yīng)的V形槽內(nèi)，且每根光纖均從基板前段向前伸出形成收集光信號的聚光體，所述蓋板設(shè)置在基板前段上，且蓋板與每個V形槽均圍合成固定光纖的容置空間；所述聚光體包括與基板底面呈30-60°夾角的光學(xué)平面和銜接光學(xué)平面與光纖底面的弧形球面；所述弧形球面的曲率半徑為75-125μm,外部光信號依次通過弧形球面聚光和光學(xué)平面反射后進入所述光纖內(nèi)部。

其中，所述蓋板與基板后段之間的光纖上覆蓋有用于固定和保護光纖的尾膠，且所述尾膠的高度小于或等于蓋板的高度。

其中，所述聚光體的長度大于0.15mm。

其中，所述基板前段和基板后段的交界處設(shè)有過度斜面。

其中，每個V形槽的底面均與基板后段的上表面高度一致。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種用于VSCEL或PIN陣列耦合的半球透鏡光纖陣列的制造方法，該制造方法包括以下步驟：

步驟1、基板加工：在基板上加工出一個斜坡，斜坡將基板分為基板前段和基板后段，再在基板前段的上表面開設(shè)多個與光纖形狀大小相適配的V形槽；

步驟2、光纖熔燒：在每根光纖的一端均熔燒形成球面，該球面為聚光體初胚；

步驟3、光纖組裝：將每根熔燒好的光纖置于基板上與其對應(yīng)的V形槽中，并將熔燒有球面的一端從基板前段向前伸出，并保持每根光纖伸出的長度一致，最后將蓋板固定在基板前段的上表面以固定光纖，組成光纖陣列；

步驟4、光纖研磨：對每根組裝好的光纖加工有球面的一端進行研磨，將球面的上半球面研磨成可以反射光信號的光學(xué)平面，最終形成完整的聚光體。

其中，在步驟1中每個V形槽的底面均與基板后段的上表面高度一致。

其中，步驟2中熔燒出來的球面的直徑為0.15mm至0.25mm。

其中，步驟3還包括尾膠涂覆：蓋板與基板后段之間的每根光纖上覆蓋有用于固定和保護光纖的尾膠，且所述尾膠的高度小于或等于蓋板的高度。

其中，步驟4中光學(xué)平面與基板底面呈30-60°的夾角。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

1、本發(fā)明提供的光纖陣列，通過在每根光纖的一端加工出光學(xué)平面和弧形球面，光學(xué)平面和弧形球面的配合能夠同時實現(xiàn)透鏡聚光和光學(xué)平面反射光的優(yōu)點，相比于現(xiàn)有的利用獨立透鏡和光學(xué)平面組合工作其成本大大降低，另外其還大幅增加了光纖陣列的容差，在對光纖進行耦合調(diào)整的時候其范圍更大，從而降低了耦合的難度和增加了耦合的效率；

2、本發(fā)明每根光線的一端均加工出聚光體，其中聚光體光學(xué)平面與基板底面的夾角為30-60°能夠很好地實現(xiàn)光信號照射到光學(xué)平面上后的全反射，使光學(xué)平面在沒有鍍膜的情況下，依靠角度的反射即可很好的實現(xiàn)光信號的全反射。

3、本發(fā)明中的聚光體和光纖為一體式結(jié)構(gòu)，其聚光角度等無需進行額外調(diào)整，可靠性高，直接安裝光纖并加工出聚光體即可實現(xiàn)高精度的光路耦合，提高耦合效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于VSCEL或PIN陣列耦合的半球透鏡光纖陣列的俯視圖；

圖2為本發(fā)明用于VSCEL或PIN陣列耦合的半球透鏡光纖陣列的正視圖；

圖3為圖2中A處的局部放大圖；

圖4為本發(fā)明用于VSCEL或PIN陣列耦合的半球透鏡光纖陣列的制造方法的流程圖。

具體實施方式

為了更清楚地表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地描述。

請參閱圖1-3，本發(fā)明提供的用于VSCEL或PIN陣列耦合的半球透鏡光纖陣列及其制造方法，包括基板1、蓋板2和多根光纖3，基板1包括基板前段11和基板后段12，基板前段11上表面高于基板后段12上表面，基板前段11上表面上設(shè)有多個與多根光纖3一一對應(yīng)的V形槽，每根光纖3均設(shè)置在與其對應(yīng)的V形槽內(nèi)，且每根光纖3均從基板前段11向前伸出形成收集光信號的聚光體31，蓋板2設(shè)置在基板前段11上，且蓋板2與每個V形槽均圍合成固定光纖的容置空間；聚光體31包括與基板1底面呈30-60°夾角的光學(xué)平面311和銜接光學(xué)平面311與光纖3底面的弧形球面312；外部光信號依次通過弧形球面312聚光和光學(xué)平面311反射后進入光纖3內(nèi)部。在本發(fā)明中，弧形球面312會形成一個球透鏡，其曲率半徑范圍：75um－125um。

在本實施例中，蓋板2與基板后段12之間的光纖3上覆蓋有用于固定和保護光纖3的尾膠4，且尾膠4的高度小于或等于蓋板2的高度。尾膠4的設(shè)置能夠?qū)饫w3起到一個固定作用，在光纖3進行后續(xù)研磨和使用的時候，能夠與蓋板2一起組合保證光纖3位置不變；尾膠4的高度小于或等于蓋板2的高度在于保證尾膠4的穩(wěn)定性，如果尾膠4的高度高于蓋板2的高度，極易因為使用和加工中的剮蹭導(dǎo)致尾膠4脫落，從而大大縮短尾膠4的使用壽命。在本發(fā)明中，此處并不局限于使用尾膠4來輔助固定光纖3，還可以使用其他固定結(jié)構(gòu)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)光纖3的良好固定即可。

在本實施例中，聚光體31的長度大于0.15mm。在本發(fā)明中，聚光體31即為光纖3一端加工出來的光學(xué)平面311和弧形球面312的組合體，其長度大于0.15mm有利于加工機械對光纖3的熔燒加工和研磨加工，同時便于實際使用。

在本實施例中，基板前段11和基板后段12的交界處設(shè)有過度斜面13。過度斜面13的設(shè)置能夠確保過度斜面13處光纖3受到的應(yīng)力較小，提高了產(chǎn)品的可靠性和制成的合格率，另外，在實際使用過程中，過度斜面13的設(shè)置還能夠便于容納尾膠4或其他固定裝置，使光纖3在使用和加工過程中更加穩(wěn)定。

在本實施例中，每個V形槽的底面均與基板后段12的上表面高度一致。這樣的設(shè)置能夠保證光纖3安裝在V形槽上后，其高度與基板后段12基本保持一致，這樣一方面能防止坡度的存在使光纖受力損壞，另一方面可以減少光纖3光路彎曲的角度，更利于光信號的傳輸。在本發(fā)明中，V形槽的底面高度也可以略高于基板后段12的高度或者略低于基板后段12的高度。

請參閱圖4，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種用于VSCEL或PIN陣列耦合的半球透鏡光纖陣列的制造方法，該制造方法包括以下步驟：

步驟S1、基板加工：在基板上加工出一個斜坡，斜坡將基板分為基板前段和基板后段，再在基板前段的上表面開設(shè)多個與光纖形狀大小相適配的V形槽；

步驟S2、光纖熔燒：在每根光纖的一端均熔燒形成球面，該球面為聚光體初胚；

步驟S3、光纖組裝：將每根熔燒好的光纖置于基板上與其對應(yīng)的V形槽中，并將熔燒有球面的一端從基板前段向前伸出，并保持每根光纖伸出的長度一致，最后將蓋板固定在基板前段的上表面以固定光纖，組成光纖陣列；

步驟S4、光纖研磨：對每根組裝好的光纖加工有球面的一端進行研磨，將球面的上半球面研磨成可以反射光信號的光學(xué)平面，最終形成完整的聚光體。

在本實施例中，在步驟S1中每個V形槽的底面均與基板后段的上表面高度一致。

在本實施例中，步驟S2中熔燒出來的球面的直徑為0.15mm至0.25mm。

在本實施例中，步驟S3還包括尾膠涂覆：蓋板與基板后段之間的每根光纖上覆蓋有用于固定和保護光纖的尾膠，且尾膠的高度小于或等于蓋板的高度。

在本實施例中，步驟S4中光學(xué)平面與基板底面呈30-60°的夾角。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

1、本發(fā)明提供的光纖陣列，通過在每根光纖的一端加工出光學(xué)平面和弧形球面，光學(xué)平面和弧形球面的配合能夠同時實現(xiàn)透鏡聚光和光學(xué)平面反射光的優(yōu)點，相比于現(xiàn)有的利用獨立透鏡和光學(xué)平面組合工作其成本大大降低，另外其還大幅增加了光纖陣列的容差，在對光纖進行耦合調(diào)整的時候其范圍更大，從而降低了耦合的難度和增加了耦合的效率；

2、本發(fā)明每根光線的一端均加工出聚光體，其中聚光體光學(xué)平面與基板底面的夾角為30-60°能夠很好地實現(xiàn)光信號照射到光學(xué)平面上后的全反射，使光學(xué)平面在沒有鍍膜的情況下，依靠角度的反射即可很好的實現(xiàn)光信號的全反射。

3、本發(fā)明中的聚光體和光纖為一體式結(jié)構(gòu)，其聚光角度等無需進行額外調(diào)整，可靠性高，直接安裝光纖并加工出聚光體即可實現(xiàn)高精度的光路耦合，提高耦合效率。

以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。