[发明专利]具有高耦合效率的允许未对准的全内反射光纤接口模块和组件

权利要求书

1.一种配置为在光源与具有末端和纤芯的光纤之间提供红外光的光学通信的光纤接口模块，所述光纤接口模块包括：

模块本体，所述模块本体对具有红外波长的光是透明的并且包括顶表面和底表面，其中所述顶表面限定全内反射(TIR)镜、端壁以及支撑所述光纤的光纤支撑特征结构，其中所述光纤末端抵接所述端壁；

透镜表面，所述透镜表面形成在所述模块本体的所述底表面上，其中所述透镜表面、所述TIR镜、所述端壁以及所述模块本体的介入部分限定具有折叠光轴的透镜，所述折叠光轴与所述光源可横向偏置横向未对准δZ；并且

所述透镜表面具有一种形状，所述形状提供所述光源与所述光纤之间的理论耦合效率CE≥85％，并且在所述光纤可操作地支撑在所述光纤支撑特征结构中时限定在0≤F2≤500μm范围内的后聚焦距离F2处落在所述光纤纤芯内的后焦点。

2.如权利要求1所述的光纤接口模块，其中所述后聚焦距离F2在0≤F2≤200μm的范围内。

3.如权利要求1所述的光纤接口模块，其中所述透镜形状被选择来提供维持所述耦合效率CE≥85％的所述横向未对准δZ的最大公差。

4.如权利要求1至3中任一项所述的光纤接口模块，其中所述透镜表面具有双曲线形状。

5.如权利要求4所述的光纤接口模块，其中所述透镜表面形状由80微米≤R≤300微米的范围内的半径R限定。

6.一种用于将来自具有光源轴的光源的红外光耦合至具有末端和纤芯的光纤的透镜，所述纤芯具有与所述光源轴正交的中心轴，所述透镜沿透镜轴包括：

透镜本体，所述透镜本体具有带有非球面形状的前透镜表面并且构成具有光学功率的唯一表面以及用于所述光源与所述光纤之间的光学路径的唯一空气界面；

所述透镜本体进一步包括所述光纤末端抵接的平坦后透镜表面；

形成在所述透镜本体中处于所述前透镜表面与所述后透镜表面之间的全内反射(TIR)表面，所述全内反射表面使所述透镜轴折叠以使得所述透镜轴与所述正交的光源轴和中心轴对准；以及

在后聚焦距离F2处位于所述光纤纤芯内的后焦点。

7.如权利要求6所述的透镜，其中所述后聚焦距离F2在0微米≤F2≤500微米的范围内。

8.如权利要求7所述的透镜，其中所述后聚焦距离F2在0微米≤F2≤200微米的范围内。

9.如权利要求6所述的透镜，其中所述非球面形状是双曲线形的。

10.如权利要求6至9中任一项所述的透镜，其中所述前透镜表面具有由80微米≤R≤300微米范围内的半径R限定的形状。

11.如权利要求6至9中任一项所述的透镜，其中所述非球面形状提供将所述光源与所述光纤之间的耦合效率CE维持在CE≥85％的横向未对准的最大公差。

12.如权利要求6至9中任一项所述的透镜，所述透镜进一步包括所述光源和所述光纤，其中所述光源包括垂直空腔表面发射激光器。

13.一种光学系统，所述光学系统包括：

具有透镜本体的透镜，所述透镜本体具有透镜轴、具有非球面形状的前透镜表面以及平坦后透镜表面，所述透镜本体对具有红外波长的光是透明的；

全内反射(TIR)表面，所述全内反射表面形成在所述透镜本体中位于所述前透镜表面与所述平坦后透镜表面之间，使所述透镜轴折叠90度；

具有纤芯和末端的光纤，所述光纤布置成其末端抵接所述平坦后透镜表面；

设置在与所述前透镜表面远离前聚焦距离处的光源，所述光源被配置来发射具有红外波长的光；以及

在与所述平坦后透镜表面相距后聚焦距离F2处位于所述光纤纤芯内的后焦点。

14.如权利要求13所述的光学系统，其中所述后聚焦距离F2在0微米≤F2≤500微米的范围内。

15.如权利要求14所述的光学系统，其中所述后聚焦距离F2在0微米≤F2≤200微米的范围内。

16.如权利要求13所述的光学系统，其中所述前透镜表面具有由80微米≤R≤300微米范围内的半径R限定的形状。