[发明专利]高耦合效率的有源光缆光耦合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源光缆光耦合装置，尤其涉及一种特别适用于40G有源光缆的高耦合效率光耦合装置。

背景技术

宽带产业的迅速发展，激光通信中继距离越来越长，通信速率越来越高，耦合效率已经成为其性能瓶颈之一。尤其高速率下的有源光缆耦合效率很难得到保证，光信噪比(OSNR)、色散、非线性作用以及有源光缆内部器件的耦合焊接都制约着耦合效率。

目前的有源光缆，其光纤与激光器的耦合效率偏低，究其原因是光耦合装置设计不够理想，比如，目前的40G有源光缆的光耦合装置采用较多的是VCSEL即垂直腔面发射激光器与棱镜组合方式，具体结构如图1所示，激光器1发出的光通过45°棱镜2，光路转变90°后，与光纤5耦合，图1中还示出了V型槽3和光纤入口4。这种结构存在以下缺陷：激光器发出的信号经过棱镜使光路旋转90°进入光纤，在耦合找光信号时需要将光纤阵列在四个方向上移动，很难在短时间找到最佳耦合位置，所以会浪费调试的时间和人力成本，而且耦合效率低于80％。

根据大量资料分析，提高光纤与激光器的耦合效率可有效提高光纤通信的最大传输速率，本发明正是基于这种理论而提出。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高耦合效率的有源光缆光耦合装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种高耦合效率的有源光缆光耦合装置，包括激光器和光纤，所述激光器与所述光纤的耦合端之间安装有微透镜，所述光纤的耦合端端面为斜平面且与所述激光器的出光中心线之间呈40°～50°夹角，所述光纤的耦合端端面设置有全反射膜，所述光纤的耦合端端面的中心和所述微透镜的中心位于或基本位于所述激光器的出光中心线上。

上述结构中，激光器用于产生激光，微透镜用于聚焦，反射率接近于1的全发射膜用于将激光反射至光纤内的纤芯中，其中全反射膜的应用使光纤的耦合端直接具有激光反射功能；而光纤的耦合端端面为斜平面，使其在耦合时，只需在两个方向上寻找光源，降低耦合难度。全发射膜一般采用电镀方式设置于光纤的耦合端端面。

根据应用需要，所述激光器、所述微透镜和所述光纤均为多个且并列排列形成阵列结构。

作为优选，所述光纤的耦合端端面为斜平面且与所述激光器的出光中心线之间呈45°夹角。

作为优选，所述微透镜为P平凸透镜；所述激光器为出光侧安装有凸平微透镜的垂直腔面发射激光器。

作为最佳选择，所述微透镜的透镜折射率为1.46，透镜半径为60μm，球体半径为948.7μm，冠高为1.9um，透镜焦距为2062.4um，透镜厚度为1000um，所述微透镜的透镜焦点到透镜平面端的距离为1440um，焦点半径为32um，透过率为89.7％，所述微透镜的出光测正表面与所述光纤的入光侧正表面之间的距离为115.11um。

本发明的有益效果在于：

本发明使用斜平面形状的光纤耦合端端面并设置全反射膜，使其直接具有反射功能，代替传统有源光缆光耦合装置中棱镜的反射功能，工程耦合时，只需将光纤或光纤阵列在两个方向上进行耦合，降低耦合难度，提高了耦合效率，可达到87.13％，明显高于传统有源光缆光耦合装置80％以下的耦合效率，增加了单位时间内的光耦合量；由于省去了棱镜，直接用光纤耦合端端面达到使光路旋转90°的目的，所以减小了整个装置的尺寸，使本装置更便于携带和节约安装空间。

附图说明

图1是传统有源光缆光耦合装置的结构示意图；

图2是本发明所述高耦合效率的有源光缆光耦合装置的结构示意图；

图3是图2中的A-A剖视图；

图4是本发明所述高耦合效率的有源光缆光耦合装置的光路传输示意图；

图5是本发明所述光纤的耦合端端面的光反射和光折射传输示意图；

图6是本发明所述光纤入光侧正表面的平行度对光耦合效率的影响分析示意图；

图7是本发明所述光纤耦合端端面的加工误差对光耦合效率的影响分析示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：