[发明专利]应用于垂直腔面发射激光器的耦合透镜装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在光收发器件中使用的耦合透镜。更具体地说，本发明 涉及一种用在垂直腔面发射激光器中的耦合透镜装置。

背景技术

大数据和云计算等互联网技术的爆发式增长推动了光互联和通信产品的 快速发展，垂直腔面发射激光器(以下简称VCSEL)因其成本低，容易耦合 的特点已经成为短距离光互联的最佳选择。随着通信速度的提升和通信设备 端口密度的提升，阵列式VCSEL激光器的使用已经成为技术趋势，传统的基 于同轴的封装技术已经不在适用于阵列式VCSEL激光器。目前，主流的做法 是把阵列式激光器大多直接贴装在印刷电路板上，行业内简称此工艺为芯片 在板工艺(chiponboard，以下简称COB工艺)，再采用耦合透镜对激光器发 出的光束转折90度角后平行于印刷电路发射到光纤中。在可靠性要求较高的 通信场合，要求对VCSEL激光器的工作状态进行监控，这就要求耦合透镜能 够把一小部分光能量返回到板子上用于本板监控发射光束是否正常工作，而 现有的VCSEL激光器耦合透镜难以满足此要求。

如图1所示，其给出了现有基于COB工艺的一种常用的VCSEL的耦合 透镜光路图。VCSEL激光器采用COB工艺贴装在印刷电路板上面，101位 置为VCSEL激光器的发光面，此面以一定的发散角度发出激光束。102位置 为会聚透镜，从101位置发出的的发射激光束在此位置会聚为平行光束。103 位置为反射镜，改反射镜和入射光束成45度角，平行光束从102位置传输到 此位置后发射反射，发射方向和入射方向刚好成90度。104位置为另一组会 聚透镜，从103位置反射后传输过来的平行光束在此会聚成一定角度的会聚 光束。105位置为光纤端面，104位置过来的会聚光束在此位置进入光纤纤芯， 继续在光纤中传输。102，103，104为位置处的透镜为了便于耦合，一般采 用一体成型加工，整个耦合透镜为一体式器件。

从以上的描述可见，该透镜可以把从101位置发出的VCSEL激光器光束 耦合到105位置的光纤中。但如果101位置的VCSEL激光器因为发射故障不 发光或者发光效率降低，本板无法感知和监控。一旦VCSEL激光器因为发射 故障，将导致整个通信系统故障，由于VCSEL的工作状态不受监控，因此通 信系统管理人员无法快速和方便的定位出故障点。因此需要一种发明能够在 本板上监控出VCSEL激光器的工作状态。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说 明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种应用于垂直腔面发射激光器的耦合透镜 装置，其不仅能够把VCSEL发出的激光器光束耦合到光纤中，还能够分出一 小部分的光束返回到本板，本板上放置的背光二极管可以把该光束的光信号 转换为电信号，从而通过后续的信号处理电路获悉VCSEL的发光状态。

本发明还有一个目的是通过提供一种具有所述耦合透镜装置的垂直腔面 发射激光器交行光收发器件，其基于所述耦合透镜装置，以通过信号处理电 路根据背光二极管的探测到光信号的变化，以给出相应的故障告警和处理措 施。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种应用于垂直腔 面发射激光器的耦合透镜装置，包括：

入光单元；

出光单元；

设置在入光单元与出光单元光路之间的光反射单元，其包括一第一光反 射机构，以及一与所述第一光反射机构具有一预设角度的第一转角，且出光 方向不相交的第二光反射机构；

其中，在所述耦合透镜装置的发射光路上，经垂直腔面发射激光器 VCSEL发出的光束从入光单元处输出，并在第一转角处进行分束，以得到一 主光束和一分光束，所述主光束经第一反射机构反射后通过出光单元耦合输 出，所述分光束经第二反射机构反射后耦合输出至光探测机构，以对垂直腔 面发射激光器VCSEL的发光状态进行监测。

优选的是，其中，所述光反射单元还包括一与第二光反射机构具有另一 预设角度的第二转角，以将经第二反射光反射后的光再次反射至入光单元侧 光探测机构的第三反射机构。

优选的是，其中，所述第一转角、第二转角的预设角度均被设置为90度。

优选的是，其中，所述第一反射机构、第二反射机构、第三反射机构均 被设置为反射透镜。