[发明专利]用于VSCEL或PIN阵列耦合的半球透镜光纤阵列及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种用于VSCEL或PIN阵列耦合的半球透镜光纤阵列及其制造方法。

背景技术

随着经济时代的发展，通信领域在人们的生活中占据着越来越重要的地位，而且人们已经不再满足于传输速率低、传输能力弱的通信传输，而开始不断改进光纤传输这种传输方式，在这种不断的改进当中，通信领域的光纤技术越来越成熟。

VCSEL和PIN的出射光垂直于安装的电路板表面，这对于器件的封装和应用都不大方便。最简单的光接口是将光纤与VCSEL和PIN对接，激光器的出射光直接进入光纤，不经过其他中间元件，这样的耦合方式称为垂直耦合。垂直耦合由于光的反射导致速率不能太高，另外，由于是垂直耦合，光纤与PCB成垂直形状，导致光模块的体积增大。现在一般的耦合方式是将光纤阵列研磨成45°反射面实现光信号的90°转角，确保耦合封装的效率和产品的整体结构较小，虽然45°反射面能够实现光信号的全反射，但是光纤阵列与VCSEL和PIN的光信号耦合效率不是很高；现有技术中还有在45°反射面的光路两侧各设置一片透镜，VCSEL和PIN的出射光通过一面透镜聚光后照射到45°反射面，经过45°反射面反射的光线再经过一面透镜聚光后进入光纤内，这样的设置能够大大提高光信号的耦合效率，但是这样的设置成本太高，不利于大批量地生产和使用。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明设计一种成本低、光信号耦合效率高，能够解决上述问题的用于VSCEL或PIN阵列耦合的半球透镜光纤阵列及其制造方法。

为实现上述目的，本发明提供的用于VSCEL或PIN阵列耦合的半球透镜光纤阵列，包括基板、盖板和多根光纤，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设有多个与多根光纤一一对应的V形槽，每根光纤均设置在与其对应的V形槽内，且每根光纤均从基板前段向前伸出形成收集光信号的聚光体，所述盖板设置在基板前段上，且盖板与每个V形槽均围合成固定光纤的容置空间；所述聚光体包括与基板底面呈30-60°夹角的光学平面和衔接光学平面与光纤底面的弧形球面；所述弧形球面的曲率半径为75-125μm,外部光信号依次通过弧形球面聚光和光学平面反射后进入所述光纤内部。

其中，所述盖板与基板后段之间的光纤上覆盖有用于固定和保护光纤的尾胶，且所述尾胶的高度小于或等于盖板的高度。

其中，所述聚光体的长度大于0.15mm。

其中，所述基板前段和基板后段的交界处设有过度斜面。

其中，每个V形槽的底面均与基板后段的上表面高度一致。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种用于VSCEL或PIN阵列耦合的半球透镜光纤阵列的制造方法，该制造方法包括以下步骤：

步骤1、基板加工：在基板上加工出一个斜坡，斜坡将基板分为基板前段和基板后段，再在基板前段的上表面开设多个与光纤形状大小相适配的V形槽；

步骤2、光纤熔烧：在每根光纤的一端均熔烧形成球面，该球面为聚光体初胚；

步骤3、光纤组装：将每根熔烧好的光纤置于基板上与其对应的V形槽中，并将熔烧有球面的一端从基板前段向前伸出，并保持每根光纤伸出的长度一致，最后将盖板固定在基板前段的上表面以固定光纤，组成光纤阵列；

步骤4、光纤研磨：对每根组装好的光纤加工有球面的一端进行研磨，将球面的上半球面研磨成可以反射光信号的光学平面，最终形成完整的聚光体。

其中，在步骤1中每个V形槽的底面均与基板后段的上表面高度一致。

其中，步骤2中熔烧出来的球面的直径为0.15mm至0.25mm。

其中，步骤3还包括尾胶涂覆：盖板与基板后段之间的每根光纤上覆盖有用于固定和保护光纤的尾胶，且所述尾胶的高度小于或等于盖板的高度。

其中，步骤4中光学平面与基板底面呈30-60°的夹角。

本发明的优势在于：

1、本发明提供的光纤阵列，通过在每根光纤的一端加工出光学平面和弧形球面，光学平面和弧形球面的配合能够同时实现透镜聚光和光学平面反射光的优点，相比于现有的利用独立透镜和光学平面组合工作其成本大大降低，另外其还大幅增加了光纤阵列的容差，在对光纤进行耦合调整的时候其范围更大，从而降低了耦合的难度和增加了耦合的效率；