[发明专利]一种多通道透镜准直耦合方法及设备

说明书

本申请涉及一种多通道透镜准直耦合方法，包括以下步骤：标定垂直于安装基座的参考光线，参考光线经过长焦透镜之后在光获取单元上形成参考光斑，参考光斑在光获取单元的中心位置标定为原点；在安装基座的表面安装光纤阵列，光纤阵列发射出多束垂直于安装基座表面的测试光线，并使用微透镜阵列分别对多束测试光线进行准直，准直光经过长焦透镜汇聚于光获取单元上形成测试光斑；调整微透镜阵列与光纤阵列的相对位置关系，以使得多个测试光斑同时汇聚于原点上，调校过程对耦合设备的精度要求不高；将光纤阵列与微透镜阵列进行位置固化，以形成准直器阵列光器件，再将准直器阵列光器件与硅光芯片进行耦合，操作过程耗时短，能够有效提高耦合效率。

技术领域

本申请涉及光纤通信领域，尤其是涉及一种多通道透镜准直耦合方法及设备。

背景技术

随着大数据、云计算时代的来临，人们对于数据传输速率和带宽有着越来越高的要求。为了满足海量信息存储、飞速信息传输、超高速信息处理的速率与带宽需求，光互连取代电互连是技术发展的必然趋势。集成光学器件相比于传统分立式器件，机油非常多的优势，例如体积小、封装成本低、运行稳定等。集成光学器件逐渐取代传统分立式器件，被应用于光互连系统中，成为促进信息传输速率和通讯容量跨越式增长的直接动力。

自由空间光学耦合技术主要是通过不同的透镜组合，利用空间光传输特性，将激光器芯片发射出的高斯光束经过透镜整形后耦合到输出光纤；相反地，也能够将来自输入光纤的光信号经过透镜耦合进探测器芯片并将光信号转换成电信号。自由空间光学耦合技术通过对透镜或透镜组进行最优的光学设计，主要对光学系统公差和耦合效率进行设计，可以有效的放大光学系统对准几何容差，从而能够显著的提高光器件耦合效率和操作效率。

激光器芯片内的硅光芯片所发出的光经过硅波导的传输后与单模光纤连通。因为硅波导与单模光纤的模场直径MFD(Mode Field Diameter)相差一个数量级，如果将上述二者直接耦合，其耦合效率不到1%。因此需要对模场进行变换，使二者匹配度增加，从而提高耦合效率。相关技术手段中，硅光芯片与单模光纤耦合常用的方法是通过硅光芯片与光纤进行端面耦合来实现。端面耦合需要很高的对准精度，通常情况下在亚微米级，对耦合设备的精度要求较高，操作过程耗时长，耦合效率低。

发明内容

为了提高光纤耦合效率，本申请提供一种多通道透镜准直耦合方法及设备。

第一方面，本申请提供一种多通道透镜准直耦合方法，采用如下的技术方案：

一种多通道透镜准直耦合方法，包括以下步骤：

S1.确定长焦透镜的焦平面的位置，在长焦透镜的焦平面位置设置光视觉系统，并将光视觉系统的光获取单元与焦平面重合，标定与安装基座表面相垂直的参考光线，参考光线经过长焦透镜聚焦后被光获取单元接收并形成参考光斑，移动光视觉系统，将参考光斑移动至光获取单元的中心位置，并标定此中心位置为原点；

S2.在安装基座的表面安装光纤阵列，使用光纤阵列发射出多束垂直于安装基座表面的测试光线，并使用微透镜阵列分别对上述的多束测试光线进行准直，然后将准直后的测试光线经过长焦透镜汇聚于光获取单元上以形成多个测试光斑，观察多个测试光斑与原点的相对位置关系；

S3.调整微透镜阵列与光纤阵列的相对位置关系，以使得多个测试光斑同时汇聚于原点上；

S4.将光纤阵列与微透镜阵列进行位置固化，以形成准直器阵列光器件，再将准直器阵列光器件与硅光芯片进行耦合。