应用于垂直腔面发射激光器的耦合透镜装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在光收发器件中使用的耦合透镜。更具体地说，本专利技术涉及一种用在垂直腔面发射激光器中的耦合透镜装置。
技术介绍
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。因此需要一种专利技术能够在本板上监控出VCSEL激光器的工作状态。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。为了实现根据本专利技术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。优选的是，其中，所述入光单元包括分别设置在耦合透镜装置发射光路、接收光路入光处的第一会聚透镜组，第二会聚透镜组；所述出光单元包括分别设置在耦合透镜装置发射光路、主光束、分光束出光处的第三会聚透镜组，第四会聚透镜组，第五会聚透镜组。优选的是，其中，每个所述会聚透镜组均包括并行设置且相互配合的4-6个透镜，以同时并行传输4-6束光束。优选的是，其中，还包括一壳体，所述壳体在与入光单元、出光单元对应的位置上设置配合的透光孔；所述壳体上设置有与印刷电路板或安装基板相配合的第一固定机构，所述壳体上还设置有分别将与所述接收光路的入光处、主光束的出光处相配合的光纤连接头进行固定的第二固定机构。本专利技术的目的还可以进一步由一种具有耦合透镜装置的垂直腔面发射激光器并行光收发器件来实现，包括：耦合透镜装置；设置在印刷电路板上分别以与所述耦合透镜装置相配合的垂直腔面发射激光器VCSEL及光探测机构；设置在印刷电路板上，以通过所述光探测机构接收到的光信号对VCSEL的发光状态进行监测的信号处理电路。优选的是，其中，所述光探测机构为背光二极管。优选的是，其中，所述垂直腔面发射激光器并行光收发器件的发射光路工作方法为，所述VCSEL发出的激光束经第一会聚透镜组会聚，并在第一转角处分束得到所述主光束和分光束，所述主光束经第一反射机构反射后通过第四会聚透镜组会聚，以输出至光纤线芯位置，所述分光速经第二反射机构、第三反射机构二次反射后，经所述第五会聚透镜组会聚至背光二级管的光敏面，进而将其接收到的光信号转化成对应的电信号输出至信号处理电路，所述信号处理电路根据其检测到电信号的变化以触发相应的故障告警和控制处理信号；所述垂直腔面发射激光器并行光收发器件的接收光路工作方法为，所述第二会聚透镜组会聚来处光纤输出的光，经第一反射机构反射后通过第三会聚透镜组会聚至垂直腔面发射激光器并行光收发器件中的另一光探测器。本专利技术至少包括以下有益效果：其一，本专利技术的耦合透镜装置，其在用于垂直腔面发射激光器中，可通过把一小部分光能量返回到本板上的光探测器上，从而对VCSEL激光器的工作状态进行监控，可以满足对可靠性较高的光通信场合的使用要求，其光传输过程虽然会由于入射光束被分走了一部分光，从而耦合到光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于垂直腔面发射激光器的耦合透镜装置，其特征在于，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VCSEL的发光状态进行监测。

【技术特征摘要】
1.一种应用于垂直腔面发射激光器的耦合透镜装置，其特征在于，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VCSEL
的发光状态进行监测。
2.如权利要求1所述的耦合透镜装置，其特征在于，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。
3.如权利要求2所述的耦合透镜装置，其特征在于，所述第一转角、第
二转角的预设角度均被设置为90度。
4.如权利要求3所述的耦合透镜装置，其特征在于，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。
5.如权利要求1所述的耦合透镜装置，其特征在于，所述入光单元包括
分别设置在耦合透镜装置发射光路、接收光路入光处的第一会聚透镜组，第
二会聚透镜组；
所述出光单元包括分别设置在耦合透镜装置发射光路、主光束、分光束
出光处的第三会聚透镜组，第四会聚透镜组，第五会聚透镜组。
6.如权利要求5所述的耦合透镜装置，其特征在于，每个所述会聚透镜
组均包括并行设置且相互配合的4-6个透镜，以同时并行传输4-6束光束。
7.如权利要求1所述的耦合透镜装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：范巍，陈气超，
申请(专利权)人：四川华拓光通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51