分光透鏡陣列元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種分光透鏡陣列元件，包括一主體，波長為850nm的入射光進(jìn)入所述主體內(nèi)進(jìn)行全反射的臨界角小于45°；第一側(cè)面設(shè)有A微透鏡陣列和C微透鏡陣列，第二側(cè)面設(shè)有B微透鏡陣列，第三側(cè)面向內(nèi)凹設(shè)有兩個(gè)凹槽，兩個(gè)凹槽的底面為傾斜面，并分別形成第一光學(xué)界面和第二光學(xué)界面，第一光學(xué)界面和第二光學(xué)界面與第一側(cè)面的夾角均為45°，且第一光學(xué)界面垂直于第二光學(xué)界面，透過A微透鏡陣列的光線經(jīng)過第一光學(xué)界面進(jìn)行全反射后，一部分光線經(jīng)過第二光學(xué)界面全反射進(jìn)入C微透鏡陣列，另一部分光線直接射入B微透鏡陣列，而進(jìn)入C微透鏡陣列的光線則用來實(shí)現(xiàn)背光監(jiān)測(cè)功能，分光透鏡陣列元件可實(shí)現(xiàn)QSFP+光學(xué)封裝的背光監(jiān)測(cè)功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低。
【專利說明】分光透鏡陣列元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分光透鏡陣列元件，屬于光纖通信領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，QSFP+是為了滿足市場(chǎng)對(duì)高密度高速可插拔方案的需求而誕生的一種光纖解決方案，QSFP+的接口廣泛用于:交換機(jī)，路由器，主機(jī)適配器總線，企業(yè)存儲(chǔ)，高密度、高速的I/O及多通道互聯(lián)。QSFP+ 4通道的可插拔接口傳輸速率可達(dá)40Gbps，可在XFP相同的端口體積下以每通道速度1Gbps支持四個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸，所以QSFP+的傳輸密度可以達(dá)到XFP產(chǎn)品的4倍，SFP+產(chǎn)品的3倍。
[0003]附圖1、圖2以及圖3為傳統(tǒng)透鏡陣列元件的QSFP+模塊光學(xué)封裝部分的一種解決方案，該方案的核心為具有光路彎折功能的透鏡陣列元件。對(duì)于4發(fā)4收QSFP+模塊:透鏡An的A1-A4對(duì)應(yīng)4路VCSEL陣列端的透鏡，透鏡An的A5-A8透鏡處于空置狀態(tài)，透鏡An的A9-A12對(duì)應(yīng)4路H)陣列端的透鏡；透鏡Bn的B1-B4對(duì)應(yīng)MT12連接器1_4路的透鏡，透鏡Bn的B5-B8透鏡處于空置狀態(tài)，透鏡Bn的B9-B12對(duì)應(yīng)MT12連接器9_12路的透鏡，但是該元件不能實(shí)現(xiàn)QSFP+模塊的背光監(jiān)測(cè)功能。
[0004]而附帶背光監(jiān)測(cè)功能的QSFP+模塊，背光電流的大小某種程度上能反應(yīng)模塊的工作狀態(tài)。當(dāng)模塊發(fā)生故障時(shí)(如模塊前向出光變小)，能快速對(duì)模塊故障原因進(jìn)行排查，但QSFP+模塊增加背光監(jiān)測(cè)功能，會(huì)相應(yīng)的增加光學(xué)封裝的難度，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。
[0005]因此有必要設(shè)計(jì)一種分光透鏡陣列元件，以克服上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種具有背光監(jiān)測(cè)功能，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低的分光透鏡陣列元件。
[0007]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明提供一種分光透鏡陣列元件，包括一主體，所述主體呈長方體，所述主體由光學(xué)塑料制成，波長為850nm的入射光進(jìn)入所述主體內(nèi)進(jìn)行全反射的臨界角小于45°，所述主體具有第一側(cè)面、第二側(cè)面以及第三側(cè)面，所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面相鄰設(shè)置，所述第一側(cè)面與所述第三側(cè)面相對(duì)設(shè)置；所述第一側(cè)面設(shè)有A微透鏡陣列和C微透鏡陣列，所述第二側(cè)面設(shè)有B微透鏡陣列，所述第三側(cè)面向內(nèi)凹設(shè)有兩個(gè)凹槽,兩個(gè)凹槽的底面為傾斜面，并分別形成第一光學(xué)界面和第二光學(xué)界面，所述第一光學(xué)界面和所述第二光學(xué)界面與所述第一側(cè)面的夾角均為45°，且所述第一光學(xué)界面垂直于所述第二光學(xué)界面，透過所述A微透鏡陣列的光線經(jīng)過所述第一光學(xué)界面進(jìn)行全反射后，一部分光線經(jīng)過所述第二光學(xué)界面全反射進(jìn)入所述C微透鏡陣列，另一部分光線直接射入所述B微透鏡陣列。
[0008]進(jìn)一步地，所述A微透鏡陣列包括12個(gè)透鏡，所述B微透鏡陣列包括12個(gè)透鏡，所述C微透鏡陣列包括6個(gè)透鏡。
[0009]進(jìn)一步地，各個(gè)透鏡的透鏡面型為球面或者非球面。
[0010]進(jìn)一步地，所述主體的第二側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)圓柱體導(dǎo)柱，用于與一通用MT12連接器連接。
[0011]進(jìn)一步地，所述第一光學(xué)界面的光學(xué)作用面積大于所述第二光學(xué)界面的光學(xué)作用面積。
[0012]進(jìn)一步地，所述主體采用注塑成型。
[0013]進(jìn)一步地，所述分光透鏡陣列元件還包括VCSEL芯片和MPD芯片，VCSEL芯片對(duì)應(yīng)所述A微透鏡陣設(shè)置，MPD芯片對(duì)應(yīng)所述C微透鏡陣列設(shè)置。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
透過所述A微透鏡陣列的光線經(jīng)過所述第一光學(xué)界面進(jìn)行全反射后，一部分光線經(jīng)過所述第二光學(xué)界面全反射進(jìn)入所述C微透鏡陣列，另一部分光線直接射入所述B微透鏡陣列，而進(jìn)入所述C微透鏡陣列的光線則用來實(shí)現(xiàn)背光監(jiān)測(cè)功能，射入所述B微透鏡陣列則完成分光透鏡陣列元件的正常工作。所述分光透鏡陣列元件可實(shí)現(xiàn)QSFP+光學(xué)封裝的背光監(jiān)測(cè)功能，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0016]圖1為傳統(tǒng)透鏡陣列元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為傳統(tǒng)透鏡陣列元件發(fā)射端原理圖；
圖3為傳統(tǒng)透鏡陣列元件接收端原理圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的分光透鏡陣列元件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的分光透鏡陣列元件的側(cè)視圖；
圖6為圖5中的E-E剖視圖；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的分光透鏡陣列元件發(fā)射端的原理圖；
圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的分光透鏡陣列元件接收端的原理圖；
圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的分光透鏡陣列元件處于工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的分光透鏡陣列元件另一工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]如圖4至圖8，本發(fā)明實(shí)施例提供一種分光透鏡陣列元件，包括一主體，所述主體采用注塑成型。所述主體由光學(xué)塑料制成，波長為850nm的入射光進(jìn)入所述主體內(nèi)進(jìn)行全反射的臨界角小于45°，其透射率滿足QSFP+光學(xué)封裝的要求。
[0019]如圖4至圖10，所述主體呈長方體，其尺寸大小滿足QSFP+光學(xué)封裝的要求。所述主體具有第一側(cè)面1、第二側(cè)面2以及第三側(cè)面3，所述第一側(cè)面I與所述第二側(cè)面2相鄰設(shè)置，所述第一側(cè)面I與所述第三側(cè)面3相對(duì)設(shè)置，所述主體的第二側(cè)面2上設(shè)有兩個(gè)圓柱體導(dǎo)柱，用于與一通用MT12連接器連接。
[0020]如圖4至圖10，所述第一側(cè)面I設(shè)有A微透鏡陣列和C微透鏡陣列，所述第二側(cè)面2設(shè)有B微透鏡陣列。所述A微透鏡陣列包括12個(gè)透鏡，定義An，標(biāo)號(hào)為A1-A12 ;所述B微透鏡陣列包括12個(gè)透鏡，定義Bn，標(biāo)號(hào)為B1-B12 ;所述C微透鏡陣列包括6個(gè)透鏡，定義Cn，標(biāo)號(hào)為C1-C6。各個(gè)透鏡的透鏡面型為球面或者非球面，起光束整形作用，保證耦合效率。
[0021]如圖4至圖10，所述分光透鏡陣列元件還包括VCSEL芯片和MPD芯片，VCSEL芯片對(duì)應(yīng)所述A微透鏡陣設(shè)置，MPD芯片對(duì)應(yīng)所述C微透鏡陣列An設(shè)置。
[0022]如圖4至圖10，所述第三側(cè)面3向內(nèi)凹設(shè)有兩個(gè)凹槽4，兩個(gè)凹槽4的底面為傾斜面，并分別形成第一光學(xué)界面a和第二光學(xué)界面b，所述第一光學(xué)界面a和所述第二光學(xué)界面b與所述第一側(cè)面I的夾角均為45°，且所述第一光學(xué)界面a垂直于所述第二光學(xué)界面b。光線射入所述第一光學(xué)界面a和所述第二光學(xué)界面b時(shí)均發(fā)生全反射。透過所述A微透鏡陣列An的光線經(jīng)過所述第一光學(xué)界面a進(jìn)行全反射后，一部分光線經(jīng)過所述第二光學(xué)界面b全反射進(jìn)入所述C微透鏡陣列An，另一部分光線直接射入所述B微透鏡陣列An。對(duì)于發(fā)射端，所述第一光學(xué)界面a的光學(xué)作用面積大于所述第二光學(xué)界面b的光學(xué)作用面積，所述第一光學(xué)界面a和所述第二光學(xué)界面b通過尺寸大小和相對(duì)位置的設(shè)定可將VCSEL芯片的入射光能量進(jìn)行分割，分割比例范圍包括1:99-99:1，優(yōu)選分割比例為1:1，即透過所述A微透鏡陣列An正中心的光線經(jīng)過所述第一光學(xué)界面a進(jìn)行全反射后，恰好直接射入所述B微透鏡陣列An。
[0023]所述分光透鏡陣列元件工作原理如下:
a)發(fā)射端，如圖4:A微透鏡陣列An對(duì)VCSEL芯片出射光進(jìn)行準(zhǔn)直，再通過第一光學(xué)界面a和第二光學(xué)界面b的全反射實(shí)現(xiàn)光路的彎折，第二光學(xué)界面b通過尺寸大小的設(shè)定可將VCSEL芯片的入射光能量進(jìn)行分割，分割比例范圍包括1:99-99:1，優(yōu)選分割比例為1:1，。光能量被分割成兩部分后，分別經(jīng)過C微透鏡陣列Cn和B微透鏡陣列Bn匯聚耦合進(jìn)MPD芯片和多模光纖(MMF)，光線進(jìn)入MPD芯片被轉(zhuǎn)化為背光電流，從而可實(shí)現(xiàn)背光監(jiān)測(cè)功能，其中n=l-6 ；
b)接收端，如圖7:B微透鏡陣列Bn對(duì)由多模光纖(MMF)出射的光進(jìn)行準(zhǔn)直，第一光學(xué)界面a的全反射實(shí)現(xiàn)光路彎折，在經(jīng)由A微透鏡陣列An耦合進(jìn)入H)，其中n=7_12。
[0024]當(dāng)所述分光透鏡陣列元件用于四路發(fā)射、四路接收的QSFP+ 40Gbps模塊封裝時(shí):
a)如圖9所示:A1-A4為VCSEL芯片陣列端的透鏡，A5-A8透鏡處于空置狀態(tài)，A9-A12為H)陣列端的透鏡；
b)如圖9所示:B1-B4為MT12轉(zhuǎn)接器多模光纖E1-E4對(duì)應(yīng)的透鏡，B5-B8透鏡處于空置狀態(tài)，B9-B12為MT12轉(zhuǎn)接器多模光纖E9-E12對(duì)應(yīng)的透鏡；
c)如圖9所示:C1-C4為MPD芯片線性陣列端的透鏡，C5-C6處于空置狀態(tài)；
d)發(fā)射部分的光路如圖4所示=VCSEL芯片出射光有20-30°的發(fā)散角，經(jīng)A1-A4透鏡整形后變成平行光，由第一光學(xué)界面a反射實(shí)現(xiàn)光路彎折，再由第二光學(xué)界面b實(shí)現(xiàn)光能量分割。反射光能量部分經(jīng)透鏡B1-B4聚焦后耦合進(jìn)MPD芯片，光線進(jìn)入MPD芯片被轉(zhuǎn)化為背光電流，從而可實(shí)現(xiàn)背光監(jiān)測(cè)功能，透射光能量部分經(jīng)透鏡C1-C4聚焦后耦合進(jìn)MT12連接器的多模光纖的E1-E4通道；
e)接收部分的光路如圖5所示:MT轉(zhuǎn)接器E9-E12多模光纖中傳輸光經(jīng)C9-C12透鏡整形后變成平行光，由第一光學(xué)界面a反射實(shí)現(xiàn)光路彎折，平行光再經(jīng)透鏡A9-A12聚焦耦合進(jìn)H)芯片陣列。
[0025]當(dāng)所述分光透鏡陣列元件用于六路發(fā)射、六路接收的QSFP+ 40Gbps模塊封裝時(shí):
a)如圖10所示:A1-A6為VCSL芯片線性陣列端的透鏡，A7-A12為H)陣列對(duì)應(yīng)的透鏡;
b)如圖10所示:B1-B6為MT轉(zhuǎn)接器多模光纖E1-E6對(duì)應(yīng)的透鏡，B7-B12為MT轉(zhuǎn)接器多模光纖E7-E12對(duì)應(yīng)的透鏡；
c)如圖10所示:C1-C6為MPD芯片線性陣列端的透鏡；
d)發(fā)射部分的光路如圖4所示=VCSEL芯片出射光有20-30°的發(fā)散角，經(jīng)A1-A6透鏡整形后變成平行光，由第一光學(xué)界面a反射實(shí)現(xiàn)光路彎折，再由第二光學(xué)界面b實(shí)現(xiàn)1:1分光。反射光經(jīng)透鏡B1-B6聚焦后耦合進(jìn)MPD芯片，光線進(jìn)入MPD芯片被轉(zhuǎn)化為背光電流，從而可實(shí)現(xiàn)背光監(jiān)測(cè)功能，透射光經(jīng)透鏡C1-C6聚焦后耦合進(jìn)MT連接器的多模光纖的E1-E6通道；
e)接收部分的光路如圖7所示:MT12轉(zhuǎn)接器E7-E12多模光纖中傳輸?shù)墓饨?jīng)C7-C12透鏡整形后變成平行光，由第一光學(xué)界面a反射實(shí)現(xiàn)光路彎折，平行光再經(jīng)透鏡A7-A12聚焦耦合進(jìn)H)芯片陣列。
[0026]綜上所述，所述分光透鏡陣列元件可對(duì)VCSEL陣列芯片出光光能量進(jìn)行適當(dāng)比例分割，分割后部分光能量能耦合進(jìn)MPD轉(zhuǎn)化為背光電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)QSFP+模塊背光監(jiān)測(cè)功能，所述分光透鏡陣列元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，可廣泛應(yīng)用于QSFP+模塊的生產(chǎn)。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分光透鏡陣列元件，其特征在于，包括一主體，所述主體呈長方體，所述主體由光學(xué)塑料制成，波長為850nm的入射光進(jìn)入所述主體內(nèi)進(jìn)行全反射的臨界角小于45°，所述主體具有第一側(cè)面、第二側(cè)面以及第三側(cè)面，所述第一側(cè)面與所述第二側(cè)面相鄰設(shè)置，所述第一側(cè)面與所述第三側(cè)面相對(duì)設(shè)置； 所述第一側(cè)面設(shè)有A微透鏡陣列和C微透鏡陣列，所述第二側(cè)面設(shè)有B微透鏡陣列，所述第三側(cè)面向內(nèi)凹設(shè)有兩個(gè)凹槽，兩個(gè)凹槽的底面為傾斜面，并分別形成第一光學(xué)界面和第二光學(xué)界面，所述第一光學(xué)界面和所述第二光學(xué)界面與所述第一側(cè)面的夾角均為45°，且所述第一光學(xué)界面垂直于所述第二光學(xué)界面，透過所述A微透鏡陣列的光線經(jīng)過所述第一光學(xué)界面進(jìn)行全反射后，一部分光線經(jīng)過所述第二光學(xué)界面全反射進(jìn)入所述C微透鏡陣列，另一部分光線直接射入所述B微透鏡陣列。
2.如權(quán)利要求1所述的分光透鏡陣列元件，其特征在于:所述A微透鏡陣列包括12個(gè)透鏡，所述B微透鏡陣列包括12個(gè)透鏡，所述C微透鏡陣列包括6個(gè)透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的分光透鏡陣列元件，其特征在于:各個(gè)透鏡的透鏡面型為球面或者非球面。
4.如權(quán)利要求1所述的分光透鏡陣列元件，其特征在于:所述主體的第二側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)圓柱體導(dǎo)柱，用于與一通用MT12連接器連接。
5.如權(quán)利要求1所述的分光透鏡陣列元件，其特征在于:所述第一光學(xué)界面的光學(xué)作用面積大于所述第二光學(xué)界面的光學(xué)作用面積。
6.如權(quán)利要求1所述的分光透鏡陣列元件，其特征在于:所述主體采用注塑成型。
7.如權(quán)利要求1所述的分光透鏡陣列元件，其特征在于:所述分光透鏡陣列元件還包括VCSEL芯片和MPD芯片，VCSEL芯片對(duì)應(yīng)所述A微透鏡陣設(shè)置，MPD芯片對(duì)應(yīng)所述C微透鏡陣列設(shè)置。
【文檔編號(hào)】G02B6/32GK104238027SQ201410460057
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】胡定坤, 徐紅春, 曹芳 申請(qǐng)人:武漢電信器件有限公司