本發(fā)明涉及一種多通道多透鏡波分復用裝置及其治具和應用方法。

背景技術：

隨著光通信網絡向超高頻、超高速和超大容量發(fā)展，高速率光模塊已經成為光模塊市場的發(fā)展熱點。而100G光模塊已成為市場的主流趨勢，它采用LAN-WAM或CWDM等四路波分復用技術，單通道速率為25Gbps或28Gbps。波分復用技術(wavelength-division multiplexing，簡稱WDM)，可將兩種或多種不同波長的光載波信號在發(fā)射端由復用器/合波器匯合在一起，并耦合到同一根光纖中進行傳輸；在接收端由解復用器/分波器將各個不同波長的光載波信號分離，然后由光接收機作進一步處理以恢復原信號。波分復用技術大大提高了光纖通信的容量，成為建設大容量傳輸網絡的最好方式。

現有技術中，光波分復用一般應用波分復用器和解復用器(也稱合波器和分波器)分別置于光纖兩端，實現不同光波的耦合于分離。所述兩個器件主要的類型為熔融拉錐型、光柵型、介質模型以及平面型，且所述兩個器件的工作原理基本相同。常規(guī)的波分復用器/解復用器主要包括平面光波導芯片(Plannar Lightwave Circuit,PLC)、基座、透鏡和激光器芯片。然而，現有技術中的光波分復用器/解復用器主要使用單透鏡，其存在耦合容差小，和因此造成工藝控制要求高、產品良率和生產效率低的問題。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種耦合容差大，制造工藝難度低，產品良率和生產效率高的多通道多透鏡波分復用裝置。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種多通道多透鏡波分復用裝置，包括平面光波導芯片、基座、N個激光器芯片以及N組透鏡組，每組所述透鏡組中包括n個透鏡，其中n≥2，所述平面光波導芯片固定在所述基座前端位置，每個所述激光器芯片固定在所述基座后端位置，每組透鏡組對應一個激光器芯片，每組透鏡組設置在所對應的激光器芯片與平面光波導芯片之間。

進一步的：所述平面光波導芯片中設置有N個光通道，每個所述光通道對應一組透鏡組設置，每個所述光通道與對應的透鏡組及該透鏡組對應的激光器芯片實現光軸對準。

本發(fā)明還提供了一種應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具，包括用于抓持和移動所述透鏡安裝位置的多透鏡抓持裝置以及透鏡耦合裝置，所述多透鏡抓持裝置根據透鏡耦合裝置來移動透鏡的位置，所述多透鏡抓持裝置包括可同時抓取n個透鏡的抓持結構，所述抓持結構同時抓取n個透鏡時，n個透鏡相互之間平行。

進一步的：所述治具還包括單透鏡抓持裝置，所述單透鏡抓持裝置具有每次僅能抓取一個透鏡的抓持結構。

進一步的：所述多透鏡抓持裝置和/或單透鏡抓持裝置采用真空吸附的方式或機械夾持的方式抓取透鏡。

進一步的：所述透鏡耦合裝置與多透鏡抓持裝置和/或單透鏡抓持裝置之間通過支桿連接。

本發(fā)明又提供了一種應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具的應用方法，其中多通道多透鏡波分復用裝置包括包括平面光波導芯片、基座、N個激光器芯片以及N組透鏡組，每組所述透鏡組中包括n個透鏡，其中n≥2，所述應用方法包括以下步驟：

S1、將平面光波導芯片和激光器芯片按照光波分復用裝置設計固定到基座的相應位置；

S2：通過多透鏡抓持裝置同時抓取每組透鏡組的全部透鏡；

S3：根據透鏡耦合裝置調節(jié)透鏡位置使其符合光波分復裝置設計，將每組內的透鏡粘接在所述基座上。

進一步的：當所述多通道多透鏡波分復用裝置的治具設有單透鏡抓持裝置和多透鏡抓持裝置時，所述S3具體包括如下步驟：

S31：根據透鏡耦合裝置調節(jié)透鏡位置使其符合光波分復裝置設計，將每組透鏡組中通過多透鏡抓持裝置將n-1透鏡粘接在所述基座上；

S32：根據透鏡耦合裝置調節(jié)透鏡位置使其符合光波分復裝置設計，通過單透鏡抓持裝置將剩余的最后一個透鏡粘接在所述基座上。

進一步的：所述S3中，每組內的n個透鏡分成n次單獨粘接至所述基座上；其中，每個所述透鏡的安裝方式為：按照光波分復用裝置設計并根據透鏡耦合裝置調節(jié)使其獲得最大輸出光功率達到最大值后將其粘接在所述基座上。

進一步的：所述S3中，當透鏡組中的一個透鏡安裝在所述基座前，其他通過多透鏡抓持裝置同時抓持的透鏡首先通過粘接的方式固定在透鏡抓持裝置的相應位置上；當完成安裝該透鏡并需要安裝下一個透鏡時，將下一個需要安裝的透鏡先從多透鏡抓持裝置上取下，然后再抓取以進行安裝。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的多通道多透鏡波分復用裝置通過在激光器芯片與平面光波導芯片之間設置多組透鏡組，且每組透鏡組具有n個透鏡(n≥2)，從而相對現有技術來說，該多通道多透鏡波分復用裝置具有耦合容差大的優(yōu)點，另外，由于其具有較大的耦合容差，故相對現有技術來說，其制造工藝難度低，產品良率和生產效率高。

而通過采用本發(fā)明的治具，由于該治具包括可同時抓取n個透鏡的多透鏡抓持裝置，從而找到適用于多透鏡的安裝裝置，使多個透鏡安裝時，其安裝不受耦合空間的限制。通過采用本發(fā)明的應用方法完成多透鏡的安裝，安裝時不受耦合空間的限制。

上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例所示的多通道多透鏡波分復用裝置的俯視圖；

圖2a、2b分別為單透鏡的耦合損耗--透鏡位移圖和雙透鏡耦合損耗--透鏡位移圖；

圖3為本發(fā)明一實施例所示的多通道多透鏡波分復用裝置及應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具的正視圖；

圖4為本發(fā)明一實施例所示的多通道多透鏡波分復用裝置及應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具使用狀態(tài)圖；

圖5為本發(fā)明另一實施例所示的多通道多透鏡波分復用裝置及應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具的使用狀態(tài)圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

請參見圖1，本發(fā)明一實施例所示的多通道多透鏡波分復用裝置包括平面光波導芯片1、基座2、N個激光器芯片5以及N組透鏡組，每組透鏡組中包括n個透鏡，其中n≥2，本實施例以N＝4，n＝2為例進行說明，在本實施例中，每組中的兩個透鏡分別命名為第一透鏡3和第二透鏡4，其中第一透鏡3相對第二透鏡4靠近激光器芯片5設置，第一透鏡3和第二透鏡4平行設置。所述平面光波導芯片1固定在所述基座2前端位置，以圖1為基準視角，圖1中基座2水平方向上的左側為前端，右側為后端。每組透鏡組對應一個激光器芯片5，每組透鏡組設置在所對應的激光器芯片5與平面光波導芯片1之間，本實施例中，四組透鏡組上下并列設置(以圖1的視角為描述方向)。本實施例中，所述平面光波導芯片1中設置有四個光通道10，每個所述光通道10對應一個激光器芯片5、一個第一透鏡3和一個第二透鏡4，且每個所述光通道10與相對應的激光器芯片5、第一透鏡3和第二透鏡4實現光軸對準。請結合圖2a、2b，通過圖2a、2b可看出，本發(fā)明的多通道多透鏡波分復用裝置的耦合容差通過使用雙透鏡耦合技術從原來單透鏡裝置的約0.5μm增加到15μm，使得透鏡在固定過程中的允許位移量得到了大大增加。

請結合圖3，一種應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具包括用于抓持和移動所述透鏡安裝位置的多透鏡抓持裝置6、透鏡耦合裝置9及連接透鏡耦合裝置9和多透鏡抓持裝置6的支桿7。所述多透鏡抓持裝置6根據透鏡耦合裝置9來移動透鏡的位置。所述多透鏡抓持裝置6包括可同時抓取第一透鏡3、第二透鏡4的抓持結構，所述抓持結構同時抓取第一透鏡3、第二透鏡4時，第一透鏡3、第二透鏡4相互之間平行。所述支桿7通過透鏡耦合裝置6來控制多透鏡抓持裝置6的移動位置以最終調整第一透鏡3、第二透鏡4的位置。在本實施例中，所述多透鏡抓持裝置采用真空吸附的方式來抓取第一透鏡3和第二透鏡4，該多透鏡抓持裝置6上端與真空吸管8連接以實現真空吸附。誠然，該多透鏡抓持裝置還可以采用機械夾持的方式抓取透鏡。所述多透鏡抓持裝置的底部設置有容設部分透鏡的凹槽(未標號)，通過該凹槽可以定位透鏡的位置，該凹槽的數量與每組透鏡組含有的總透鏡的數量相同。

在具體使用時，之所以不采用兩個單透鏡抓持裝置，主要是因為耦合空間距離限制，其沒有足夠的空間放置兩個裝置進行移動耦合，而通過采用多透鏡抓持裝置6則可規(guī)避耦合空間限制的問題。本實施例中每組透鏡組包括的透鏡數量為兩個(第一透鏡3和第二透鏡4)，但在其他實施方式中，該透鏡數量可以根據具體情況增加，透鏡實際數量可以大于或等于2，而對應的，多透鏡抓持裝置6的抓持結構也發(fā)生變化。

請參見圖4并結合圖3，上述應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具的應用方法大致包括如下步驟：

S1、將平面光波導芯片1和激光器芯片5按照光波分復用裝置設計固定到基座2的相應位置；

S2：通過多透鏡抓持裝置6同時抓取每組透鏡組的全部透鏡；

S3：根據透鏡耦合裝置9調節(jié)透鏡位置使其符合光波分復裝置設計，將每組內的透鏡粘接在所述基座2上。在本步驟中，每組內的n個透鏡可分成n次單獨粘接至所述基座2上；其中，每個所述透鏡的安裝方式可以為：按照光波分復用裝置設計并根據透鏡耦合裝置9調節(jié)使其獲得最大輸出光功率達到最大值后將其粘接在所述基座2上。為了保證在安裝其中一個透鏡時，多透鏡抓持裝置6上的其他透鏡不會脫落，其可通過采用如此方式實現：當透鏡組中的一個透鏡安裝在所述基座2前，其他通過多透鏡抓持裝置6同時抓持的透鏡首先通過粘接的方式固定在多透鏡抓持裝置6的相應位置上；當完成安裝該透鏡并需要安裝下一個透鏡時，將下一個需要安裝的透鏡先從多透鏡抓持裝置6上取下，然后再抓取以進行安裝。

在本實施例中，每個透鏡組中的透鏡數量為兩個(第一透鏡3和第二透鏡4)，下面以兩個透鏡(第一透鏡3和第二透鏡4)為例將該應用方法對每個透鏡組的安裝方式進行詳細說明。首先通過真空吸管8吸出多透鏡抓持裝置6中空氣，從而將第一透鏡3和第二透鏡4吸附于多透鏡抓持裝置6上，此時，將第二透鏡4通過粘接的方式固定在多透鏡抓持裝置6上；再利用手動或電腦程序調節(jié)透鏡耦合裝置9通過支桿7控制多透鏡抓持裝置6來移動第一透鏡3和第二透鏡4的位置，使第一透鏡3、第二透鏡4移至平面光波導芯片1和激光器芯片5之間，直至該多通道多透鏡波分復用裝置輸出光功率最大；然后通過膠粘或焊接的方式將第一透鏡3固定于基座2上，至此第一透鏡3安裝完成；當安裝第二透鏡4時，先將第二透鏡4從多透鏡抓持裝置6上取下，然后多透鏡抓持裝置6通過真空吸附的方式抓取第二透鏡4，進而利用手動或電腦程序調節(jié)透鏡耦合裝置9通過支桿7控制多透鏡抓持裝置6來移動第二透鏡4的位置，使裝置輸出光功率最大，最后在通過膠粘或焊接獎第二透鏡4固定于基座2上。本實施例中，該第一透鏡3和第二透鏡4分兩次安裝完成，在其他實施方式中，當移動確定好第一透鏡3、第二透鏡4位置后，可以同時將第一透鏡3、第二透鏡4固定在基座2上。但是，與將第一透鏡3、第二透鏡4同時調好位置并同時將第一透鏡3、第二透鏡4固定在基座2上相比，將第一透鏡3、第二透鏡4分兩次位移固定至基座2上的優(yōu)點在于：由于在安裝第一透鏡3的時候可能會出現安裝偏移的問題，若分兩次安裝，則可以在安裝第二透鏡4時，對第二透鏡4的位置進行微調，彌補第一透鏡3安裝時的位置偏差，以降低最終的偏差值。

請參見圖5，本實施例所示的應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具的結構與上述應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具的結構相似，區(qū)別在于：本實施例中，該應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具還包括單透鏡抓持裝置11，該單透鏡抓持裝置11具有每次僅能抓取一個透鏡的抓持結構，該單透鏡抓持裝置11同樣采用真空吸附的方式抓取透鏡，當然，在其他實施方式中，該單透鏡抓持裝置11也可以采用機械夾持的方式抓取透鏡。該單透鏡抓持裝置11通過支桿7與透鏡耦合裝置9連接。所述單透鏡抓持裝置11的底部同樣設置有容設部分透鏡的凹槽。

請結合圖5，該應用于多通道多透鏡波分復用裝置的治具的應用方法與前述的應用方法基本相似，區(qū)別在于僅在于S3，以多通道多透鏡波分復用裝置僅設有第一透鏡3和第二透鏡4為例，其S3的步驟具體如下：

S31：根據透鏡耦合裝置9調節(jié)每組中的第一透鏡3、第二透鏡4位置使其符合光波分復裝置設計，每組透鏡組中通過多透鏡抓持裝置6將第一透鏡3粘接在所述基座2上；

S32：根據透鏡耦合裝置9調節(jié)第二透鏡4的位置使其符合光波分復裝置設計，通過單透鏡抓持裝置11將該第二透鏡4粘接在所述基座2上。

通過將最后一個透鏡(本實施例中為第二透鏡4)該用單透鏡抓持裝置11抓持，從而可以防止在安裝第二透鏡4的過程中，透鏡抓持裝置碰撞到原本已經裝好的第一透鏡3，而損壞第一透鏡3及使第一透鏡3發(fā)生位置，更重要的是，采用單透鏡抓持裝置11可以避免第一透鏡3對第二透鏡4安裝時的空間干擾。

綜上所述：本發(fā)明的多通道多透鏡波分復用裝置通過在激光器芯片與平面光波導芯片之間設置多組透鏡組，且每組透鏡組具有n個透鏡(n≥2)，從而相對現有技術來說，該多通道多透鏡波分復用裝置具有耦合容差大的優(yōu)點，另外，由于其具有較大的耦合容差，故相對現有技術來說，其制造工藝難度低，產品良率和生產效率高。而通過采用本發(fā)明的治具，由于該治具包括可同時抓取n個透鏡的多透鏡抓持裝置，從而找到適用于多透鏡的安裝裝置，使多個透鏡安裝時，其安裝不受耦合空間的限制。通過采用本發(fā)明的應用方法完成多透鏡的安裝，安裝時不受耦合空間的限制。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。