属。该步骤增 大了传输频带的带宽和通信容量；由于光纤衰减小，无中继设备，所以信号传输的距离远， 传输质量高，串扰小；还可以抗电磁干扰；尺寸小，耐化学腐蚀，重量轻。
[0039] 可选地，所述光纤阵列设置在一衬底上，所述衬底为具有多条V形槽的硅片，所述 多根光纤相应的设置在所述多条V形槽内。
[0040] 该步骤中的硅片105,参见图3所示，通过光刻有多条V形槽的硅片105使得多维 的光纤阵列一体成型，比起单个准直器独立调试，再一一上胶封装在玻璃板上，可以避免光 纤阵列和透镜阵列加工中的不一致性，降低了成本。
[0041] 可选地，所述光纤阵列中的每根光纤的端面垂直于该光纤的光轴所在的平面；所 述透镜阵列中的每个透镜的端面垂直于该透镜的光轴所在的平面。
[0042] 所述透镜阵列中的每个透镜逐一对应于所述光纤阵列中的每根光纤头的光路位 置上，透镜阵列接收光纤阵列传输的入射光束，将入射光束进行准直扩束为高斯光束。
[0043] 具体地，通过透镜阵列后的高斯光束的特征参数束腰位置Z和束腰W。的表达式 为：
[0045] 在表达式（1-1)中，W(Z)是高斯光束Z位置的光斑半径，R(Z)表示传播到z处的 光束等相位面的曲率半径R(z)，W。是高斯光束的束腰半径，λ为高斯光束的中心波长。
[0046] 引入的q(z)参数，使参数R(Z)和W(Z)在一个表达式中，且都用q表示，表达式定 义为
[0048] 参见图4所示的透镜阵列中的单个透镜示意图，以及参见图5所示的单路的光纤 106与对应的单路透镜107耦合的光路示意图，当入射光束从空气中穿过厚透镜时，可以看 作是先从折射率为I ll的空气介质穿过折射率为η 2平行平板，在折射率为η 2的介质中传播 L。的距离，然后再透过介质的折射率为η 2，且曲率半径为R。的球面，最后回到空气中。即n i 为空气折射率，n2为透镜的折射率，L。为透镜的厚度，R。为透镜球面的曲率半径。
[0049] 通过透镜阵列后高斯光束变换得到的矩阵T等于上述三个变换矩阵的反序的乘 积：
[0051] 由于空气的折射率Ii1= 1，则：
[0053] 本申请实施例采用的是二氧化硅玻璃做的I X 10的透镜阵列，C-Iens参数为：折 射率nc= L 46,透镜的厚度Lc = I. 043mm，球面曲率半径Re = I. 24mm，直径Φ =0· 82mm， 入射光束在空气中的波长λ。= 1.55X10-3mm，空气折射率η。= 1，光纤出来的入射光束的 高斯光束束腰半径wM= 5X10 3mm，基模高斯光束共焦的参数ζ。= π ω〇2/λ =〇.〇5,纤芯 半径 r = 4. 15 X 10 3mnin
[0054] 本申请实施例将b作为光纤阵列与透镜阵列之间的距离，高斯光束束腰半径W(Z) 与b的关系式：
[0056] 将表达式（1-3)的透镜的传输矩阵T代入（1-4)式可得W(Z)与b的关系，当b = 2mm时，则准直器的高斯光束的束腰半径具有最大值0. 238mm。
[0057] 当d = 65mm时，W(d = 65)为在工作距离为65mm时的光斑半径，W(z)有极小值 W(d = 65) = 0. 233mm，在当光斑最小的位置处即是能量最集中的位置处，所以W(d = 65) =0. 233mm是腰斑半径的大小，此时的
[0058] 可选地，当所述阵列准直器为一维阵列时，所述阵列准直器为I X 1或I X 10路准 直器。
[0059] 可选地，当所述阵列准直器为I X 10路准直器时，所述阵列准直器的体积小于0. 3 立方厘米，工作距离大于6厘米。
[0060] 在一个优选实施例中，当所述阵列准直器为IX 10路准直器时，所述阵列准直器 的体积为1 2mm X 1 2mm X I. 8mm，工作距离为65mm。
[0061] 当所述阵列准直器为一层十维时，所述阵列准直器为I X 10路准直器。在另一个 优选实施例中，所述一层十维阵列准直器的体积为12mmX 12mmX I. 8mm，束腰光斑直径为 466 μ m，工作距离为65mm。
[0062] 可选地，所述高斯光束的焦距大于所述入射光束的焦距。
[0063] 如上述，高斯光束的焦距为65mm，入射光束的焦距小于2mm，所以高斯光束的焦距 远远大于所述入射光束的焦距。
[0064] 具体地，所述粘接是通过AC-38胶粘接。
[0065] 在进行器件粘接过程中时，通过微调架最小的位移确保器件对准；进行器件粘接 时的温度尽量的低，温度控制在冷却后，不会由于热的膨胀影响器件内部发生位移；器件粘 接的接合点有足够的可靠性，以免在不同的环境和生命周期过程中发生位移，如振动，碰撞 或潮湿等。
[0066] 将透镜阵列和光纤阵列固定在L支架上，使用的胶是AC-38胶。AC-38胶相对其他 胶，具有强度高、耐热性好的优点，但用AC-38胶密封后，不易拆卸，可以通过500小时的高 低温和振动冲击循环。
[0067] 可选地，所述方法还包括：所述光纤阵列的中心处设置有陶瓷电阻，所述陶瓷电阻 的一端与加电设备正极连接，所述陶瓷电阻的另一端与所述加电设备负极连接；通过所述 加电设备对所述陶瓷电阻调节电压信号，来改变所述光纤阵列与所述透镜阵列之间耦合的 插损一致性。
[0068] 通过本实用新型实施例，通过支架固定光纤阵列与透镜阵列之间的距离；光纤阵 列接收光源输入的光信号，将光信号耦合至光纤内，并呈阵列式传输入射光束；透镜阵列接 收光纤阵列传输的入射光束，将入射光束进行准直扩束为高斯光束；所述透镜阵列中的每 个透镜一一对应于所述光纤阵列中的每根光纤头的光路位置上。可有效地提高准直器耦 合的插损一致性，省时，易封装，一致性好，体积小、低成本、高集成、易扩展成多维阵列准直 器。高斯光束达到近乎平行光束，避免光传播过程中的发散导致光能量的损失。
[0069] 本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述 的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清 楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组 成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执轨道，取决于技术方案的特定应用和设 计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的 功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
[0070] 以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进 一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于 限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替 换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种阵列准直器，包括： 支架，通过互相垂直的第一平面和第二平面粘接于光纤阵列与透镜阵列之间，用于固 定所述光纤阵列与所述透镜阵列之间的距离； 光纤阵列，与所述支架的第一面粘接，包括多根光纤，用于接收光源输入的光信号，将 所述光信号耦合至光纤内，并呈阵列式传输入射光束； 透镜阵列，与所述支架的第二面粘接，包括多个透镜，用于接收所述光纤阵列传输的所 述入射光束，将所述入射光束进行准直扩束为高斯光束； 其中，所述透镜阵列中的每个透镜一一对应的设置在所述光纤阵列中的每根光纤头的 光路位置上。2. 根据权利要求1所述的阵列准直器，其特征在于，所述高斯光束的焦距大于所述入 射光束的焦距。3. 根据权利要求1所述的阵列准直器，其特征在于，所述光纤阵列的中心处设置有陶 瓷电阻，所述陶瓷电阻的一端与加电设备正极连接，其另一端与所述加电设备负极连接。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的阵列准直器，其特征在于，所述光纤阵列的多根 光纤之间间隔一定距离并呈一维、二维或三维阵列分布； 所述透镜阵列的所述多个透镜之间间隔一定距离并呈一维、二维或三维阵列分布。5. 根据权利要求4所述的阵列准直器，其特征在于，所述光纤阵列中每根光纤的端面 垂直于该光纤光轴所在的平面； 所述透镜阵列中每个透镜的端面垂直于该透镜光轴所在的平面。6. 根据权利要求4所述的阵列准直器，其特征在于，所述光纤阵列设置在一衬底上，所 述衬底为具有多条V形槽的硅片，所述多根光纤相应的设置在所述多条V形槽内。7. 根据权利要求4所述的阵列准直器，其特征在于，当所述阵列准直器为一维阵列时， 所述阵列准直器为1 X 1或1 X 10路准直器。8. 根据权利要求7所述的阵列准直器，其特征在于， 当所述阵列准直器为1 X 10路准直器时，所述阵列准直器的体积小于0. 3立方厘米，工 作距离大于6厘米。9. 根据权利要求4所述的阵列准直器，其特征在于，所述光纤阵列的端面相对于水平 面呈斜8度角。10. 根据权利要求4所述的阵列准直器，其特征在于， 所述支架为L型支架，所述L型支架的短边粘接于所述透镜阵列，所述L型支架的长边 粘接于所述光纤阵列。
【专利摘要】本实用新型涉及一种阵列准直器，包括：支架，通过互相垂直的第一平面和第二平面粘接于光纤阵列与透镜阵列之间，用于固定所述光纤阵列与所述透镜阵列之间的距离；光纤阵列，与所述支架的第一面粘接，包括多根光纤，用于接收光源输入的光信号，将所述光信号耦合至光纤内，并呈阵列式传输入射光束；透镜阵列，与所述支架的第二面粘接，包括多个透镜，用于接收所述光纤阵列传输的所述入射光束，将所述入射光束进行准直扩束为高斯光束；其中，所述透镜阵列中的每个透镜一一对应的设置在所述光纤阵列中的每根光纤头的光路位置上。
【IPC分类】G02B27/30, G02B6/32
【公开号】CN204989539
【申请号】CN201520738758
【发明人】周晓红, 余厚德
【申请人】周晓红
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月22日