一种分体式透镜阵列的制作方法

本实用新型涉及一种分体式透镜阵列。

背景技术：

光通讯网络是由多个光学器件组成，光纤与光纤或光纤与器件之间的传输的光需要高精密的透镜来准直或聚焦，减少插入损耗。随着光纤通讯技术的不断进步，准直或聚焦透镜迅速向阵列集成化、小形化、低成本、大批量生产方向发展。透镜阵列的主要作用是将阵列型光纤发射出来的矩阵光源进行矩阵聚焦或准直，可以批量地进行光信号处理，将光束聚焦或准直回到矩阵接收光纤或器件单元中去。

图1为常规一体式透镜阵列的范例结构示意图。阵列透镜数量做到1×1、M×N、N×N（M、N为大于零的任意自然数），正面形状可以为长方形L×H、正方形L×L或其它形状，透镜厚度T按照焦距要求设定尺寸，间距P按照使用要求确定，透镜材质为模压玻璃或光学塑料。常规一体式透镜阵列一面为阵列的自由曲面透镜，可以为球面透镜、非球面透镜、柱面、菲尼尔等等各种自由曲面，另一面可以为平面、球面透镜、非球面透镜、柱面、菲尼尔等等各种自由曲面，两侧透镜中心同轴，X、Y轴方向的透镜中心在一条轴线上；图1左侧为平面，右侧为自由曲面透镜；图2为1×12透镜阵列；图3为5×12透镜阵列；图4左侧为自由曲面透镜，右侧为自由曲面透镜；图5为透镜阵列中一组透镜的聚焦光路图；图6为透镜阵列中一组透镜的准直光路图。

图1为常规一体式透镜阵列存在以下问题：

A.透镜材质选用范围窄：因为模压工艺原因，只能使用低温模压玻璃或光学塑料材料，而其它的耐高温或特种性能的透镜材质不能应用，如石英、红外材质等等，在很多特定领域不能使用，如高、低温极限环境等等。

B.生产成本高：工艺繁琐，包括模仁加工→测试→修模→硝材生产→硝材清洗→装模→密封抽真空→注入氮气→抽取氮气→红外加热→加压成型→定型→退火→注入氮气→冷却取料；一套模仁费用在数十万人民币，一种透镜阵列需要一种模仁，且透镜阵列中一个尺寸变更或错误，整套模仁报废，生产成本及其高昂。

C.生产周期长：一种透镜阵列从模具设计到生产出来，生产周期3～4个月。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种分体式透镜阵列，透镜材质选用范围广、生产成本低、生产周期短。

本实用新型的通过如下技术方案实现。

一种分体式透镜阵列，包括基座，基座上沿Z轴方向等间距P开设有N个V槽，N为大于1的正整数，基座上的每个V槽内放置有一个第一透镜，第一透镜通过封装物固定在基座上的V槽内，第一透镜的球心在X轴方向位于一条直线上，第一透镜的球心在Y轴方向等高，第一透镜的球心在Z轴方向同心，基座上沿XY面设置有定位基准面C，第一透镜的基准平面与基准面C平行。

进一步，基准面C为基座两侧面的任意一个面。

进一步，第一透镜上设置有V槽定位板，V槽定位板下方沿X轴方向开设有一个V槽，第一透镜与V槽定位板下方的V槽通过封装物固定，V槽定位板上方沿Z轴方向等间距P开设有N个V槽，V槽定位板上方的每个V槽内放置有一个第二透镜，第二透镜通过封装物固定在V槽定位板上方的V槽内，第二透镜的球心在X轴方向位于一条直线上，第二透镜的球心在Y轴方向等高，第二透镜的球心在Z轴方向同心，V槽定位板上沿XY面设置有定位基准面B，基准面B与基准面C平行。

进一步，还包括V槽压板，V槽压板下方沿X轴方向开设有一个V槽，V槽压板放置在第一透镜上，V槽压板的V槽压住第一透镜，V槽压板上沿XY面设置有定位基准面A。

进一步，还包括V槽压板，V槽压板下方沿X轴方向开设有一个V槽，V槽压板放置在第二透镜上，V槽压板的V槽压住第二透镜，V槽压板上沿XY面设置有定位基准面A。

进一步，第一透镜与第二透镜结构相同。

进一步，所述封装物为高温熔融玻璃粉、高温熔融石英粉或紫外线胶。

进一步，透镜采用玻璃、石英或红外材质制成。

进一步，透镜左右两侧为自由曲面平面、球面透镜、非球面透镜、柱面或菲尼尔。

进一步，所述基座采用金属、陶瓷、玻璃、石英或红外材质制成。

一种分体式透镜阵列的制作方法，包括如下步骤：

（1）、采用高精度CNC，加工基座上的V槽，V槽的间距P的加工精度为P±0.1μm～P±5μm；

（2）、加工V槽压板上的V槽；

（3）、透镜放入基座的V槽内；

（4）、V槽压板的V槽压住透镜；

（5）、基准面A、基准面C和透镜的基准平面平行定位；

（6）、对V槽压板施加压力固定；

（7）、微量注胶；

（8）、紫外固胶；

（9）、双面镀膜；

（10）、检验合格结束。

进一步，步骤（7）和步骤（8），采用以下步骤代替，①、微量注粉；②、高温熔接；③、冷却。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

A.生产成本低，采用高精度CNC加工，不需要模具费用，透镜阵列尺寸变更或错误，直接修改加工参数即可；

B.本实用新型可以采用高精度CNC加工，生产周期更短，本实用新型在较短的时间内即可完成透镜阵列生产；

C. 其透镜材质选用范围广泛，本实用新型结构，可采用高精度CNC加工，不需要经过模压工艺，可以根据要求选用任何透镜材质，而透镜模压工艺只能模压玻璃材质或光学材质透镜。

附图说明

图1为一种常规的1X12一体式透镜阵列的结构示意图；

图2为另一种常规的1X12一体式透镜阵列的结构示意图；

图3为一种常规的5X12一体式透镜阵列的结构示意图；

图4为另一种常规的5X12一体式透镜阵列的结构示意图；

图5为透镜阵列中一组透镜的聚焦光路图的示意图；

图6为透镜阵列中一组透镜的准直光路图的示意图；

图7为本实用新型1X4透镜阵列的制作方法第一示意图；

图8为本实用新型1X4透镜阵列的制作方法第二示意图；

图9为本实用新型1X4透镜阵列的制作方法第三示意图；

图10为本实用新型1X4透镜阵列的制作方法第四示意图，即成品示意图；

图11为本实用新型2X4透镜阵列的制作方法第一示意图；

图12为本实用新型2X4透镜阵列的制作方法第二示意图；

图13为本实用新型2X4透镜阵列的制作方法第三示意图，即成品示意图；

图中：1、基座，2、V槽，3、第一透镜，4、V槽压板，5、V槽定位板，6、基准面A，7、基准面B，8、基准面C，9、封装物。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

一种分体式透镜阵列，包括基座，基座上沿Z轴方向等间距P开设有N个V槽，N为大于1的正整数，基座上的每个V槽内放置有一个第一透镜，第一透镜通过封装物固定在基座上的V槽内，第一透镜的球心在X轴方向位于一条直线上，第一透镜的球心在Y轴方向等高，第一透镜的球心在Z轴方向同心，基座上沿XY面设置有定位基准面C，第一透镜的基准平面与基准面C平行。

进一步，基准面C为基座两侧面的任意一个面。

进一步，第一透镜上设置有V槽定位板，V槽定位板下方沿X轴方向开设有一个V槽，第一透镜与V槽定位板下方的V槽通过封装物固定，V槽定位板上方沿Z轴方向等间距P开设有N个V槽，V槽定位板上方的每个V槽内放置有一个第二透镜，第二透镜通过封装物固定在V槽定位板上方的V槽内，第二透镜的球心在X轴方向位于一条直线上，第二透镜的球心在Y轴方向等高，第二透镜的球心在Z轴方向同心，V槽定位板上沿XY面设置有定位基准面B，基准面B与基准面C平行。

进一步，还包括V槽压板，V槽压板下方沿X轴方向开设有一个V槽，V槽压板放置在第一透镜上，V槽压板的V槽压住第一透镜，V槽压板上沿XY面设置有定位基准面A。

进一步，还包括V槽压板，V槽压板下方沿X轴方向开设有一个V槽，V槽压板放置在第二透镜上，V槽压板的V槽压住第二透镜，V槽压板上沿XY面设置有定位基准面A。

进一步，第一透镜与第二透镜结构相同。

进一步，所述封装物为高温熔融玻璃粉、高温熔融石英粉或紫外线胶。

进一步，透镜采用玻璃、石英或红外材质制成。

进一步，透镜左右两侧为自由曲面平面、球面透镜、非球面透镜、柱面或菲尼尔。

进一步，所述基座采用金属、陶瓷、玻璃、石英或红外材质制成。

一种分体式透镜阵列的制作方法，包括如下步骤：

（1）、采用高精度CNC，加工基座上的V槽，V槽的间距P的加工精度为P±0.1μm～P±5μm；

（2）、加工V槽压板上的V槽；

（3）、透镜放入基座的V槽内；

（4）、V槽压板的V槽压住透镜；

（5）、基准面A、基准面C和透镜的基准平面平行定位；

（6）、对V槽压板施加压力固定；

（7）、微量注胶；

（8）、紫外固胶；

（9）、双面镀膜；

（10）、检验合格结束。

进一步，步骤（7）和步骤（8），采用以下步骤代替，①、微量注粉；②、高温熔接；③、冷却。

上述加工方法，还可以包括加工V槽定位板上的V槽，第一透镜放入机座的V槽内，V槽定位板下方的V槽压住第一透镜，第二透镜放入V槽定位板上方的V槽内，V槽压板的V槽压住第二透镜，基准面A、基准面B、基准面C和第一透镜、第二透镜的基准平面平行定位后对第一透镜和第二透镜进行固定。

实施例1

如图7至图10所示，一种分体式透镜阵列，包括基座，基座上沿Z轴方向等间距P开设有4个V槽，基座上的每个V槽内放置有一个第一透镜，第一透镜为球面透镜，第一透镜通过封装物固定在基座上的V槽内，第一透镜的球心在X轴方向位于一条直线上，间距P的公差△P在0.1μm～5微米之间，第一透镜的球心在Y轴方向等高，球心在Y轴高度差△Y在0.1μm～5微米之间，第一透镜的球心在Z轴方向同心，同心度△Z在0.1μm～5微米之间，基座上沿XY面设置有定位基准面C，第一透镜的基准平面与基准面C平行。

其制作方法，包括如下步骤：

（1）、采用高精度CNC，加工基座上的V槽，V槽的间距P的加工精度为P±0.1μm～P±5μm；

（2）、加工V槽压板上的V槽；

（3）、第一透镜放入基座的V槽内；

（4）、V槽压板的V槽压住第一透镜；

（5）、基准面A、基准面C和第一透镜的基准平面平行定位；

（6）、对V槽压板施加压力固定；

（7）、对基座上的V槽与第一透镜之间进行微量注胶；

（8）、紫外固胶；

（9）、双面镀膜；

（10）、去除V槽压板得到成品；

（11）、检验合格结束。

其中，也可以对V槽压板的V槽与第一透镜之间进行微量注胶并紫外固胶，不去除V槽压板得到成品。

实施例2

如图11和图13所示，一种分体式透镜阵列，包括基座，基座上沿Z轴方向等间距P开设有4个V槽，基座上的每个V槽内放置有一个第一透镜，第一透镜通过封装物固定在基座上的V槽内，第一透镜上设置有V槽定位板，V槽定位板下方沿X轴方向开设有一个V槽，第一透镜与V槽定位板下方的V槽通过封装物固定，V槽定位板上方沿Z轴方向等间距P开设有4个V槽，V槽定位板上方的每个V槽内放置有一个第二透镜，第一透镜和第二为球面透镜，第二透镜通过封装物固定在V槽定位板上方的V槽内，第一透镜的球心在X轴方向位于一条直线上，间距P的公差△P在0.1μm～5微米之间，第一透镜的球心在Y轴方向等高，球心在Y轴高度差△Y在0.1μm～5微米之间，第一透镜的球心在Z轴方向同心，同心度△Z在0.1μm～5微米之间，基座上沿XY面设置有定位基准面C，第二透镜的球心在X轴方向位于一条直线上，间距P的公差△P在0.1μm～5微米之间，第二透镜的球心在Y轴方向等高，球心在Y轴高度差△Y在0.1μm～5微米之间，第二透镜的球心在Z轴方向同心，同心度△Z在0.1μm～5微米之间，V槽定位板上沿XY面设置有定位基准面B，第一透镜的基准平面与基准面C平行，基准面B与基准面C平行

其制作方法，包括如下步骤：

（1）、采用高精度CNC，加工基座上的V槽，V槽的间距P的加工精度为P±0.1μm～P±5μm；

（2）、采用高精度CNC，加工V槽定位板上的V槽，V槽的间距P的加工精度为P±0.1μm～P±5μm；

（3）、加工V槽压板上的V槽；

（4）、第一透镜放入基座的V槽内；

（5）、V槽定位板下方的V槽压住第一透镜；

（6）、第二透镜放入V槽定位板上方的V槽内；

（7）、V槽压板的V槽压住第二透镜；

（8）、基准面A、基准面B、基准面C和第一透镜、第二透镜的基准平面平行定位；

（9）、对V槽压板施加压力固定；

（10）、对基座上的V槽与第一透镜之间进行微量注胶；

（11）、紫外固胶；

（12）、双面镀膜；

（13）、去除V槽压板得到成品；

（14）、检验合格结束。

其中，也可以对V槽压板的V槽与第一透镜之间进行微量注胶并紫外固胶，不去除V槽压板得到成品。

实施例3

实施例3与实施例1相同，仅第一透镜为非球面的自由曲面透镜，其中第一透镜也可以为非球面透镜、柱面或菲尼尔。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。