一种具有分光功能的多通道芯片式发射准直器的制作方法

本技术用于激光雷达光发射组件，特别是一种具有分光功能的多通道芯片式发射准直器。

背景技术：

1、现如今随着5g技术和人工智能的快速发展，智能与网络快速融入我们的生活，被称为第二居室的自动驾驶技术迅速成为当前社会的首要发展的高科技产品；激光雷达作为自动驾驶最重要的传感器市场份额巨大。一般激光雷达内部多路光发射采用1*n的光纤分路器（coupler）进行功率分配，然后在分路器的光纤末端用玻璃v槽和盖板组装成固定通道间距的光纤阵列（fa：fiber array），将fa研磨一定角度（如6°~8°）保证回波损耗满足系统要求（一般要求大于45db）；根据激光雷达探测距离精度要求，设计光学整形透镜安装在fa的光纤发散输出端口从而保证输出光斑在空间传输的光斑质量/间距/发散角等参数。

2、现有激光雷达光发射组件产品，其构造为1*n（根据雷达设计需要）的coupler与fa组件，将coupler的输出端光纤按需裁成一定长度，剥去涂覆层后加fa的底板盖板做成组件。需要注意此处coupler输出端光纤与fa输入端光纤之间需要连着coupler一起做fa，难度增大。

3、完成coupler+fa组件后根据雷达光功率要求需要在fa端面镀增透膜来传输较高的光功率，在光学镀膜过程中由于组件体积大，光纤多导致镀膜产出数量较低，合格率较低；镀膜后的coupler+fa组件再与透镜1进行光学耦合组装即可，其示意图如下图一、图二所示，这种结构会存在一些不足，具体如下：1）在生产过程中，产品的结构越简单，功能集成化越高越好，这样意味着工序简单，良率损失小，现有的方法需要将1*n coupler输出端制成fa，该工序存在不少的良率损失，且投入工时多；2）激光雷达主要应用高功率脉冲式激光器，激光比传统光通信产品的功率都高，组件个数越多对整个发射光路的损耗越大。同时常规工艺的coupler在脉冲高功率的工作环境下有一定的失效风险；3）生产coupler的工艺因固化胶的热膨胀系数与石英基片、不锈钢管的不一致，在环境温度变化时热胀冷缩的程度就不一致，此种情况容易导致光分路器损坏，而激光雷达对于环境温度的要求比传统光通信标准更加严苛，这对coupler来说是一大难题；4）根据设计需求要求更多通道（大于4路）的分光时的就会存在技术生产上的难题，只能用多个分路器级联组成，从而导致成本成倍增长；5）现有组件产品的结构大些，coupler的长度往往有几十mm，加上连接fa的光纤，不符合小型化的发展趋势。

技术实现思路

1、针对上述问题，本实用新型提供了一种具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，采用光分路芯片对入射光信号进行分光，缩短距离，集成化小型化，减少组件数量，减少生产周期，降低成本。

2、本实用新型采用的技术方案为：

3、一种具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，其特征在于，包括用于输入光信号的输入光纤尾纤、用于接收光信号进行分光的光分路芯片以及至少一个与光分路芯片对应用于对分出的光信号准直的准直透镜，所述输入光纤尾纤包括输入光纤和封装输入光纤的封装器；所述光分路芯片内设有用于接收输入光纤的输入光信号的光波导输入端、用于对光信号分光的光波导通道以及用于供各分光的光信号输出的光波导输出端；所述光分路芯片的分光比为1:2n，n≥1，n为常数。

4、优选地，所述输入光纤尾纤套在定位套管的一端，光分路芯片插入定位套管的另一端，光分路芯片的输入端与输入光纤的输出端对应；定位套管安装在外管的一端，外管的另一端设有与光分路芯片的输出端对应的准直透镜。

5、更优选地，所述输入光纤尾纤的输入光纤对接有用于对光束汇聚的聚光透镜形成聚焦准直器；所述光分路芯片安装在连接板上，聚焦准直器通过连接板完成与光分路芯片的耦合，底板上还安装有用于对从光分路芯片的光波导输出端输出的光信号整形准直的准直透镜，准直透镜为阵列透镜，阵列透镜中的各透镜分别与光分路芯片输出端输出的各束光信号对应。

6、更优选地，所述底板上设有用于安装阵列透镜的安装口。

7、更优选地，所述透镜为阵列硅透镜或者玻璃模压透镜。

8、更优选地，所述光分路芯片的输入端和输出端以及输入光纤的输出端都有用于抑制返回光的倾斜面。

9、优选地，所述倾斜面上镀有增透介质膜。

10、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供了一种具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，采用光分路芯片对入射光信号进行分光，缩短距离，集成化小型化，减少组件数量，减少生产周期，降低成本，可以批量化生产，带来较高的经济效益和社会效益；既能够有效承受高功率激光，失效风险更低，对于激光雷达应用的安全性能更高，又能够承受更加严苛的实际使用环境，如高温/高损耗，满足激光雷达车载智能驾驶更加精密的发展需求，满足车激光雷达和光通信器件集成化小型化的需求。

技术特征：

1.一种具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，其特征在于，包括用于输入光信号的输入光纤尾纤、用于接收光信号进行分光的光分路芯片以及至少一个与光分路芯片对应用于对分出的光信号准直的准直透镜，所述输入光纤尾纤包括输入光纤和封装输入光纤的封装器；所述光分路芯片内包括用于接收输入光纤的输入光信号的光波导输入端、用于对光信号分光的光波导通道以及用于供各分光的光信号输出的光波导输出端；所述光分路芯片的分光比为1:2n，n≥1，n为常数。

2.根据权利要求1所述的具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，其特征在于：所述输入光纤尾纤套在定位套管的一端，光分路芯片插入定位套管的另一端，光分路芯片的输入端与输入光纤的输出端对应；定位套管安装在外管的一端，外管的另一端设有与光分路芯片的输出端对应的准直透镜。

3.根据权利要求1所述的具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，其特征在于：所述输入光纤尾纤的输入光纤对接有用于对光束汇聚的聚光透镜形成聚焦准直器；所述光分路芯片安装在连接板上，聚焦准直器通过连接板完成与光分路芯片的耦合，底板上还安装有用于对从光分路芯片的光波导输出端输出的光信号整形准直的准直透镜，准直透镜为阵列透镜，阵列透镜中的各透镜分别与光分路芯片输出端输出的各束光信号对应。

4.根据权利要求3所述的具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，其特征在于：所述底板上设有用于安装阵列透镜的安装口。

5.根据权利要求3所述的具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，其特征在于：所述透镜为阵列硅透镜或者玻璃模压透镜。

6.根据权利要求1所述的具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，其特征在于：所述光分路芯片的输入端和输出端以及输入光纤的输出端都有用于抑制返回光的倾斜面。

7.根据权利要求6所述的具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，其特征在于：所述倾斜面上镀有增透介质膜。

技术总结
本技术提供一种具有分光功能的多通道芯片式发射准直器，包括用于输入光信号的输入光纤尾纤、用于接收光信号进行分光的光分路芯片以及至少一个与光分路芯片对应用于对分出的光信号准直的准直透镜，所述输入光纤尾纤包括输入光纤和封装输入光纤的封装器；所述光分路芯片内包括光波导输入端、光波导通道以及光波导输出端；所述光分路芯片的分光比为1:2n，n≥1，n为常数。与现有技术相比，该具有分光功能的多通道芯片式发射准直器采用光分路芯片对入射光信号进行分光，缩短距离，集成化小型化，减少组件数量，减少生产周期，降低成本，可批量化生产，带来较高经济效益和社会效益。

技术研发人员：范臣臣,聂滔,李京辉
受保护的技术使用者：北极光电（深圳）有限公司
技术研发日：20221108
技术公布日：2024/1/12