[发明专利]一种基于数值孔径转换的混合光纤阵列及光电器件

说明书

本发明涉及一种基于数值孔径转换的混合光纤阵列及光电器件，混合光纤阵列包括基片、盖片和两端数值孔径不同的混合光纤，所述基片上表面形成有用于放置所述混合光纤的V槽，且所述V槽的一端延伸至所述基片的一端侧壁，所述盖片设置在所述基片上，并将所述混合光纤压在所述V槽内，所述混合光纤的数值孔径较小一端与激光器耦合，所述混合光纤的数值孔径较大一端与光纤链路连接。本发明通过数值孔径不同的纤芯锥形熔接进行模场转换，形成混合光纤阵列，该光纤阵列一端与激光器耦合，另一端与光纤链路对接，可以显著提高耦合效率,而且结构简单,容易实现小型化和规模化，与外部激光器和光纤链路耦合方便，简单可靠，非常适合大面积推广使用。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种基于数值孔径转换的混合光纤阵列及光电器件。

背景技术

在光纤通信技术中，由于信号是在光纤中以光的形式传播，因此，将激光器发出的光信号耦合进入光纤，耦合技术都是必不可少的，这是光电收发器件与模块的技术基础。

传统的耦合方式主要有两种，一是光纤和激光器直接耦合如图1，二是采用透镜耦合如图2。在图1中的光纤激光器直接耦合方式中，由于标准单模光纤的数值孔径NA值在0.1-0.12范围，表征光纤的收光能力在14°的锥形范围，而激光器特别是普遍使用的DFB激光器的发散角在30～40°，因此大部分的光都不能被接收，光纤直接耦合典型的耦合效率不到10％。图2为透镜耦合，即在激光器和光纤之间加入透镜，可以是单透镜，也可以是多透镜组合。透镜的引入可以显著提高耦合效率，透镜种类的不同耦合效率也不同。目前在业界，普遍采用该方式进行耦合设计。例如，同轴封装，大多使用球透镜，耦合效率可以达到20％以上；在盒式BOX封装中，大都使用非球面透镜，以期得到更高的耦合效率，目前非面球透镜的耦合效率可以达到70％左右。透镜耦合虽然可以显著提高耦合效率，特别是非球面透镜，但透镜的引入，会导致成本提高，光路复杂，器件体积变大等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于数值孔径转换的混合光纤阵列及光电器件。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于数值孔径转换的混合光纤阵列，包括基片、盖片和两端数值孔径不同的混合光纤，所述基片上表面形成有用于放置所述混合光纤的V槽，且所述V槽的一端延伸至所述基片的一端侧壁，所述盖片设置在所述基片上，并将所述混合光纤压在所述V槽内，所述混合光纤的数值孔径较小一端与激光器耦合，所述混合光纤的数值孔径较大一端与光纤链路连接。

本发明的有益效果是：本发明的基于竖直孔径转换的混合光纤阵列，通过数值孔径不同的纤芯锥形熔接进行模场转换，形成混合光纤阵列，该光纤阵列一端与激光器耦合，另一端与光纤链路对接，可以显著提高耦合效率,而且结构简单,容易实现小型化和规模化，与外部激光器和光纤链路耦合方便，简单可靠，非常适合大面积推广使用。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述混合光纤包括由内至外顺次设置的纤芯、包层和涂覆层，所述纤芯层包括数值孔径较大的第一纤芯和数值孔径较小的第二纤芯，所述第一纤芯的一端与所述第二纤芯的一端熔接，并在熔接处形成数值孔径的渐变段，所述第一纤芯靠近所述基片一端设置，且所述混合光纤内部设有所述第一纤芯的一端设置在所述V槽内。

上述进一步方案的有益效果是：通过数值孔径不同的所述第一纤芯和第二纤芯进行熔接，并形成渐变段以进行模场转换，大大提高了耦合效率，通过所述V槽将所述混合光纤内部设有所述第一纤芯的一端固定于所述基片上，便于耦合操作，增加可靠性。

进一步：所述渐变段位于对应的所述V槽内。

上述进一步方案的有益效果是：通过将所述渐变段设置与所述V槽内，可以使得所述V槽对所述第一纤芯和第二纤芯的连接处的所述渐变段起到更好的稳固和支撑作用，增加强度，容易耦合，保证整个混合光纤阵列的可靠性。