[发明专利]一种无源耦合系统及耦合方法

说明书

本发明涉及光学器件技术领域，具体为一种无源耦合系统及其耦合方法，包括耦合透镜夹持模块，用于固定耦合透镜、调整耦合透镜的位置及倾角；激光光源夹持模块，与所述耦合透镜相对设置，用于固定激光光源、调整激光光源的位置及倾角；耦合对准成像模块，用于对所述耦合透镜和激光光源发光面显微成像，并确定所述耦合透镜和激光光源的空间位置。本发明通过对耦合透镜或激光光源进行俯仰/倾斜的角度调节，配合照明系统与显微成像系统，实现在探测器上清晰成像，且各夹持模块调节精度高，提高了耦合精度。

技术领域

本申请属于光学器件技术领域，具体涉及一种无源耦合系统及耦合方法。

背景技术

在光通信中，近距离通信通常采用多模光纤，光源为850nm的VCSEL激光光源，VCSEL激光光源为垂直腔面发射激光器，因此耦合透镜通常采用COB或阵列透镜的形式。

在光通信中，光耦合即实现光路对准，目前光路对准技术包括需要光源在线的有源主动耦合（active alignment）和不需要光源在线开启的无源被动耦合（Passivealignment）。

有源耦合过程是激光光源固定在PCB板上，通过光源发光，通过检测耦合到光纤中能量的高低来判断透镜耦合的最佳位置。如果采用有源耦合，需要专有的耦合设备，需要将激光光源通电后进行操作，整过过程比较复杂，导致整个模块装配需要很长时间，效率较低。

无源耦合也有两种方式，一种是视觉拍照的方式，过程是激光光源固定在PCB板上，通过摄像机分别对激光光源和耦合透镜进行拍照，通过计算器对照片进行分析，调整透镜的位置，使得透镜圆心和激光圆心重合，此时位置为透镜的最佳耦合位置。另外一种是通过机械定位配合方式，是通过定位柱和定位孔的方式来实现耦合的，例如授权公告号为CN103197385B的专利公开了公开了一种光模块及其光路耦合方法，通过多个支架之间的机械固定实现光路的耦合，简化了工序，降低了耦合成本，然而该光路耦合方法是通过特殊的机械定位部件来实现的，这种定位精度无法量化，定位精度无法保证。

近些年，随着光模块产量的增加，越来越多的厂家尝试采用无源方式进行耦合，例如授权公告号为CN113872041B的专利公开了一种无源耦合方法及无源耦合装置，透镜包括进光面、出光面和供无源耦合使用的标识点，所述标识点位于所述出光面的后焦平面上，该发明提供的无源耦合方法耦合速度较快。虽然现有的无源耦合方法生产效率提高了很多，但是产品的合格率一直很低，导致产品合格率低的主要原因是无源耦合的耦合定位精度太低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种无源耦合系统，用于提高无源耦合精度。

本发明的技术方案如下：

一种无源耦合系统，包括：

耦合透镜夹持模块，用于固定和调整耦合透镜的位置及倾角；

激光光源夹持模块，与所述耦合透镜相对设置，用于固定和调整激光光源的位置及倾角；

耦合对准成像模块，用于对所述耦合透镜和激光光源发光面显微成像，并确定所述耦合透镜和激光光源的空间位置；

所述耦合对准成像模块包括分色棱镜和显微成像组件：

进行耦合工作状态时，所述分色棱镜位于所述耦合透镜与所述激光光源之间，所述分色棱镜可将至少两种波长的光分别打到耦合透镜和激光光源，并经过耦合透镜和激光光源的发光面漫反射，将耦合透镜和激光光源的发光面由显微成像组件成像至探测器上，通过所述探测器观察耦合透镜与激光光源的成像位置偏差，进而微调耦合透镜与激光光源，使耦合透镜与激光光源的成像位置重合。

优选的，所述分色棱镜包括呈交叉连接的第一棱镜片和第二棱镜片，其中，第一棱镜片和第二棱镜片分别镀有可将λ1波长的光线朝耦合透镜反射的分色薄膜一、以及将λ3波长的光线朝激光光源反射的分色薄膜二。

优选的，所述显微成像组件包括安装于XZ轴滑台上的工作台，所述工作台上安装照明光源、滤光片、分光棱镜、分色棱镜、显微物镜、显微筒镜和探测器；