一种无源耦合系统及耦合方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。合精度。合精度。

【技术实现步骤摘要】
一种无源耦合系统及耦合方法


[0001]本申请属于光学器件
，具体涉及一种无源耦合系统及耦合方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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（Passive alignment）。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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，该专利技术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。

技术实现思路

[0007]本专利技术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。
[0008]本专利技术的技术方案如下：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。
[0009]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。
[0010]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；所述滤光片可切换通过波长λ1和/或λ3的照明光；所述分光棱镜与所述分色棱镜之间安装显微物镜；所述分光棱镜可将照明光反射至所述显微物镜，由所述显微物镜出射至所述第一棱镜片或者第二棱镜片上；所述分光棱镜还可透射来自所述显微物镜的平行光。
[0011]优选的，所述分色棱镜、所述显微物镜、所述分光棱镜、所述显微筒镜与所述探测器位于同一Z向直线上；所述照明光源、所述滤光片与所述分光棱镜位于同一X向直线上。
[0012]优选的，所述滤光片与所述分光棱镜之间还安装照明透镜组，用于将照明光束调整为平行光送至所述分光棱镜上。
[0013]优选的，所述滤光片可切换通过波长λ2的照明光通道；所述分光棱镜可反射波长λ2的照明光至所述显微物镜上；所述第一棱镜片和第二棱镜片均镀有可透射λ2波长的光线的分色薄膜三；对耦合后的光模块在线复测时，所述滤光片切换为通过波长λ2的照明光通道，移动所述激光光源夹持模块，使λ2波长的光线经过分色棱镜后直线发射至激光光源的发光面，通过探测器观察所述发光面经过耦合透镜后的成像位置相对于光纤端耦合透镜的偏心情况。
[0014]本专利技术的另一目的是提供一种高精度的无源耦合方法，包括以下步骤：将耦合透镜和激光光源分别固定于耦合透镜夹持模块和激光光源夹持模块上；移动工作台，使分色棱镜的中心、耦合透镜的中心、激光光源的中心近似重合，打开照明光源，滤光片切换为通过照明光波长λ1+λ3的通道；分别调整耦合透镜夹持模块和激光光源夹持模块，使耦合透镜和激光光源可同时清晰地成像于探测器上，并且至少两个透镜本体可成像于视场内、至少两个激光光源本体可成像于视场内；通过观察探测器上耦合透镜在YZ平面内的成像清晰度来调整耦合透镜的俯仰角和倾斜角；通过观察探测器上激光光源在YZ平面内的成像清晰度来调整激光光源的俯仰角和倾斜角；通过外径拟合方式分别计算出每个透镜本体成像的中心在探测器上的像素点一的坐标位置；计算出每个激光光源本体成像的中心在探测器上的像素点二的坐标位置；激光光源夹持模块调整激光光源的位置以及绕X轴旋转的旋转角度，使至少两个
像素点二的坐标与至少两个对应的像素点一的坐标重合；计算耦合透镜和激光光源的耦合位置误差。
[0015]优选的，像素点二的坐标与像素点一的坐标重合后，向远离激光光源的方向沿Z轴移动所述工作台，耦合透镜夹持模块沿X轴方向下移，将耦合透镜与激光光源贴合固化，完成系统耦合。
[0016]优选的，所述耦合透镜的透镜本体沿Y轴方向阵列；所述激光光源的激光光源本体沿Y轴方向阵列；滤光片切换为通过照明光波长λ1+λ3的通道时，照明光源经过滤光片、分光棱镜、显微物镜后，λ1波长光由第一棱镜片反射至耦合透镜，λ3波长光由第二棱镜片反射至激光光源；其中，耦合透镜和激光光源清晰地成像于探测器上的过程为：耦合透镜将入射的照明光漫反射至第一棱镜片，经过显微物镜后，通过分光棱镜传播至显微筒镜，由显微筒镜将平行光会聚于探测器上；激光光源将入射的照明光漫反射至第二棱镜片，经过显微物镜后，通过分光棱镜传播至显微筒镜，由显微筒镜将平行光会聚于探测器上。
[0017]进一步的，还包括在线复测耦合透镜固化后的偏心情况，包括以下步骤：将所述滤光片切换为通过波长λ2的照明光通道，移动所述激光光源夹持模块，使λ2波长的光线经过分色棱镜后沿直线发射至激光光源，通过探测器观察所述激光光源的发光面经过耦合透镜后的成像位置相对于光纤端耦合透镜的偏心情况是否超出阈值。
[0018]本专利技术的有益效果为：本专利技术的耦合对准成像模块利用显微成像组件和分色棱镜配合，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无源耦合系统，其特征在于，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；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反射至耦合透镜和激光光源、并经过耦合透镜和激光光源发光面的漫反射，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，通过微调耦合透镜与激光光源，使耦合透镜与激光光源在探测器上的成像位置重合。2.根据权利要求1所述的无源耦合系统，其特征在于，所述分色棱镜包括呈交叉状分布的第一棱镜片和第二棱镜片，其中，第一棱镜片镀有可将λ1波长的光线朝耦合透镜反射的分色薄膜一，第二棱镜片镀有可将λ3波长的光线朝激光光源反射的分色薄膜二。3.根据权利要求2所述的无源耦合系统，其特征在于：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、显微物镜、分色棱镜、显微筒镜和探测器；所述滤光片可切换通过波长λ1和/或λ3的照明光；所述分光棱镜与所述分色棱镜之间安装显微物镜；所述分光棱镜可将照明光反射至所述显微物镜，由所述显微物镜出射至所述第一棱镜片或者第二棱镜片上；所述分光棱镜还可透过来自所述显微物镜的平行光。4.根据权利要求3所述的无源耦合系统，其特征在于：所述分色棱镜、所述显微物镜、所述分光棱镜、所述显微筒镜与所述探测器位于同一Z向直线上；所述照明光源、所述滤光片与所述分光棱镜位于同一X向直线上。5.根据权利要求3所述的无源耦合系统，其特征在于：所述滤光片与所述分光棱镜之间还安装照明透镜组，将照明光束调整为平行光送至所述分光棱镜上。6.根据权利要求3所述的无源耦合系统，其特征在于：所述滤光片可切换通过波长λ2的照明光通道；所述分光棱镜可反射波长λ2的照明光至所述显微物镜上；所述第一棱镜片和第二棱镜片均镀有可透射λ2波长的光线的分色薄膜三；对耦合后的光模块在线复测时，所述滤光片切换为通过波长λ2的光通道，移动所述激光光源夹持模块，使λ2波长的光线经过分色棱镜后发射至激光光源的发光面，通过探测器观察所述发光面经过耦合透镜后的成像位置相对于光纤端耦合透镜的偏心情况。7.一种无源耦合方法，其特征在于：由权利要求3
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6中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱会明，秦玉红，
申请(专利权)人：无锡鑫巨宏智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：