一种一体式透镜组件的耦合方法及耦合系统技术方案

本发明专利技术提出了一种一体式透镜组件的耦合方法及耦合系统，该方法包括：先得到两外侧发射芯片在

【技术实现步骤摘要】
一种一体式透镜组件的耦合方法及耦合系统


[0001]本专利技术涉及光器件
，特别涉及一种一体式透镜组件的耦合方法及耦合系统
。

技术介绍

[0002]如图1所示，阵列光收发模块主要包括光发射芯片阵列
(
又称
LD
芯片阵列
)、
光接收芯片阵列
(
又称
PD
芯片阵列
)、PCBA
板
、
一体式透镜组件
(
又称一体式
lens
组件
)。
其中，光发射芯片阵列
、
光接收芯片阵列贴装在
PCBA
板上，一体式透镜组件罩设于光发射芯片阵列
、
光接收芯片阵列上
。

技术实现思路

[0003]专利技术人发现对于阵列光收发模块，耦合一体式透镜组件时，需要同时兼顾一体式透镜组件与光发射芯片阵列
、
光接收芯片阵列之间的耦合关系，而且，由于光发射芯片阵列
、
光接收芯片阵列本身会存在贴装偏差，且偏差大小存在不确定性，导致耦合难度大大提升
。
鉴于上述问题，有必要提出一种一体式透镜组件的耦合方法，以降低耦合难度
、
提高耦合精度及效率
。
本专利技术提出的一体式透镜组件的耦合方法，包括以下步骤：
[0004]将一体式透镜组件的适配光口连接至多路光功率监控设备，为贴装在
PCBA
>板上的光发射芯片阵列供电；
[0005]移动一体式透镜组件，监控光发射芯片阵列的两外侧发射芯片的光功率，分别得到初始垂直位置以及初始角度时，两外侧发射芯片在
X
轴上的功率平坦区图；
[0006]调整一体式透镜组件的角度，在各功率平坦区图不存在偏角时，将一体式透镜组件与初始角度间的角度确定为第一耦合角度
θ0，并确定与所述第一耦合角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第一功率平坦区范围；
[0007]将一体式透镜组件置于所述第一耦合角度
θ0且第一功率平坦区范围的中心位置，旋转一体式透镜组件，使其在
X
轴
、Y
轴上的功率平坦区余量都符合余量要求，将满足功率坦区余量要求的旋转角度区间作为第一偏角区间范围，记录各旋转角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第二功率平坦区范围；
[0008]将一体式透镜组件的适配光口连接至多路光输出设备，以输出与贴装在
PCBA
板上的光接收芯片阵列对应波长的光，并为光接收芯片阵列两外侧接收芯片供电；
[0009]将一体式透镜组件置于所述第一耦合角度
θ0且第一功率平坦区范围的中心位置，监控两外侧接收芯片的响应度，分别得到两外侧接收芯片在
X
轴上的响应度平坦区图；
[0010]调整一体式透镜组件的角度，在各响应度平坦区图不存在偏角时，将一体式透镜组件与初始角度间的角度确定为第二耦合角度
β0，并确定与所述第二耦合角度对应的
XOY
平面上两外侧接收芯片的第一响应度平坦区范围；
[0011]将一体式透镜组件置于第二耦合角度且第一响应度范围的中心位置，旋转一体式透镜组件使其在
X
轴
、Y
轴上的响应度平坦区余量都符合余量要求，将满足响应度平坦区余
量要求的旋转角度区间作为第二偏角区间，记录各旋转角度对应的
XOY
平面上两外侧接收芯片的第二响应度平坦区范围；
[0012]结合第一偏角区间范围
、
第二偏角区间范围
、
第二功率平坦区范围
、
第二响应度平坦区范围，确定一体式透镜组件的最佳耦合位置
。
[0013]另一方面，本专利技术还公开了一种一体式透镜组件的耦合系统，包括夹持装置
、
控制装置
、
光功率监控设备
、
多路光输出设备
、
供电设备，其中：
[0014]所述夹持装置，用于夹持一体式透镜组件；
[0015]所述光功率监控设备，用于监控光发射芯片阵列的两外侧发射芯片的光功率；
[0016]所述多路光输出设备，用于提供与光接收芯片接收波长对应的光；
[0017]所述供电设备，用于供电；
[0018]所述控制装置，用于按照上述耦合方法控制夹持装置移动一体式透镜组件，控制光功率监控设备
、
多路光输出设备
、
供电设备工作
。
[0019]基于上述技术方案，本专利技术较现有技术而言的有益效果为：
[0020]本专利技术提出了一种一体式透镜组件的耦合方法，先得到两外侧发射芯片在
X
轴上的功率平坦区图，再调整一体式透镜组件的角度，在各功率平坦区图不存在偏角时，得到第一耦合角度及对应的
XOY
平面上第一功率平坦区范围；再将一体式透镜组件置于第一耦合角度
θ0且第一功率平坦区范围的中心位置，旋转一体式透镜组件，使其在
X
轴
、Y
轴上的功率平坦区余量都符合余量要求，得到第一偏角区间范围，并记录各旋转角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第二功率平坦区范围；然后将一体式透镜组件置于第一耦合角度
θ0且第一功率平坦区范围的中心位置，按照相似的方法依次得到两外侧接收芯片在
X
轴上的响应度平坦区图
、
第二耦合角度
、
第一响应度平坦区范围
、
第二响应度平坦区范围；最后，结合第一偏角区间范围
、
第二偏角区间范围
、
第二功率平坦区范围
、
第二响应度平坦区范围，确定一体式透镜组件的最佳耦合位置
。
[0021]本专利技术判断两外侧发射芯片在
X
轴上的光功率平坦区图是否存在偏角，当各功率平坦区图不存在偏角时，认为当前一体式透镜组件的角度达到最优，得到第一耦合角度及对应的
XOY
平面上第一功率平坦区范围
。
再将一体式透镜组件置于第一耦合角度
θ0且第一功率平坦区范围的中心位置，旋转一体式透镜组件，使其在
X
轴
、Y
轴上的功率平坦区余量都符合余量要求，得到第一偏角区间范围，并记录各旋转角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第二功率平坦区范围，即通过调节一体式透镜组件角度校正了发射芯片的贴装偏角后，再直接保持这个最佳角度来确定
XOY
平面上的平坦区范围中心来校正芯片在
X
轴和
Y
轴上的贴装位移偏差，算法逻辑简单，耦合速度快
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一体式透镜组件的耦合方法，其特征在于，包括以下步骤：将一体式透镜组件的适配光口连接至多路光功率监控设备，为光发射芯片阵列供电；移动一体式透镜组件，监控光发射芯片阵列的两外侧发射芯片的光功率，分别得到初始垂直位置以及初始角度时，两外侧发射芯片在
X
轴上的功率平坦区图；调整一体式透镜组件的角度，在各功率平坦区图不存在偏角时，将一体式透镜组件与所述初始角度间的角度确定为第一耦合角度，并确定与所述第一耦合角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第一功率平坦区范围；将一体式透镜组件置于所述第一耦合角度且第一功率平坦区范围的中心位置，旋转一体式透镜组件，使其在
X
轴
、Y
轴上的功率平坦区余量都符合余量要求，将满足功率坦区余量要求的旋转角度区间作为第一偏角区间范围，记录各旋转角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第二功率平坦区范围；将一体式透镜组件的适配光口连接至多路光输出设备，为光接收芯片阵列供电；将一体式透镜组件置于所述第一耦合角度且第一功率平坦区范围的中心位置，监控两外侧接收芯片的响应度，分别得到两外侧接收芯片在
X
轴上的响应度平坦区图；调整一体式透镜组件的角度，在各响应度平坦区图不存在偏角时，将一体式透镜组件与所述初始角度间的角度确定为第二耦合角度，并确定与所述第二耦合角度对应的
XOY
平面上两外侧接收芯片的第一响应度平坦区范围；将一体式透镜组件置于第二耦合角度且第一响应度范围的中心位置，旋转一体式透镜组件使其在
X
轴
、Y
轴上的响应度平坦区余量都符合余量要求，将满足响应度平坦区余量要求的旋转角度区间作为第二偏角区间，记录各旋转角度对应的
XOY
平面上两外侧接收芯片的第二响应度平坦区范围；结合第一偏角区间范围
、
第二偏角区间范围
、
第二功率平坦区范围
、
第二响应度平坦区范围，确定一体式透镜组件的最佳耦合位置
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动一体式透镜组件，监控光发射芯片阵列的两外侧发射芯片的光功率，分别得到初始垂直位置以及初始角度时，两外侧发射芯片在
X
轴上的功率平坦区图，包括：将一体式透镜组件置于初始位置
、
初始角度；若两外侧发射芯片的两路光功率满足预设功率值范围则继续沿当前方向移动，当两路光功率小于预设功率值范围的最小值时反向移动两外侧发射芯片，直至两路光功率小于预设功率值范围的最小值，形成两外侧发射芯片在
X
轴上的功率平坦区图
。3.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整一体式透镜组件的角度，在各功率平坦区图不存在偏角时，将一体式透镜组件与所述初始角度间的角度确定为第一耦合角度，并确定与所述第一耦合角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第一功率平坦区范围，包括：调整一体式透镜组件的角度，判断两外侧发射芯片功率平坦区图在两个方向上的拐点的
X
轴坐标是否都一致；若一致，判断功率平坦区图不存在偏角；否则，再次调整一体式透镜组件的角度，判断两外侧发射芯片功率平坦区图在两个方向上的拐点的
X
轴坐标是否都一致，直至生成不包含偏角的功率平坦区图；
将一体式透镜组件与所述初始角度间的角度确定为第一耦合角度
θ0，并确定与所述第一耦合角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第一功率平坦区范围
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定与所述第一耦合角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第一功率平坦区范围，包括：确定功率平坦区图在
X
轴上的平坦区中心；在该
X
轴平坦区中心基础上，再在
Y
轴上找到平坦区中心；根据
X
轴上的平坦区两边界端点和
Y
轴上平坦区两边界端点，共四点位置依据椭圆公式确定出
XOY
水平面上两外侧发射芯片的第一功率平坦区范围
。5.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将一体式透镜组件置于所述第一耦合角度且第一功率平坦区范围的中心位置，旋转一体式透镜组件，使其在
X
轴
、Y
轴上的功率平坦区余量都符合余量要求，将满足功率坦区余量要求的旋转角度区间作为第一偏角区间范围，记录各旋转角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第二功率平坦区范围，包括：所述将一体式透镜组件置于所述第一耦合角度且第一功率平坦区范围的中心位置；旋转一体式透镜组件，重新确定旋转后两外侧发射芯片分别在
X0Y
平面
X
轴上的功率平坦区范围及功率平坦区中心；在所述的
X
轴上的功率平坦区中心位置上，确定
Y
轴上的功率平坦区范围及功率平坦区中心；根据椭圆公式确定旋转后
X0Y
平面上的功率平坦区中心以及功率平坦区坐标范围；判断一体式透镜组件位于旋转后
X0Y
平面上的功率平坦区中心时，
X
轴和
Y
轴上的功率平坦区余量是否都符合要求，若符合，则按照原方向继续旋转直至
X
轴和
Y
轴上的功率平坦区余量不符合要求，记录下此方向旋转符合要求的第一边界角度及各旋转角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第二功率平坦区范围；再将一体式透镜组件朝反方向旋转，直至
X
轴和
Y
轴上的功率平坦区余量不符合要求，记录下此反方向旋转符合要求的第二边界角度及各旋转角度对应的
XOY
平面上两外侧发射芯片的第二功率平坦区范围
。6.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，将一体式透镜组件置于所述第一耦合角度且第一功率平坦区范围的中心位置，监控两外侧接收芯片的响应度，分别得到两外侧接收芯片在
X
轴上的响应度平坦区图，包括：将一体式透镜组件置于所述第一耦合角度且第一功率平坦区范围的中心位置；...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯健，付胜，
申请(专利权)人：武汉灿光光电有限公司，
类型：发明
国别省市：