淺談透鏡在5G光器件產(chǎn)品中的應(yīng)用
光通信中只要有光路傳輸?shù)牡胤綆缀醵紩?huì)用到關(guān)鍵部件——透鏡。在耦合光路中??透鏡主要起到發(fā)散光匯聚的作用，將匯聚到光纖、探測(cè)器、硅波導(dǎo)等等上。按照我們的光通信產(chǎn)品應(yīng)用，大部分有源器件產(chǎn)品會(huì)用到1顆或者2顆，乃至3顆透鏡。本篇文章主要給大家講述單雙透鏡在移動(dòng)通信5G產(chǎn)品上的應(yīng)用，性能特點(diǎn)，以及光路封裝結(jié)構(gòu)。
ICC訊 光通信中只要有光路傳輸?shù)牡胤綆缀醵紩?huì)用到關(guān)鍵部件——透鏡。在耦合光路中，透鏡主要起到發(fā)散光匯聚的作用，將匯聚到光纖、探測(cè)器、硅波導(dǎo)等等上。按照我們的光通信產(chǎn)品應(yīng)用，大部分有源器件產(chǎn)品會(huì)用到1顆或者2顆，乃至3顆透鏡。本篇文章主要給大家講述單雙透鏡在移動(dòng)通信5G產(chǎn)品上的應(yīng)用，性能特點(diǎn)，以及光路封裝結(jié)構(gòu)。
一、單透鏡產(chǎn)品及在5G光模塊中應(yīng)用
單透鏡的種類較多，形狀有球面，非球面，材質(zhì)主要有玻璃、硅、塑料等介質(zhì)。在不同的光器件產(chǎn)品應(yīng)用中，所需要的透鏡的類型及封裝結(jié)構(gòu)也完全不一樣。單透鏡主要特點(diǎn)是光路路程短，器件封裝結(jié)構(gòu)尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是單透鏡耦合效率較低，一般來說球透鏡耦合效率10~15%，非球透鏡30~50%。圖1給出了球面透鏡和非球面透鏡的光路示意。
從移動(dòng)通信5G承載光模塊應(yīng)用場(chǎng)景及需求來看，目前前傳傳輸速率主要以25Gb/s為主。光纖直連和有源WDM/OTN設(shè)備間采用短距灰光模塊;點(diǎn)到點(diǎn)WDM、無源WDM方案中AAU到DU之間的連接則采用彩光模塊。這些模塊中的器件封裝形式一般以TO同軸封裝為主。功耗低，尺寸小，成本低，是器件和模塊的不二選擇。
5G通信用的25G器件結(jié)構(gòu)大都采用TO-can同軸封裝單透鏡結(jié)構(gòu)。透鏡采取跟管帽燒結(jié)的方式形成一體，再將管帽電阻焊形式與TO-header焊接形成氣密性光器件。
單透鏡除了與TO管帽相結(jié)合的方式，另外還有方形透鏡，柱形透鏡等在數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品、5G中回傳50G器件上也有廣泛應(yīng)用。
如數(shù)據(jù)中心的非氣密性器件400G,800G短距離傳輸，使用環(huán)境不是太嚴(yán)苛，對(duì)于芯片大都使用DML類型，器件光路較為簡(jiǎn)單，單透鏡則可滿足耦合效率要求。
二、雙透鏡的應(yīng)用場(chǎng)合及性能特點(diǎn)
為了解決單透鏡的耦合效率低，光程短不易放入其他光路元器件，所以需要再增加一顆透鏡，采用準(zhǔn)直光路延長(zhǎng)光程，同時(shí)也能進(jìn)一步提高耦合效率，另外對(duì)于透鏡的耦合容差也有所提升。在我們的多通道波分復(fù)用組件(TFF BLOCK/ AWG)都是采用雙透鏡光路。這種產(chǎn)品的耦合工藝較單顆透鏡亦要復(fù)雜得多。
雙透鏡的典型應(yīng)用包括：
1.多通道波分復(fù)用產(chǎn)品
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在100G、200G波分復(fù)用產(chǎn)品中，將多種波長(zhǎng)集成到1根光纖進(jìn)行傳輸，則需要使用雙透鏡的光路方案。實(shí)現(xiàn)方式一般有兩種。**種采用薄膜濾波片(TFF)方式(如上圖)，在LENS1與LENS2的準(zhǔn)直光路中間加入一個(gè)Z-BLOCK無源器件，實(shí)現(xiàn)CWDM，DWDM, LWDM多波長(zhǎng)的復(fù)用。還有一種則采用低成本，集成度較高的陣列波導(dǎo)光柵(AWG)方案, 但插損，帶寬，溫度穩(wěn)定性都比TFF的差。所以一般客戶都不會(huì)將AWG方式作為TX端使用，而是配合TFF，將AWG作為RX端使用。