锥形和透镜光纤

特性：

• 波长范围宽：400-2000nm。其他波长请咨询工厂。

• 改善与波导、激光二极管和光电二极管的耦合。

• 单模、多模或保偏光纤。

• 可提供抗反射（AR）涂层端面。

• 可基于光斑尺寸或锥形尺寸定制。

• 提供金属化光纤版本。

• 提供密封版本。

• 提供其他定制配置。

• 提供凿子形和楔形端面。

产品描述：

锥形和透镜光纤提供了一种方便的方法来改善光纤与波导设备、激光二极管或光电二极管之间的耦合。通过激光成型光纤端面，可以改变光线，以改善与波导设备、激光二极管芯片或光电二极管芯片的模式匹配和耦合效率。制造过程允许改善与圆形或椭圆形输入光斑的耦合（这必须提前指定）。

我们的锥形和透镜光纤通过激光成型端面来创建特定应用的**光输出/输入。这种方法提供了**的耦合效率和锥形中的模式匹配能力。另一种技术是将光纤端面抛光成特定半径和锥角，形成透镜。椭圆形光斑也可以通过抛光技术形成，通常是通过将光纤成型为凿子形或楔形。

标准部件订购信息：

表1：单模锥形/透镜光纤

表2：保偏锥形/透镜光纤

标准产品规格：

• 聚焦光斑大小：2.0至6.5微米，13.5%（1/e2）水平

• 光斑大小公差：标准公差±0.5微米，也可提供±0.25微米公差

• 工作距离：3至30微米

• 工作距离公差：±10%的指定工作距离

• 极化消光比：标准等级>20dB，中等等级>25dB，高级等级>30dB

• 光纤类型：单模、多模、保偏（PM）

• 光斑相对于锥形的同心度：标准0.7微米；高级等级也可提供0.25微米

• 最小剥离距离：5毫米

• 剥离长度公差：±1毫米

• 回波损耗：标准-20dB，带AR涂层-25dB

• 工作距离取决于聚焦光斑大小。联系韵翔光电以确定特定光斑大小的工作距离

标准部件订购示例：

客户需要将2米长的裸单模光纤与硅光学基准上的探测器翻转芯片耦合，活动区域为5微米的正方形。组装该设备时**工作距离不是关键，但需要剥除7毫米的丙烯酸涂层。

定制部件订购信息：

我们欢迎提供定制设计产品以满足您的应用需求。与大多数制造商一样，定制产品需要额外的努力，因此请预期价格与标准零件列表相比会有所不同。我们将需要额外的时间来准备全面报价，交货时间将比正常情况更长。在大多数情况下，将需要一次性工程（NRE）费用、批量费用和至少25件的最小订单量。这些点将在您的报价中详细说明，以便您做出尽可能明智的决定。我们强烈建议购买我们的标准产品。

定制部件问卷：

1. 您使用的是什么波长？

2. 您需要什么尺寸和类型的光纤？

3. 您希望光纤的涂层或护套是什么尺寸？

4. 剥离光纤长度应该多长？

5. 光纤应该有多长？

6. 您需要在光纤末端安装连接器吗？如果需要，是什么类型？

7. 光纤锥形端部是否应该做抗反射涂层？用于哪些波长？

您是否将光与波导耦合？

如果是，

a. 导模的尺寸是多少微米？

b. 波导的数值孔径是多少？

1. c. 期望的工作距离是多少微米？

您是否将光与光电二极管耦合？

如果是，

a. 光电二极管芯片尺寸是多少微米？

b. 光电二极管芯片形状是什么？

1. c. 期望的工作距离是多少微米？

您是否从激光二极管中耦合光？

如果是，

a. 导模的尺寸是多少微米？

b. 二极管光的角度轮廓是什么样的？

1. c. 期望的工作距离是多少微米？

您是否将锥形光纤用于不同的应用？

如果是，

a. 期望的聚焦斑点尺寸是多少微米？

b. 期望的工作距离是多少微米？

1. c. 您有您预期应用的图解吗？

2. 您是否有其他特殊要求？

确认定制的完整型号：

定制部件订购示例：

客户需要将一段1.5米长的未加护套的1550纳米熊猫式保偏光纤与硅光学台上的探测器翻转芯片连接，该芯片具有5微米的正方形活动区域。这个装置的**工作距离对于组装来说不是关键，但需要移除15毫米的丙烯酸酯。客户还希望在末端加装FC/APC连接器。

部件编号及描述：

TPMJ-3A-1550-8/125-0.4-15-5-18-1.5

一段1.5米长，外径0.40的加护套8/125 1550纳米保偏光纤，一端带锥形尖端，另一端为角度FC/PC连接器；剥离长度15毫米，光斑直径为5±0.7微米，工作距离为18±2微米。

激光成型与抛光锥形/透镜化光纤的优缺点

问： 激光成型与抛光锥形/透镜化光纤的优缺点是什么？

答： 激光成型允许比简单抛光产生更复杂的锥形端面几何形状。因此，它们在制造定制光斑尺寸的聚焦器方面提供了更大的灵活性。采用拉丝技术，聚焦器可以制造出小至2微米的光斑尺寸。相比之下，抛光的锥形光纤无法产生小于3.5微米的光斑尺寸而不引入显著的像差。因此，在许多应用中，可以制造出与抛光光纤相比具有改善的耦合效率的激光成型透镜化光纤。激光成型过程还可以完全自动化，使得生产量大、成本低于抛光光纤。另一方面，与激光成型光纤相比，抛光光纤在与包层的对中性方面表现更好。因此，它们更适合于V型槽阵列等应用，这些应用需要精确控制相邻锥形之间的间距。激光成型锥形光纤更适合单光纤应用。

问： 我看到有的锥形光纤按锥角和曲率半径指定。为什么你们的锥形光纤版本不是这样的？

答： 为了简化规格并确保客户准确了解他们将收到的内容，我们指定了锥形光纤将提供的实际输出，而不是物理几何形状，后者需要多个复杂的公式来确定实际输出。我们生产的锥形光纤使用的方法创建了一个难以物理测量的结构，但确实提供了所需的输出特性。为了适应只熟悉抛光透镜化光纤的用户，我们现在也提供它们作为替代品。

问： 添加AR涂层有什么改进作用，改进了多少？

答： AR涂层是一种反射镀膜，通常可以减少从光纤端面反射回光纤的光效应（反射）。在锥形光纤的情况下，AR涂层有可能将耦合能力提高多达10%。功率将更好地通过光纤末端传输，而不是向相反方向反射。这将减少etalon效应，减少激光反馈，提高激光二极管的稳定性。

问： 我可以获得多模锥形吗？

答： 可以，尽管锥形光纤的行为是模式依赖的。

问： 我看到广告宣传的锥形多模光纤。这些一样吗？

答： 不一样。锥形多模光纤采用一长段光纤，并逐渐将整个长度锥形化，将其从一端的较大核心直径转换为另一端的较小核心直径。这些通常用于两端都有连接器，并用于完全不同的应用。

问： 你们的标准光斑尺寸是什么？

答： 2.5微米和5微米是标准光斑尺寸。然而，其他尺寸也可以制造。

问： 我看到其他制造商的抛光锥形光纤的规格。你们的产品是抛光的吗？

答： 我们的标准产品使用激光成型方法来实现适当的聚焦尺寸和工作距离。我们现在还有一个抛光光纤版本，其部件编号中标有-POL。

问： 同样的光纤锥形可以用于1300 nm和1550 nm吗？

答： 当前设计是针对1550 nm优化的。由于不同波长的模场直径不同，预计光斑尺寸将小10%至15%，工作距离会略有变化。

问： 聚焦光斑尺寸与工作距离之间的关系是什么？

答： 虽然这在一定程度上取决于光纤类型和波长，但对于1550nm波长和康宁SMF-28光纤，关系如下。

应用说明：

锥形光纤是如何工作的？锥形光纤通过聚焦光线来改善波导与光纤之间的模式匹配。通常我们会尝试获得一个产生高斯光束的锥形，如图5所示。理想情况下，锥形光纤应精确匹配激光二极管或波导的特性。请准备尽可能多的信息，以帮助开发理想的锥形。锥形光纤的光斑尺寸通常按照1/e2点来指定。这可能与您自己的标准定义不同。要进行转换，请使用以下表格。

标准的锥形光纤通常只有250微米或400微米的丙烯酸酯涂层，具体取决于光纤制造商。在将锥形光纤安装到产品中之前，通常需要为其增加一个保护套管或。韵翔光电可以为您提供锥形光纤的光缆服务，使用外径为900微米的松散型Hytrel管。这提供了所需的额外保护。为确保管材固定在位，会在光纤的丙烯酸酯涂层与管材之间施加一滴软性紫外线固化环氧树脂（见图6）。根据应用需求，也可以使用更厚的光缆。

应用示例：在可密封跳线中使用锥形光纤

锥形光纤的一个常见应用是激光二极管到光纤的耦合。由于激光二极管必须满足的可靠性要求，几乎必须使用密封包装。幸运的是，锥形光纤很容易实现密封。如图7所示，锥形光纤可以轻松安装到锥形光纤组件中。可选的毛细管提供了一种夹持锥形光纤端部的方法，可以使用微操纵器对其进行对准，以实现与激光二极管的**耦合效率。密封管可以与外部封装焊接或焊接在一起，完成密封。光纤可以金属化并使用高温焊料焊接到密封管中，或者简单地剥离并使用专用的玻璃焊料焊接到位。这提供了密封效果。最终的封装产品将类似于图8所示。

毛细管和密封管有多种尺寸和形状可供选择。欲了解更多信息，请参阅标题为“使用玻璃焊料的可密封跳线”和“使用金属焊料的可密封跳线”的数据表。

应用示例：在高速光电二极管封装中使用锥形光纤

为了制造能够响应40Gbit/s或更快速度的光电二极管，其活动区域必须非常小。典型值通常在20微米或更小的范围内。因此，将光纤与光电二极管对齐变得更加关键。此外，为了在密集波分复用（DWDM）子站中容纳更多探测器，需要更小的封装尺寸。最后，降低成本的需求促使自动化和可扩展的组装过程得到了广泛应用。

**代探测器设计使用切割的光纤直接对准光电二极管表面。然而，这种方法产生了高反射率，并且产生了一个非平面设计的结构，使设备显得更加笨重。必须在光电二极管上精密连接细线以使产品正常工作。第二代设备使用球形或渐变透镜（GRIN透镜）聚焦光线到光电二极管上。这消除了反射损失问题，但使设备更加笨重和成本更高。

最新一代产品现在使用锥形光纤结合硅光学台技术将光线耦合到探测器中（见图9）。光纤锥将光聚焦到距离光纤短距离的光斑上，以获得良好的耦合效率，同时最小化反射损失。在光学台基底上使用V形槽允许精准的被动对准。最后，V形槽末端的反射面将光线反射到探测器上。这允许将光纤以面朝下的方式安装，使结构变得平面化。可以避免线路连接，从而生产出更小、更可靠的整体设计。可选地，镜面末端可以塑形为凹面镜，从而产生更小的光斑和更快的响应时间（见图10）。

产品描述：

• 探测器（PIN二极管）/探测器阵列以翻转芯片（Flip-Chip）的方式朝下粘接在硅光学台上。

• 硅晶圆板上的标记点提供探测器对准。

• 锥形光纤通过V形槽沟被被动但精确地对齐。

• 金属化V形槽提供反射镜面。

• 对准的整体精度为±0.5微米。

• 单模光纤到探测器的耦合效率大于90%。