淺談透鏡在5G光器件產品中的應用
淺談透鏡在5G光器件產品中的應用
光通信中只要有光路傳輸的地方幾乎都會用到關鍵部件——透鏡。在耦合光路中，透鏡主要起到發散光匯聚的作用，將匯聚到光纖、探測器、硅波導等等上。按照我們的光通信產品應用，大部分有源器件產品會用到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通信5G產品上的應用，性能特點，以及光路封裝結構。
ICC訊 光通信中只要有光路傳輸的地方幾乎都會用到關鍵部件——透鏡。在耦合光路中，透鏡主要起到發散光匯聚的作用，將匯聚到光纖、探測器、硅波導等等上。按照我們的光通信產品應用，大部分有源器件產品會用到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通信5G產品上的應用，性能特點，以及光路封裝結構。
一、單透鏡產品及在5G光模塊中應用
單透鏡的種類較多，形狀有球面，非球面，材質主要有玻璃、硅、塑料等介質。在不同的光器件產品應用中，所需要的透鏡的類型及封裝結構也完全不一樣。單透鏡主要特點是光路路程短，器件封裝結構尺寸小，結構簡單;缺點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。
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從移動通信5G承載光模塊應用場景及需求來看，目前前傳傳輸速率主要以25Gb/s為主。光纖直連和有源WDM/OTN設備間采用短距灰光模塊;點到點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。
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5G通信用的25G器件結構大都采用TO-can同軸封裝單透鏡結構。透鏡采取跟管帽燒結的方式形成一體，再將管帽電阻焊形式與TO-header焊接形成氣密性光器件。
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單透鏡除了與TO管帽相結合的方式，另外還有方形透鏡，柱形透鏡等在數據中心產品、5G中回傳50G器件上也有廣泛應用。
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如數據中心的非氣密性器件400G,800G短距離傳輸，使用環境不是太嚴苛，對于芯片大都使用DML類型，器件光路較為簡單，單透鏡則可滿足耦合效率要求。
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二、雙透鏡的應用場合及性能特點
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，采用準直光路延長光程，同時也能進一步提高耦合效率，另外對于透鏡的耦合容差也有所提升。在我們的多通道波分復用組件(TFF BLOCK/ AWG)都是采用雙透鏡光路。這種產品的耦合工藝較單顆透鏡亦要復雜得多。
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雙透鏡的典型應用包括：
1.多通道波分復用產品
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在100G、200G波分復用產品中，將多種波長集成到1根光纖進行傳輸，則需要使用雙透鏡的光路方案。實現方式一般有兩種。**種采用薄膜濾波片(TFF)方式(如上圖)，在LENS1與LENS2的準直光路中間加入一個Z-BLOCK無源器件，實現CWDM，DWDM, LWDM多波長的復用。還有一種則采用低成本，集成度較高的陣列波導光柵(AWG)方案, 但插損，帶寬，溫度穩定性都比TFF的差。所以一般客戶都不會將AWG方式作為TX端使用，而是配合TFF，將AWG作為RX端使用。