浅谈透镜在5G光器件产品中的应用
光通信中只要有光路传输的地方几乎都会用到关键部件——透镜。在耦合光路中，透镜主要起到发散光汇聚的作用，将汇聚到光纤、探测器、硅波导等等上。按照我们的光通信产品应用，大部分有源器件产品会用到1颗或者2颗，乃至3颗透镜。本篇文章主要给大家讲述单双透镜在移动通信5G产品上的应用，性能特点，以及光路封装结构。
ICC讯 光通信中只要有光路传输的地方几乎都会用到关键部件——透镜。在耦合光路中，透镜主要起到发散光汇聚的作用，将汇聚到光纤、探测器、硅波导等等上。按照我们的光通信产品应用，大部分有源器件产品会用到1颗或者2颗，乃至3颗透镜。本篇文章主要给大家讲述单双透镜在移动通信5G产品上的应用，性能特点，以及光路封装结构。
一、单透镜产品及在5G光模块中应用
单透镜的种类较多，形状有球面，非球面，材质主要有玻璃、硅、塑料等介质。在不同的光器件产品应用中，所需要的透镜的类型及封装结构也完全不一样。单透镜主要特点是光路路程短，器件封装结构尺寸小，结构简单;缺点是单透镜耦合效率较低，一般来说球透镜耦合效率10~15%，非球透镜30~50%。图1给出了球面透镜和非球面透镜的光路示意。
从移动通信5G承载光模块应用场景及需求来看，目前前传传输速率主要以25Gb/s为主。光纤直连和有源WDM/OTN设备间采用短距灰光模块;点到点WDM、无源WDM方案中AAU到DU之间的连接则采用彩光模块。这些模块中的器件封装形式一般以TO同轴封装为主。功耗低，尺寸小，成本低，是器件和模块的不二选择。
5G通信用的25G器件结构大都采用TO-can同轴封装单透镜结构。透镜采取跟管帽烧结的方式形成一体，再将管帽电阻焊形式与TO-header焊接形成气密性光器件。
单透镜除了与TO管帽相结合的方式，另外还有方形透镜，柱形透镜等在数据中心产品、5G中回传50G器件上也有广泛应用。
如数据中心的非气密性器件400G,800G短距离传输，使用环境不是太严苛，对于芯片大都使用DML类型，器件光路较为简单，单透镜则可满足耦合效率要求。
二、双透镜的应用场合及性能特点
为了解决单透镜的耦合效率低，光程短不易放入其他光路元器件，所以需要再增加一颗透镜，采用准直光路延长光程，同时也能进一步提高耦合效率，另外对于透镜的耦合容差也有所提升。在我们的多通道波分复用组件(TFF BLOCK/ AWG)都是采用双透镜光路。这种产品的耦合工艺较单颗透镜亦要复杂得多。
双透镜的典型应用包括：
1.多通道波分复用产品
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在100G、200G波分复用产品中，将多种波长集成到1根光纤进行传输，则需要使用双透镜的光路方案。实现方式一般有两种。**种采用薄膜滤波片(TFF)方式(如上图)，在LENS1与LENS2的准直光路中间加入一个Z-BLOCK无源器件，实现CWDM，DWDM, LWDM多波长的复用。还有一种则采用低成本，集成度较高的阵列波导光栅(AWG)方案, 但插损，带宽，温度稳定性都比TFF的差。所以一般客户都不会将AWG方式作为TX端使用，而是配合TFF，将AWG作为RX端使用。