设置有各自具有非球面形状的相反侧的微透镜的制作方法

设置有各自具有非球面形状的相反侧的微透镜
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年12月9日提交的韩国专利申请10－2020－0171643号的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于此用于所有目的。
技术领域
3.本发明涉及一种微透镜，更具体地，涉及一种设置有各自具有非球面形状的相反侧的微透镜，其中，具有非球面形状的透镜层被设置在微透镜的各个相反侧上，由于工作距离(wd)被最小化到0.160
±
0.05mm，所以光通信模块可以被小型化和集成，并且由于通过计算第一透镜层的曲率半径(r1)相对于第二透镜层的曲率半径(r2)获得的值是1.8至3.5，所以准直性能优异。


背景技术：

4.通常，光通信模块广泛使用通过使用波分复用(wdm)通过单根光纤传输不同波长的光信号的方法，以便增加传输容量。
5.图1是示出应用传统微透镜的光通信模块的视图。
6.参见图1，传统的光通信模块10包括：光源11；充当准直透镜的多个微透镜12；用于选择性地仅透射通过微透镜入射的特定波长的光束的滤光器13；用于反射通过滤光器13入射的不同波长λ1、λ2、λ3、λ4的光束以彼此合并的聚光装置14；以及充当聚焦透镜的微透镜15，其接收合并的多波长光束以聚焦到光纤16中。
7.同时，图2是示出微透镜12的光束发散角的视图，并且参见图2，光束发散角是指由平行于光轴的线l1和光束的扩散线l2形成的角θ2。
8.在传统的光通信模块10中，第一波长λ1的光束路径约为80mm，第四波长λ4的光束路径约为200mm，为了减少光损耗并实现高性能，准直光束的发散角应当较小。
9.更详细地说，当作为设计具有1mrad以上的光束发散角的透镜的模块模拟的结果，光束路径为140mm以上时，发生光信号的损失，因此确认性能急剧下降至60％以下，并且因此为了即使在光束路径为200mm时也表现出超过90％的性能，需要开发具有1mrad以下的光束发散角的微透镜。
10.此外，随着光通信工业的发展，为了小型化和集成光通信模块，需要开发满足1mrad以下的光束发散角的微透镜，同时使工作距离wd(即微透镜和光源之间的距离)最小化。


技术实现要素：

11.本发明是为了解决上述问题而设计的，本发明的目的是提供一种设置有各自具有非球面形状的相反侧的微透镜，其中，具有非球面形状的透镜层设置在微透镜的各个相反侧上，由于工作距离wd最小化，所以光通信模块可以小型化和集成，并且由于光束发散角为1mrad以下，所以准直性能优异。
12.本发明的目的不限于上述目的，并且通过以下描述将清楚地理解本文未提及的其它目的。
13.为了实现上述目的，本发明提供一种设置有各自具有非球面形状的相反侧的微透镜，所述微透镜包括：在其第一侧上设置的具有非球面形状的第一透镜层；在其第二侧上设置的具有非球面形状的第二透镜层，其中，通过满足式1，即r1/r2＝1.8至3.5，工作距离wd为0.160
±
0.05mm，光束发散角小于1mrad，其中，r1为第一透镜层的曲率半径，r2为第二透镜层的曲率半径。
14.在优选的示例性实施方式中，微透镜可以具有1.60至1.86的折射率nd。
15.在优选的示例性实施方式中，微透镜可以用于1290nm至1610nm的波长范围。
16.在优选的示例性实施方式中，微透镜可以具有0.50以下的物方数值孔径nao。
17.在优选的示例性实施方式中，微透镜可以具有0.680mm至0.720mm的厚度d和0.50mm以下的光束直径bd。
18.此外，本发明还提供光通信模块，其包括：光源；权利要求1至5中任一项所述的第一微透镜，所述第一微透镜用作准直透镜；用于选择性地仅透射通过第一微透镜入射的特定波长的光束的滤光器；用于反射通过所述滤光器入射的具有不同波长的光束以彼此合并的聚光装置；以及用于充当聚焦透镜的第二微透镜，所述聚焦透镜接收合并的多波长光束以聚焦到光纤中。
19.本发明具有以下优异效果。
20.根据本发明的设置有各自具有非球面形状的相反侧的微透镜，其中，由于工作距离wd被最小化到0.160
±
0.05mm因此光通信模块可以被小型化和集成，通过计算第一透镜层的曲率半径r1相对于第二透镜层的曲率半径r2获得的值是1.8至3.5，折射率nd为1.60至1.86，1290nm至1610nm的波长范围可用，并且光束发散角为1mrad以下，从而具有即使在光束路径为200mm时也可表现出超过90％的准直性能的效果。
附图说明
21.图1是示出应用传统微透镜的光通信模块的视图。
22.图2是示出微透镜的光束发散角的视图。
23.图3是示出根据本发明的示例性实施方式的微透镜的视图。
24.图4是示出根据本发明的微透镜的折射率和曲率半径比来分析准直性能(即，光束发散角)的结果的图。
25.图5是示出根据本发明的微透镜的折射率来分析准直性能(即，光束发散角)的图。
26.图6是示出根据本发明的微透镜的波长来分析准直性能(即，光束发散角)的结果的图。
27.图7是示出根据本发明的微透镜的波长来分析准直性能(即，光束发散角)的曲线的视图。
具体实施方式
28.本发明中使用的术语选自目前尽可能广泛使用的通用术语，但是在某些情况下，还存在申请人任意选择的术语。在这种情况下，该含义应该考虑在本发明的详细描述中描
述或使用的术语的含义来解释，而不是仅仅使用术语的名称来解释。
29.在下文中，将参照附图中示出的优选示例性实施方式来详细描述本发明的技术配置。
30.然而，本发明不限于这里描述的示例性实施方式，并且可以以其它形式实施。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的部件。
31.图3是示出根据本发明的示例性实施方式的微透镜的视图。
32.参见图3，根据本发明的示例性实施方式的微透镜100是用作准直透镜或聚焦透镜的微透镜，并设置有各自具有非球面形状的相反侧，其中，第一透镜层110在第一侧具有非球面形状，第二透镜层120在第二侧具有非球面形状。
33.此外，微透镜100的工作距离wd满足0.160
±
0.05mm。
34.这样，工作距离被最小化，使得光束的直径被减小，从而能够实现光通信模块的小型化和集成。
35.此外，优选的是，微透镜100的通过计算第一透镜层110的曲率半径r1相对于第二透镜层120的曲率半径r2而获得的值为1.8至3.5。
36.即，其被设计为满足下面的式1。
37.[式1]r1/r2＝1.8至3.5，其中r1是第一透镜层的曲率半径，并且r2是第二透镜层的曲率半径。
[0038]
此外，优选的是，微透镜100具有1.60至1.86的折射率nd。
[0039]
这样，微透镜100被设置为具有1.8至3.5的r1/r2值和1.60至1.86的折射率nd，使得光束发散角被形成为1mrad以下，从而具有即使当光束路径为200mm时也表现出超过90％的准直性能的优点。
[0040]
在这种情况下，可以在1290nm至1610nm的波长范围内使用微透镜100。
[0041]
此外，微透镜100被设置为具有0.50以下的物方数值孔径nao，0.680mm至0.720mm的厚度d，以及0.50mm以下的光束直径bd。
[0042]
这里，物方数值孔径nao被计算为sinθ，其中θ是指由平行于光轴的线和光源ld的扩散线形成的角。
[0043]
图4和5是示出根据本发明的微透镜的折射率和曲率半径比来分析准直性能(即，光束发散角)的结果的视图。
[0044]
参见图4和图5，作为通过将工作距离wd固定为0.160mm并利用折射率为1.51633至1.864的各种材料(即，k-bk7(sumita)、k-vc78(sumita)、k-vc82(sumita)、k-lafk50(sumita)、k-vc89(sumita)、l-tih53(ohara)、k-vc90(sumita)、l-lah83(ohara))制造微透镜来检查光束的发散角的结果，确认了当折射率为1.60至1.86时，光束的发散角小于1mrad。
[0045]
此外，当r1/r2的值为2.04至3.45时，确认光束的发散角小于1mrad。
[0046]
图6和7是示出根据本发明的微透镜的波长来分析准直性能(即，光束发散角)的结果的图。
[0047]
参见图6和图7，作为通过将工作距离wd固定为0.160mm并利用折射率为1.51633至1.864的各种材料(即，k-bk7(sumita)、k-vc78(sumita)、k-vc82(sumita)、k-lafk50(sumita)、k-vc89(sumita)、l-tih53(ohara)、k-vc90(sumita)、l-lah83(ohara))制造微透
镜来检查光束的发散角的结果，确认了在光通信模块所应用的1290nm至1610nm的波长范围内，光束的发散角形成为小于1mrad。
[0048]
此外，本发明可以被提供为包括本发明的微透镜100的光通信模块。
[0049]
所述光通信模块包括：多个光源，多个第一微透镜(即准直透镜)，滤光器，聚光装置和第二微透镜(即聚焦透镜)。
[0050]
这里，光源用于产生不同波长的光束，第一微透镜用作准直透镜，用于准直从光源产生的光束，并且滤光器选择性地仅透射通过第一微透镜入射的特定波长的光束。
[0051]
此外，聚光装置使通过滤光器入射的不同波长的光束被反射并彼此合并，并且第二微透镜用作聚焦透镜，其接收通过聚光装置合并的多波长的光束并将光束聚焦到光纤中。
[0052]
如上所述，在本发明的设置有各自具有非球面形状的相反侧的微透镜100中，具有非球面形状的透镜层设置在微透镜100的各个相反侧上，由于工作距离wd被最小化到0.160
±
0.05mm因此光通信模块可以被小型化和集成，通过计算第一透镜层的曲率半径r1相对于第二透镜层的曲率半径r2获得的值是1.8至3.5，折射率nd为1.60至1.86，1290nm至1610nm的波长范围可用，并且光束发散角为1mrad以下，从而具有即使在光束路径为200mm时也可表现出超过90％的准直性能的效果。
[0053]
如上所述，已经参照优选示例性实施方式示出并描述了本发明，但是本发明不限于上述示例性实施方式，在不脱离本发明的精神的情况下，本发明所属领域的技术人员可以实施各种变化和修改。