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

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。。。。第一种采用薄膜滤波片（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。。

2.50G BIDI的双透镜光路应用

在5G中回传的50G传输距离40km的应用需求中
，，可以采用LAN-WDM两波长进行对接传输。。。这种应用中如果采用BOX 封装结构
，，，则器件成本较为高昂。。。。那可不可以采用BIDI的低成本结构呢，，，，答案是可以的
。。
。。但是在激光器的TX端则需要使用双透镜方式。。。
。

为什么不能采用常规BOSA 45°Filter方式单透镜方案进行设计呢？？？那是因为45°Filter做不到
。。常规的灰光模块BOSA 波长采用的是1270nm跟1310nm，，中间间隔40nm带宽，
，对于45°Filter的通止带隔离度来说制作就容易得多。。目前45°Filter的能做到波长的最小间隔在20nm。
。。
。而对于50G的BIDI波长来讲，，，，间隔只有15nm左右。
。那只能采用一个办法减小Filter的角度来适用较小间隔的两波长。
。

创绘新推出的50G ER BIDI光器件产品支持到50G10km
、、
、、40km的应用
，，设计上采用双透镜
，，，，耦合效率达到60%以上
。。。
。一方面减少光纤的用量，，，节约成本，，，另一方面单纤双向BIDI消除光纤不对称性延时，，同时接入层采用50G PAM4 BIDI更好的满足带宽，，，同步等指标的要求。
。该产品以卓越的产品性能和市场表现在2020光连接大会上
，，，荣获“2020年度最具影响力光组件产品”奖项。。。。

从以上应用实例我们可以看到，，，，激光芯片到光纤直连，，，，光程短，，无其他光学元器件
，，，，耦合效率要求不是太高，，则采用单颗透镜，，
，封装类型TO封装、、、BOX封装
，，以TO封装应用最为广泛，，而在波分复用场合，，光程长有较多光路元器件，，，，需要较高耦合效率提升传输距离应用产品上，
，
，，则必须采用双透镜的设计光路。。

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