C‑Lens 在光模块（800G/1.6T）中的应用

C‑Lens（球面柱状准直透镜）是高速光模块自由空间光路里关键无源元器件，广泛用于 800G/1.6T 高速数通、相干光模块内部光路耦合。

一、C‑Lens 基础结构原理：

C‑Lens vs G‑Lens 光路：

C‑Lens 为均质玻璃圆柱透镜：一端球面聚光、另一端常规研磨 8° 斜切面（抑制端面反射、提升回损；部分项目可定制 6°/10° 楔角），核心两大功能：

准直：光纤 / 激光器发散光→平行光束；

聚焦耦合：平行光束收拢耦合进光纤纤芯 / PD 光敏面；

主流规格：Φ0.8mm、Φ1.0mm、Φ1.8mm，1550nm 镀增透膜透过率＞99.9%；对比 G‑Lens（自聚焦透镜），工作距离更长、插入损耗更低、长距光路适配性更强，是 800G/1.6T 无源自由空间光路首选耦合元件。呈欣光电在高速光器件元器件工艺验证过程中，也针对 C‑Lens 的楔角、面型、镀膜一致性开展大量实测验证工作。

二、800G/1.6T 光模块五大核心应用场景

1、TOSA 发射端：EML 激光耦合（用量最大）

800G/1.6T 普遍采用 8 通道 EML 调制激光器（PAM4 高速调制，对反射极其敏感）

光路逻辑：EML 出射发散激光→C‑Lens 准直平行光→经过隔离器 / WDM 薄膜片→第二片 C‑Lens 聚焦耦合进单模光纤；

速率升级要求：

800G：单模块 TOSA 配置 4~8 颗 C‑Lens，整机耦合效率≥70%（受装配与光路匹配条件影响），回波损耗≥55dB；

1.6T（OSFP‑XD/QSFP‑DD 高密度封装）：通道翻倍，8~16 颗 C‑Lens，耦合容差压缩至 ±0.05μm，抑制高速 PAM4 抖动、波长漂移；

斜 8° 端面设计杜绝光反射打回 EML 芯片，避免激光器啸叫、功率漂移失效。

2、ROSA 接收端：光电探测器聚光耦合

接收侧光纤入射发散光，依靠 C‑Lens 收拢光斑精准打在 PD/APD 光敏面：

DR 短距、ZR/ZR + 相干长距 1.6T 模块标配；

多路并行接收阵列方案可采用 C‑Lens 阵列匹配 PD 阵列，提升接收灵敏度、降低光路插损，是 1.6T 相干接收 DSP 偏振解复用前置必备光路，并非全部接收方案都会使用阵列透镜。

3、内置无源器件：隔离器、环形器、PBS 偏振器件光路（搭配 YVO₄晶体协同）

结合 YVO₄钒酸钇晶体形成成套光路：

光隔离器：两端 C‑Lens 做光束准直 / 汇聚，中间 YVO₄偏振楔 + 法拉第旋光片构成单向隔离光路；800G 隔离度≥40dB，1.6T 提升至≥45dB，抑制链路回反射；

光环形器：双向 BIDI 单纤收发模块核心，C‑Lens 完成光束整形，配合 YVO₄双折射实现收发光路分离；

PBS 偏振分束器：1.6T 相干光模块 X/Y 偏振分光，C‑Lens 保障平行光入射 YVO4分光晶体，偏振消光比指标达标。呈欣光电在无源光路开发实践中，也重点关注 C‑Lens 与钒酸钇晶体的光路匹配公差。

4、LWDM/CWDM 波分复用 MUX/DEMUX 光路

800G/1.6T ER8/ZR8 八波分方案内部：

多路不同波长激光经各自 C‑Lens 准直→TFF 薄膜滤波片合束→总路 C‑Lens 耦合进光纤；

解复用端反向分光，C‑Lens 保证各路光束平行度，降低串扰、通道不均衡损耗，适配 1.6T 超密集波长复用。

5、硅光 / CPO 光引擎外部耦合过渡

1.6T 硅光模块、下一代 CPO 共封装光学过渡方案：

硅光芯片波导出光发散角大，C‑Lens 做光束模式匹配，完成芯片自由空间光→光纤耦合；

CPO 短距光引擎方向，微型 C‑Lens 阵列属于重点研究方案，尚未实现大规模商用落地，可替代传统分立透镜，缩小封装体积、适配算力交换机高密度端口布局。

三、800G 升级 1.6T 对 C‑Lens 的硬性技术升级要求

尺寸微型化：从传统 Φ1.8mm 主力转向 Φ1.0mm、Φ0.8mm 超小口径，适配 OSFP‑XD 紧凑内腔空间；

曲率精度提升：面型轮廓公差、焦距公差收紧，耦合对准精度由 0.1μm 提升至 0.05μm；

高低温稳定性：‑40℃~125℃温循下耦合效率波动＜3%，匹配 1.6T 大功率散热工况；

低插损定制：端面镀膜优化，单透镜插入损耗＜0.15dB，抵消多通道光路总损耗累积；

量产工艺迭代：传统研磨产能受限，模压成型 C‑Lens 可实现批量放量，一定程度缓解 1.6T 透镜供应链压力；但小口径 Φ0.8mm 模压透镜在材料、模具、良率层面仍存在行业难点。针对微型透镜良率提升，呈欣光电也同步开展相关工艺调研与测试工作。

四、C‑Lens vs G‑Lens 在 800G/1.6T 选型差异

五、产业链用量总结

注：以下为理论参考用量，会随模块内部光路方案不同发生浮动。

单支 800G QSFP‑DD/OSFP：4~8 颗 C‑Lens；

单支 1.6T OSFP‑XD：8~16 颗 C‑Lens，用量近乎翻倍，是 AI 算力光模块上游高景气核心元器件。国内包括呈欣光电在内的多家元器件企业，均在跟进高速光模块配套透镜相关技术研究。