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      單纖雙向收發(fā)合一器件的制作方法

      文檔序號:2773244閱讀:548來源:國知局
      專利名稱:單纖雙向收發(fā)合一器件的制作方法
      技術領域
      本實用新型涉及一種光纖通訊用有源光電子器件。該器件將通訊信號的發(fā)射和接收組件集成在一起,并且通過一根光纖傳輸幾種不同波長的光信號。
      背景技術
      隨著人們對通信帶寬需求的日益增長,以光纖為傳輸介質的通信系統(tǒng)已經成為高速大容量通信系統(tǒng)的首選;作為信號發(fā)射源和接收器的有源光電子器件是整個系統(tǒng)中不可缺少的關鍵部件。光纖接入網絡中大量應用單纖雙向器件,而且隨著高速率、多通道單纖雙向器件的出現,對有源器件與光纖的耦合提出了更高的要求。這種器件在結構設計時要求器件與光纖插針之間有較長的工作距離,以便放置光學濾波片、光學透鏡等其它光學零部件,同時還要保證很高的耦合效率。
      目前,在單纖雙向器件的耦合光路設計上一般有兩種方法一種方法是改變TO-CAN(晶體管外形封裝)激光器/探測器上的光窗形式,增加TO-CAN與光纖插針端面之間的工作距離,如激光器光窗形式采用長焦距非球透鏡或采用平窗加非球透鏡。此結構的缺點是在研制多通道單纖雙向器件時工作距離還不夠,而且對于激光器發(fā)射功率要求不高的器件,采用特殊透鏡TO-CAN封裝的激光器價格昂貴。
      另一種方法是在激光器/探測器TO-CAN與光纖插針端面之間引入額外的球透鏡,以增加工作距離。但引入球透鏡有些弊端若光纖插針端面為平面,雖可保證光路與光軸平行,但整個器件回損指標不夠好,參見美國專利(US5,127,075);若光纖插針端面采用斜面,回損指標雖然很好,但從光纖插針出射的斜光束經球透鏡后會偏離主軸,導致成像質量很差,且斜光束對后面的裝配工藝非常不利,耦合效率很差,參見美國專利(US 6,493,121 B1)。可見,在加入球透鏡時,要同時保證良好的耦合效率和提高回損指標是不容易實現的。

      發(fā)明內容
      本實用新型的目的就在于解決現有技術存在著的上述問題,設計一種具有新的光路結構的單纖雙向收發(fā)合一器件。
      本實用新型的目的是這樣實現的在光纖插針1與激光器2/探測器3之間加入透鏡5,通過設計適當的透鏡參數,不僅增加激光器2/探測器3與光學零件的工作距離,改善光束質量,提高耦合效率,而且能提高器件整體的回損指標。
      本實用新型的技術方案及原理一、如圖1,圖2所示。在光纖插針1與激光器2/探測器3之間加入透鏡5,用成像的方法將從光纖插針1出射的光信號聚焦到接收探測器3的光敏面上;同時發(fā)射激光器2出射的光束通過透鏡5二次聚焦,耦合到光纖插針1。通過合理設計透鏡5,優(yōu)化光纖插針1經透鏡5成像后的數值孔徑,除了能使激光器2/探測器3與光纖插針1之間有較大的工作距離外,還可同時兼顧激光器2/探測器3的高耦合效率。在圖1、圖2中,透鏡5靠近光纖插針1的一面設計成與垂直方向有一定傾角,可以校正由于光纖插針1的斜端面導致的光束傾斜,增加了整個器件裝配的冗余度,同時保證整個器件的回損指標。
      二、如圖3所示。耦合光纖1與探測器3之間加入光學透鏡5,將光纖插針1出射的光準直后再次聚焦,達到耦合目的。采用此方法的優(yōu)點是經透鏡5出射的準直光很容易與探測器3耦合,并且能保證在很大的縱向距離內保持較高的耦合效率,提高了縱向的耦合容差,可使器件的定位更加方便、靈活,提高器件耦合封裝的工作效率。圖3中,透鏡5靠近探測器3的一面設計成與垂直方向有一定傾角,使得經過光學透鏡5的光束主軸與光纖插針1的幾何軸線平行,彌補了由于光纖插針1端面角度帶來的光束的偏折,增加了整個器件裝配的冗余度,同時保證整個器件的回損指標。
      本實用新型中使用的光學透鏡5或為C透鏡(C-Lens),或為漸變折射率透鏡(G-Lens)。
      透鏡5的材料或為LASFN9玻璃,或為BK7玻璃,或為SF6玻璃,或為SF11玻璃;其外形或為圓柱形,或為方柱形;對于各種柱形,一端面為球面,另一端面為斜面。
      為了減小透鏡5端面非涅耳反射造成光信號的損失,在透鏡5兩端面上鍍有增透膜,波長針對不同的具體應用。
      本實用新型為了提高回損指標,光纖插針1端面為斜面,其中斜面與垂直方向夾角為6°-10°。為了使出光光束主軸與透鏡5的光軸平行,透鏡5的斜面與垂直方向夾角為4°-6°。
      本實用新型具有以下優(yōu)點和積極效果1、在光路中用透鏡5作為光學耦合部件,通過設計透鏡5的材料、長度、斜面與垂直方向之間的夾角,可以校正由于光纖插針1端面的傾斜導致的光束傾斜,改善光束質量,提高耦合裝配的冗余度,同時保證整個器件的回損指標;2、在光路中用透鏡5作為光學耦合部件,通過設計透鏡5的長度、材料和曲面的曲率半徑可以很方便的改變透鏡與光纖插針1之間的工作距離;3、在光路中用光學透鏡5作為光學耦合部件,通過設計透鏡5的長度、材料和曲面的曲率半徑可以很方便的改變透鏡5與其他光電子部件之間的工作距離。


      圖1-基于透鏡二次成像的激光器與光纖插針耦合原理圖一;圖2-基于透鏡二次成像的探測器與光纖插針耦合原理圖二;圖3-基于透鏡準直光束的探測器與光纖插針耦合原理圖;圖4-基于透鏡二次成像的雙通道單纖雙向器件耦合示意圖;圖5-基于透鏡二次成像的三通道單纖雙向器件耦合示意圖;圖6-基于透鏡準直光束的新型三通道單纖雙向器件耦合示意圖。
      其中0-主體;1-光纖插針;2-激光器;3-探測器,包括第一探測器3a、第二探測器3b;4-濾波片,包括第一濾波片4a、第二濾波片4b、第三濾波片4c;5-透鏡,包括C透鏡(C-Lens)、漸變折射率透鏡(G-Lens)。
      具體實施方式
      以下結合附圖和實施例進一步說明。
      實施例一,如圖4所示。
      與光纖插針1及透鏡5同軸的是TO-CAN激光器2,與光纖插針1垂直的是接收用探測器3;濾波片4傾斜45度置于激光器2和透鏡5之間;該器件的光路是從光纖插針1出射的光經過透鏡5,遇到傾斜45度的濾波片4,全反射或部分反射至探測器3;激光器2出射的光透過傾斜45度的濾波片4,經過透鏡5進入光纖插針1。
      實施例二,如圖5所示。
      與光纖插針1及透鏡5同軸的是TO-CAN激光器2,在軸線的兩側并與光纖插針1垂直的分別是接收用的第一探測器3a和第二探測器3b;第一濾波片4a、第二濾波片4b分別傾斜正向45度、反向45度置于激光器2和透鏡5之間;該器件的光路是從光纖插針1出射的光經過透鏡5,遇到正向傾斜45度的第一濾波片4a部分反射進入第一探測器3a,部分透過第一濾波片4a,遇到反向傾斜45度的第二濾波片4b,部分或者全部反射進入第二探測器3b;激光器2出射的光透過第二濾波片4b和第一濾波片4a,經過透鏡5進入光纖插針1。
      實施例三,如圖6所示。
      與光纖插針1及透鏡5垂直的是TO-CAN激光器2和接收用第一探測器3a、第二探測器3b,并且三者在同一側并列;在透鏡5和光纖插針1之間可以放置一個正傾斜45度的第一濾波片4a,以縮小整個器件的體積。在透鏡5右邊,依次放置正向傾斜45度的第二濾波片4b和第三濾波片4c;該器件的光路是從光纖插針1出射的光透過傾斜45度的第一濾波片4a,經過透鏡5準直,遇到傾斜45度的第二濾波片4b,部分反射進入第一探測器3a,部分透過并遇到傾斜45度的第三濾波片4c,反射進入第二探測器3b;激光器2出射的光遇到傾斜45度的第一濾波片4a,反射進入光纖插針1。
      三個實例中光遇到濾波片4部分反射或者全部反射依據器件實際使用中光波長而定。
      權利要求1.一種單纖雙向收發(fā)合一器件,包括主體(0)、光纖插針(1)、激光器(2)、探測器(3);其特征在于在光纖插針(1)與激光器(2)/探測器(3)之間加入透鏡(5);透鏡(5)或為C透鏡、或為漸變折射率透鏡;透鏡(5)的材料或為LASFN9玻璃,或為BK7玻璃,或為SF6玻璃,或為SF11玻璃;透鏡(5)的外形或為圓柱形,或為方柱形;對于各種柱形的透鏡(5),一端面為球面,另一端面為斜面;斜面與垂直方向夾角為4°-6°;兩端面上均鍍有增透膜;光纖插針(1)的端面為斜面,其中斜面與垂直方向夾角為6°-10°。
      2.按權利要求1所述的一種單纖雙向收發(fā)合一器件,其特征在于與光纖插針(1)及透鏡(5)同軸的是TO-CAN激光器(2),與光纖插針(1)垂直的是接收用探測器(3);第一濾波片(4)正傾斜45度置于激光器(2)和透鏡(5)之間。
      3.按權利要求1所述的一種單纖雙向收發(fā)合一器件,其特征在于與光纖插針(1)及透鏡(5)同軸的是TO-CAN激光器(2),在軸線的兩側并與光纖插針(1)垂直的是接收用的第一探測器(3a)和第二探測器(3b);第一濾波片(4a)、第二濾波片(4b)分別傾斜正向45度、反向45度置于激光器(2)和透鏡(5)之間。
      4.按權利要求1所述的一種單纖雙向收發(fā)合一器件,其特征在于與光纖插針(1)及透鏡(5)垂直的是TO-CAN激光器(2)和接收用第一探測器(3a)、第二探測器(3b),并且三者在同一側并列;在透鏡(5)和光纖插針(1)之間可以放置一個正向傾斜45度的第一濾波片(4a);在透鏡5右邊,依次放置正向傾斜45度的第二濾波片(4b)和第二濾波片(4c)。
      專利摘要本實用新型公開了一種單纖雙向收發(fā)合一器件,涉及一種光纖通訊用有源光電子器件。本實用新型包括主體0、光纖插針1、激光器2、探測器3;在光纖插針1與激光器2/探測器3之間加入透鏡5;透鏡5或為C透鏡、或為漸變折射率透鏡;透鏡5的材料或為LASFN9玻璃,或為BK7玻璃,或為SF6玻璃,或為SF11玻璃;透鏡5的外形或為圓柱形,或為方柱形;透鏡5的一端面為球面,另一端面為斜面,其中斜面與垂直方向夾角為4°-6°,兩端面上均鍍增透膜;光纖插針1的端面為斜面,其中斜面與垂直方向夾角為6°-10°。本實用新型通過設計適當的透鏡參數,增加激光器2、探測器3與光學零件的工作距離,改善光束質量,提高耦合效率,同時保證器件整體的回損指標。
      文檔編號G02B5/20GK2716853SQ20032012553
      公開日2005年8月10日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權日2003年12月24日
      發(fā)明者李傳文, 劉翠青, 米全林, 梁慶華 申請人:武漢光迅科技有限責任公司
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