光學(xué)信號發(fā)送設(shè)備的光學(xué)耦合單元,光學(xué)信號發(fā)送設(shè)備及光學(xué)收發(fā)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備中的光學(xué)耦合單元，包括基部單元（7），光路（8），其被形成在基部單元（7）的光輸入部（6）和光輸出部（9）之間并且被構(gòu)造用于將經(jīng)由光輸入部（6）接收的光傳輸?shù)焦廨敵霾浚?），包括在光路（8）中的外部光路段（15），其在基部單元（7）外部延伸，沿著光路傳輸?shù)墓饨?jīng)由光出口（14）從基部單元（7）射出進(jìn)入光路段，并且光在經(jīng)過外部光路段（15）之后經(jīng)由光入口（16）再次進(jìn)入基部單元（7），以及借助于至少一個分光表面涂層而形成在光路（8）中的光解耦元件（11），其被構(gòu)造用于解耦沿著光路傳輸?shù)墓獾囊徊糠?。此外，本發(fā)明涉及用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備以及光學(xué)收發(fā)器。
【專利說明】光學(xué)信號發(fā)送設(shè)備的光學(xué)耦合單元，光學(xué)信號發(fā)送設(shè)備及光學(xué)收發(fā)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備中的光學(xué)耦合單元，用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備以及光學(xué)收發(fā)器。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)射器設(shè)備被用于借助于發(fā)射器產(chǎn)生光學(xué)信號并且將以光信號形式提供的光學(xué)信號耦合成光學(xué)波導(dǎo)，尤其是耦合成光纖。將光從發(fā)射器傳輸?shù)焦饫w連接裝置可以利用光學(xué)耦合單元實(shí)現(xiàn)，所述光學(xué)耦合單元例如引導(dǎo)發(fā)射器發(fā)射的光。為此目的，光學(xué)耦合單元通常包括例如光學(xué)透鏡形式的光學(xué)元件。
[0003]文獻(xiàn)US2009/0016733A1公開了一種光學(xué)收發(fā)器，其中光學(xué)耦合單元設(shè)置于電路板上。光學(xué)耦合單元被多個波道(channel)利用用于在光纖和光電元件之間傳輸光信號。光電元件被設(shè)計用于接收光信號并且將它們轉(zhuǎn)變成電信號。另外，它們還可被構(gòu)造成用于將接收的電信號轉(zhuǎn)變成光信號，以經(jīng)由光學(xué)耦合單元將產(chǎn)生的光引導(dǎo)至光纖。這種能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)變成電信號(接收器)和將電信號轉(zhuǎn)變成光信號(發(fā)射器)的設(shè)備也被稱為收發(fā)器。
[0004]連同用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備，還已知將由發(fā)射器產(chǎn)生的光的一部分傳輸至監(jiān)控二極管，這使得可以監(jiān)控發(fā)射器的光信號發(fā)射。如果需要，控制信號可從監(jiān)控二極管處的信號得到，它們被順序反饋至發(fā)射器控制器，例如，用于實(shí)現(xiàn)基本上恒定強(qiáng)度的發(fā)射光信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備中的光學(xué)耦合單元，用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備以及具有提高了操作功能性的光學(xué)收發(fā)器。特別地，光學(xué)耦合與緊湊的結(jié)構(gòu)一起得到改進(jìn)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，提供了根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1所述的用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備中的光學(xué)耦合單元，根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求9所述的用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備以及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求10所述的光學(xué)收發(fā)器。本發(fā)明的具有優(yōu)勢的改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的主題。
[0007]本發(fā)明包括用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備中的光學(xué)耦合單元的概念，所述光學(xué)耦合單元包括:基部單元，光路，其被形成在基部單元的光輸入部和光輸出部之間并且被構(gòu)造用于將經(jīng)由光輸入部接收的光傳輸?shù)焦廨敵霾浚ㄔ诠饴分械耐獠抗饴范?，其在基部單元外部延伸，沿著所述光路傳輸?shù)墓饨?jīng)由光出口從所述基部單元離開進(jìn)入所述外部光路段，并且光在經(jīng)過外部光路段之后經(jīng)由光入口再次進(jìn)入所述基部單元，以及借助于至少一個分光表面涂層而形成在所述光路中的光解耦元件，其被構(gòu)造用于解耦沿著所述光路傳輸?shù)墓獾囊徊糠帧?br> [0008]此外，提供了包括這種耦合單元的光學(xué)信號發(fā)送設(shè)備以及光學(xué)收發(fā)器。
[0009]本發(fā)明的一個優(yōu)勢在于光學(xué)耦合單元可以緊湊方式構(gòu)造，并且在于優(yōu)選用作分光器的光解耦元件以簡單有效的方式解耦光的一部分，例如用于監(jiān)控裝置，而不必須與光的引導(dǎo)干涉。
[0010]優(yōu)選地，基部單元完全由透光材料制成。光路，關(guān)于在基部單元內(nèi)的該路徑的那一部分，完全在透光材料內(nèi)延伸?；繂卧杀恢圃鞛閷?shí)體材料塊，例如借助于注射成型技術(shù)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，基部單元被由透光塑料材料制成。整個基部單元被制造為澆鑄件(casting)。所使用的塑料材料例如可以是聚醚酰亞胺。
[0011]在光出口和/或光入口的區(qū)域中，光學(xué)元件可設(shè)置于基部單元上，例如光學(xué)元件用作透鏡。優(yōu)選地，光學(xué)元件被與基部單元集成一體。
[0012]一個實(shí)施例規(guī)定還被稱為光解耦器或分光器的光解耦元件形成在外部光路段的區(qū)域中，尤其是光從基部單元進(jìn)入外部光路段所經(jīng)過的邊界區(qū)域中。
[0013]本發(fā)明的一個有利實(shí)施例規(guī)定外部光路段至少部分地延伸穿過透光材料制成的附加單元。對于外部光路來說，其可被形成為使得其基本上完全在還被稱為補(bǔ)充單元的附加單元的透光材料內(nèi)延伸。附加或補(bǔ)充單元可被成形為接納在基部單元的相關(guān)凹槽中的插入元件。例如，其可被成形為由塑料材料制成的澆鑄件。塑料材料可以例如是聚醚酰亞胺?？蛇x地，附加單元可由插入到基部單元的相關(guān)凹槽內(nèi)的灌漿(grouting)制成。
[0014]優(yōu)選地，本發(fā)明的另一實(shí)施例規(guī)定附加單元的透光材料是與所述基部單元的透光材料，也就是形成在基部單元內(nèi)的光路的那一部分在其內(nèi)延伸的材料，具有實(shí)質(zhì)上相同的光學(xué)折射率的材料。附加單元由具有適合系數(shù)的(index-adapted)材料形成。在一個實(shí)施例中，附加單元的透光材料是與基部單元相同的材料，例如透光塑料材料。
[0015]本發(fā)明的有利實(shí)施例可規(guī)定附加單元，至少其表面的部分區(qū)域，與基部單元的相關(guān)聯(lián)表面形狀配合鎖定。也可以稱為形式配合的此形狀配合鎖定可被提供，特別地，至少在光出口的區(qū)域中和/或至少在光入口的區(qū)域中。
[0016]本發(fā)明的另一實(shí)施例還規(guī)定基部單元和附加單元的相關(guān)聯(lián)表面上下重疊設(shè)置，至少在光出口的區(qū)域中和/或在光入口的區(qū)域中。相關(guān)聯(lián)表面部分的這種上下重疊布置可以例如借助于粘接劑實(shí)現(xiàn)。利用本發(fā)明的本實(shí)施例或其它實(shí)施例，至少在光出口的區(qū)域中和/或至少在光入口的區(qū)域中不存在空氣間隙，那么，被傳輸?shù)墓庠趶幕繂卧M(jìn)入外部光路段的過渡處和/或在從外部光路段返回基部單元的過渡處不被引導(dǎo)穿過空間間隙。在光出口的區(qū)域中和/或在光入口的區(qū)域中，基部單元和附加單元的相關(guān)聯(lián)表面之間的距離優(yōu)選地小于10 u m。決定該距離的間隙優(yōu)選沒有空氣，也就是，用粘接劑填滿，例如。
[0017]本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例設(shè)想光解耦元件的至少一個光解耦表面涂層形成在所述基部單元的外部表面部分上。解耦表面涂層使得光束被分割從而實(shí)現(xiàn)分光器功能，光被部分地允許穿過并且部分地被返回。因此，部分反射的涂層形成在所述基部單元的外部表面部分上。這種涂層可例如借助于適當(dāng)材料的真空分離制造。在各種實(shí)施例中，用于這種涂層的材料被已知。例如相同或類似的涂層被用在成形為棱柱或半透明鏡子形式的分光器上。
[0018]本發(fā)明的常規(guī)實(shí)施例可規(guī)定所述光解耦元件的另一分光表面涂層形成在所述附加單元的外部表面部分上。先前給出的與分光表面涂層有關(guān)的解釋近似適用于此另一分光表面涂層。位于所述附加單元的外部表面部分上的光解耦元件的另一分光表面涂層可被提供為基部單元上的涂層的替代或附加。
[0019]本發(fā)明的有利實(shí)施例規(guī)定所述至少一個分光表面涂層和/或所述另一分光表面涂層形成在所述光出口或所述光入口的區(qū)域中。利用此實(shí)施例，分光發(fā)生在光從基部單元進(jìn)入外部光路的過渡處和/或光從外部光路進(jìn)入基部單元的過渡處。例如部分反射的原理被利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]現(xiàn)在將參考附圖通過優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)討論本發(fā)明，其中:
[0021]圖1示出了用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備的概要示意；并且
[0022]圖2示出了用于圖1的設(shè)備的詳細(xì)示意。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1示出了用于產(chǎn)生和發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備的概要示意。實(shí)現(xiàn)為電路板的載體I承載著發(fā)射器2和監(jiān)控裝置3。光信號通過發(fā)射器2發(fā)射，該發(fā)射器例如通過激光二極管形成。利用光學(xué)耦合單元4，被發(fā)射的光被引導(dǎo)至光纖連接裝置5。
[0024]該設(shè)備優(yōu)選被接納于如圖1中虛線所示的外殼中。在光學(xué)收發(fā)器的情況下，該載體可另外載持將經(jīng)由光纖接收的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕慕邮掌?，例如光電二極管?？蛇x地，引導(dǎo)被接收的光也可以通過光學(xué)耦合單元4實(shí)現(xiàn)。
[0025]光學(xué)耦合單元4可用于實(shí)現(xiàn)多通道光導(dǎo)。
[0026]圖2示出了用于圖1的設(shè)備的詳細(xì)示意。由發(fā)射器2發(fā)射的光經(jīng)由與發(fā)射器2相關(guān)聯(lián)的光輸入部6到達(dá)光學(xué)耦合單元4的基部單元7。從光輸入部6開始，基部單元7中的光被沿著光路8引導(dǎo)至與光纖連接裝置5相關(guān)聯(lián)的基部單元7的光輸出部9。沿著光路8，光在鏡子表面10處被轉(zhuǎn)向并且然后在基部單元7的材料中到達(dá)實(shí)施分光器能夠的光解耦元件11，其利用基部單元7的外表面12上的外部涂層形成。在光解耦元件11的幫助下，光的一部分被借助于反射解耦，并且經(jīng)由與監(jiān)控裝置3相關(guān)聯(lián)的監(jiān)控光輸出部13從基部單元7解耦合。
[0027]在光解耦元件11的下游，光經(jīng)由光出口 14進(jìn)入外部光路段15，在所述外部光路段的最后，光經(jīng)由光入口 16再次進(jìn)入基部單元7，并且最后到達(dá)光輸出部9。
[0028]根據(jù)圖2中的示意，外部光路段15基本上完全在附加或插入元件17的透光材料內(nèi)延伸，在圖2所示的實(shí)施例中，該附加或插入元件被插入并且粘接到基部單元7上的相關(guān)凹槽內(nèi)，以至少部分地被形狀配合鎖定。
[0029]圖2中基部單元7上的虛線示出基部單元7可具有能夠根據(jù)需要被構(gòu)造成適應(yīng)不同應(yīng)用的不同形狀。
[0030]光輸入部6,監(jiān)視光輸出部13以及光輸出部9分別通過光學(xué)兀件19形成,也就是，在圖示實(shí)施例中與基部單元7集成的透鏡,相應(yīng)的彎曲外表面形成在基部單元7上。
[0031]在另一實(shí)施例中，光解耦元件11被形成有施加于該附加或插入元件17的外表面20上的光學(xué)活性涂層。而且，該附加或插入元件17和基部單元7的相關(guān)聯(lián)表面上的適當(dāng)光學(xué)涂層的組合應(yīng)用可被提供，以實(shí)現(xiàn)用于監(jiān)控裝置3的預(yù)期的光解耦。
[0032]基部單元3和附加或插入元件17優(yōu)選被制造為澆鑄件，例如由聚醚酰亞胺材料制成。特別地，注射成型使得光學(xué)元件19能夠以有利的方式形成和集成。
[0033]在上面的說明書、權(quán)利要求和附圖中公開的本發(fā)明的特征單獨(dú)地以及以任何組合對于以不同實(shí)施方式實(shí)施本發(fā)明可能都是很重要的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備中的光學(xué)耦合單元，包括: -基部單元(7)， -光路(8)，其被形成在基部單元(7)的光輸入部(6)和光輸出部(9)之間并且被構(gòu)造用于將經(jīng)由光輸入部(6)接收的光傳輸?shù)焦廨敵霾?9)， -提供于所述光路(8 )中的光路段(15)，其在基部單元(7 )外部延伸，沿著所述光路傳輸?shù)墓饨?jīng)由光出口(14)從所述基部單元(7)射出進(jìn)入所述光路段，并且光在經(jīng)過外部光路段(15)之后經(jīng)由光入口(16)再次進(jìn)入所述基部單元(7)，以及 -借助于至少一個分光表面涂層而形成在所述光路(8)中的光解耦元件(11)，其被構(gòu)造用于解耦沿著所述光路傳輸?shù)墓獾囊徊糠帧?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合單元，其中，所述外部光路段(15)至少部分地延伸穿過由透光材料制成的附加單元(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合單元，其中，所述附加單元(17)的透光材料是實(shí)質(zhì)上與所述基部單元的透光材料具有相同光學(xué)折射率的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的耦合單元，其中，所述附加單元(17)，至少在其表面的部分區(qū)域，被接納在所述基部單元(7)的相關(guān)聯(lián)表面上以進(jìn)行形狀配合鎖定。
5.至少根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一所述的耦合單元，其中，至少在光出口(14)的區(qū)域中和/或在光入口(16)的區(qū)域中，所述基部單元(7)和所述附加單元(17)的相關(guān)聯(lián)表面被上下布置。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的耦合單元，其中，所述光解耦元件(11)的至少一個分光表面涂層被形成在所述基部單元(7 )的外部表面部分(12 )上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中至少一項(xiàng)所述的耦合單元，其中，所述光解耦元件(11)的另一分光表面涂層被形成在所述附加單元(17)的外部表面部分(20)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的耦合單元，其中，所述至少一個分光表面涂層和/或所述另一分光表面涂層被提供在所述光出口(14)或所述光入口(16)的區(qū)域中。
9.一種用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備，包括: -根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的光學(xué)耦合單元(4)， -基板(I)， -設(shè)置在基板(I)上的發(fā)射器(2 )， -設(shè)置在基板(I)上的監(jiān)控裝置(3 )，和 -光纖連接裝置(5 )，其被構(gòu)造用于接收光纖的端部， 其中，所述光學(xué)耦合單元(4 )被構(gòu)造用于將由發(fā)射器(2 )發(fā)射的光沿著光路(8 )從與發(fā)射器(2)相關(guān)聯(lián)的基部單元(7)的光輸入部(6)傳輸至與光纖連接裝置(5)相關(guān)聯(lián)的基部單元(7)的光輸出部(9)，同時將通過光解耦元件(11)解耦的光的一部分經(jīng)由與監(jiān)控裝置(3)相關(guān)聯(lián)的基部單元(7)的光輸出部(13)引導(dǎo)至所述監(jiān)控裝置(3)。
10.一種光學(xué)收發(fā)器，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于發(fā)送光學(xué)信號的設(shè)備。
【文檔編號】G02B6/42GK103430068SQ201180061189
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月21日
【發(fā)明者】S·奧特, K·沙穆恩, A·科瑞克, J·布蘭克, N·伊萬諾斯基 申請人:Fci公司