具有將與固定光學(xué)單元的表面齊平的半導(dǎo)體光學(xué)器件封閉起來的光學(xué)單元的光學(xué)組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種設(shè)置有Rx單元和Tx單元的雙向光學(xué)組件，其中，光軸彼此垂直。光學(xué)組件設(shè)置有將WDM過濾器安裝在內(nèi)部的殼體，并且將耦合單元借助前對準(zhǔn)單元組裝在一個表面中，將Tx單元組裝在與前述表面相反的另一個表面中，并將Rx單元借助后對準(zhǔn)單元組裝在與前述兩個表面相連的另一個表面中。Tx單元的軸線和耦合單元的軸線彼此平行，但是Rx單元的軸線與前述兩個軸線垂直。Rx單元安裝有具有光敏表面的光電二極管(PD)，該光敏表面與后對準(zhǔn)單元的附接有Rx單元的表面齊平。
【專利說明】
具有將與固定光學(xué)單元的表面齊平的半導(dǎo)體光學(xué)器件封閉起 來的光學(xué)單元的光學(xué)組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請涉及一種光學(xué)組件，具體而言，本申請涉及一種具有將半導(dǎo)體光學(xué)器件封閉起來的光學(xué)單元的光學(xué)組件，該半導(dǎo)體光學(xué)器件的光敏表面的水平與殼體的固定有光學(xué)單元的端面齊平?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]使用用于單根光纖的兩種波長的波分復(fù)用(WDM)和/或雙向通信通過利用相對于波長的正交性變得普及。此外，這種系統(tǒng)的通信速度或通信容量達(dá)到且有時超過lOGbps。光接收器件(通常來說，為半導(dǎo)體光電二極管(PD)和雪崩光電二極管(APD))強(qiáng)烈需要減小包括光接收器件的結(jié)電容在內(nèi)的寄生電容。因此，這種PD的光敏區(qū)域變窄，其中，光敏區(qū)域的直徑為例如30WI1或更小以減小結(jié)電容。因?yàn)楣鈱W(xué)組件的光學(xué)對準(zhǔn)的位置容差受限，所以光學(xué)組件與具有變窄的光敏區(qū)域的這種ro配備起來的組裝變得關(guān)鍵。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請的一個方面涉及一種包括光學(xué)單元和主組件的光學(xué)組件。光學(xué)單元可以是接收器光學(xué)單元和/或發(fā)射器光學(xué)單元，其中，光學(xué)單元將半導(dǎo)體光學(xué)器件封閉起來。本發(fā)明的半導(dǎo)體光學(xué)器件將光信號和電信號中的一者轉(zhuǎn)換成光信號和電信號中的另一者，并具有光敏表面。主組件具有端面，光學(xué)單元固定至該端面。本發(fā)明的光學(xué)組件的特征在于:半導(dǎo)體光學(xué)器件的光敏表面的水平與主組件的端面齊平。也就是說，半導(dǎo)體光學(xué)器件的光敏表面位于從主組件的固定有光學(xué)單元的端面延伸出的虛擬平面中。【附圖說明】
[0004]參考附圖，通過閱讀本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，將能更好地理解上述和其它目的、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0005]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的雙向光學(xué)組件的透視圖；
[0006]圖2是圖1所示的雙向光學(xué)組件的縱截面圖；
[0007]圖3是圖1所示的雙向光學(xué)組件中的各個部分的分解縱截面圖；
[0008]圖4是示出了利用焊接法組裝在一起的接收器光學(xué)單元、第二透鏡保持部和第二連接套筒的縱截面圖；
[0009]圖5A示出了接收器光學(xué)單元在與其他部件組裝在一起之前的縱截面圖，而圖5B示出了接收器光學(xué)單元在與其他部件組裝在一起之后的另一個縱截面圖；
[0010]圖6說明了使根據(jù)本發(fā)明的接收器光學(xué)組件對準(zhǔn)的機(jī)理；以及
[0011]圖7A和圖7B示出了利用本發(fā)明的機(jī)理的常規(guī)接收器光學(xué)組件的縱截面圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0012]接下來，將參考附圖對根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例進(jìn)行描述。在解釋附圖時，用彼此相同或相似的附圖標(biāo)記或標(biāo)號來表示彼此相同或相似的部件，而不做重復(fù)說明。
[0013]首先將對適于高速光通信的常規(guī)光學(xué)組件進(jìn)行說明。將接收器光學(xué)單元組裝起來的方法需要極精確的光學(xué)對準(zhǔn)和光學(xué)固定，該接收器光學(xué)單元配備有具有受限的光敏區(qū)域的光電二極管(PDhYAG激光焊接法和/或粘合性樹脂法被廣泛用于永久地固定極精確地光學(xué)對準(zhǔn)之后的光學(xué)部件。但是，YAG激光焊接法的固定不可避免地伴隨有焊接處的失準(zhǔn)，而粘合性樹脂法的固定伴隨有凝固處的收縮，這兩個方法使光學(xué)部件失準(zhǔn)。
[0014]圖7A和圖7B分別示意性地示出了在組裝部件之前和之后的光學(xué)組件。圖7A和圖7B 所示的光學(xué)組件100是雙向光學(xué)組件的類型，該雙向光學(xué)組件包括接收器光學(xué)單元101、發(fā)射器光學(xué)單元和耦合單元，其中，在圖7A和和圖7B中省略了發(fā)射器光學(xué)單元和耦合單元這兩者。光學(xué)組件進(jìn)一步固定至透鏡保持部104,該透鏡保持部104將透鏡104a固定在內(nèi)部，接收器光學(xué)單元101被固定至透鏡保持部104。光學(xué)組件100通過使保持環(huán)102在連接套筒103 的孔中滑動來使被保持環(huán)102保持的接收器光學(xué)單元101與連接套筒103沿著光學(xué)組件100 的光軸P對準(zhǔn)。然后，將連接套筒103焊接到保持環(huán)102。此外，通過使連接套筒103在透鏡保持部104的端面104b上滑動來將接收器光學(xué)單元101沿與光軸P垂直的方向?qū)?zhǔn)，隨后利用角焊法將接收器光學(xué)單元101固定至透鏡保持部104。這樣，接收器光學(xué)單元101在沿三個方向精確對準(zhǔn)之后被固定至透鏡保持部104。
[0015]然而，在圖7A所示的光學(xué)組件100中的常規(guī)布置中，如圖7B所示，即使曾精確地執(zhí)行了上述接收器光學(xué)單元101與連接套筒103之間的光學(xué)對準(zhǔn)，在利用焊接法將光收發(fā)器單元101固定至透鏡保持部104之后，光學(xué)器件101a的光敏表面101b也可能相對于光軸P傾斜。
[0016]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的雙向光學(xué)組件的透視圖；圖2示出了圖1所示的雙向光學(xué)組件的縱截面圖；并且圖3是圖1所示的雙向光學(xué)組件中的各個部分的分解縱截面圖。圖1所示的光學(xué)組件是如下雙向光學(xué)組件的類型:該雙向光學(xué)組件能夠僅對單根外部光纖發(fā)射具有一定波長的光信號(Tx信號)并同時接收具有另一個波長的另一個光信號(Rx 信號)。光學(xué)組件1包括接收器光學(xué)單元(Rx單元)2、發(fā)射器光學(xué)單元(Tx單元)3和耦合單元 4,該耦合單元4收納固定單根光纖的外部光連接器。Tx信號的波長與Rx信號的波長彼此不同。光學(xué)組件1還設(shè)置有主組件5，Rx單元2、Tx單元3和耦合單元4固定至主組件5。[〇〇17] Rx單元2配備有接收Rx信號的光電二極管(PD) 2a并被固定至主組件5，使得Rx單元 2的光軸或PD 2a的光軸與親合單元4的光軸形成直角。Tx單元3配備有朝親合單元4發(fā)射Tx 信號的激光二極管(LD)并被固定至主組件5,使得Tx單元3的光軸或LD的光軸與耦合單元4 的光軸平行。在圖1所示的實(shí)施例中，Tx單元3具有常被稱為蝶式(butterfly)封裝件的盒形封裝件，但是光學(xué)組件1可以配備有如下的Tx單元3:該Tx單元3具有與Rx單元2的封裝相同的同軸封裝。[〇〇18]如圖2所示，主組件5包括:前對準(zhǔn)單元6，其具有前連接套筒6b以及固定前透鏡6c 的前透鏡保持部6a;后對準(zhǔn)單元9,其包括后連接套筒9b以及固定后透鏡9c的后透鏡保持部 9a;過濾器保持部8，其包括波分復(fù)用(WDM)過濾器8a;以及殼體7。殼體7收納過濾器保持部 8,并分別借助前對準(zhǔn)單元6和后對準(zhǔn)單元9固定親合單元4和Rx單元2。在以下描述中，方向 “前”或“前側(cè)”與設(shè)置有耦合單元4的一側(cè)對應(yīng)，而另一個方向“后”與設(shè)置有Rx單元2的一側(cè)對應(yīng)。然而，這些描述僅是出于說明的目的而定義，根本不縮小本發(fā)明的范圍。如圖2所示，在就與耦合單元4的光軸平行和垂直的方向而言光學(xué)對準(zhǔn)的同時，耦合單元4借助前對準(zhǔn)單元6被固定至主組件5。下文將描述耦合單元4和前對準(zhǔn)單元6的細(xì)節(jié)。前透鏡6c使從單根光纖經(jīng)由耦合單元4提供的Rx信號準(zhǔn)直;但將從Tx單元3提供的Tx信號會聚在耦合單元4的端部上。[〇〇19 ]如圖1和圖3所示，除了設(shè)置前對準(zhǔn)單元6之外，主組件5還設(shè)置有:圓筒狀殼體7;過濾器保持部8，其固定WDM過濾器8a;后對準(zhǔn)單元9，其包括固定后透鏡9c的后透鏡保持部9a 以及將Rx單兀2與后透鏡保持部9a連接起來的連接套筒9b。借助于后透鏡保持部9a和后連接套筒9b的組合使Rx單元2與殼體7對準(zhǔn)，并將Rx單元2固定至殼體7。后透鏡保持部9a優(yōu)選地為非球面透鏡的類型，這是因?yàn)榍蛎嫱哥R固有地表現(xiàn)出顯著的像差并且不能夠?qū)⒐馐鴷鄣紿) 2a的受限區(qū)域中，該受限區(qū)域的光敏區(qū)域通常具有小于20mi的直徑。
[0020]由此描述的光學(xué)組件1使從Tx單元3發(fā)射出的Tx信號經(jīng)由WDM過濾器8a和前透鏡6c 與固定在耦合單元4中的耦合光纖4e光耦合;而Rx信號從耦合光纖4e經(jīng)由前透鏡6c向Rx單元2提供，被WDM過濾器8a反射，并被后透鏡9c會聚在Rx單元2上。因?yàn)镽x單元2被固定至殼體 7的側(cè)部，即，親合單元4的光軸與Rx單元2的光軸垂直;Rx單元2(確切地說，PD 2a的光敏表面)可能在固定至殼體7之后相對于耦合單元4的光軸傾斜。也就是說，PD 2a的光敏表面變成與主組件5的固定有Rx單元2的端面不平行。[0〇21]圖4是Rx單元2、后連接套筒9b和后透鏡保持部9a的縱截面圖，Rx單元2被固定至后連接套筒％。圖5A示出了Rx單元2在固定至主組件5之前的縱截面圖，而圖5B示出了Rx單元2 在固定至主組件5之后的縱截面圖。[〇〇22] 如圖4所示，Rx單元2除了包括F>D 2a之外還包括芯柱(stem)2c，引腳2b穿過該芯柱 2cID 2a借助子安裝部2d安裝在芯柱2c上。引腳2b向H) 2a提供偏壓并經(jīng)由H) 2a提取與Rx 信號對應(yīng)的電信號。具有凸緣2g的蓋部2e形成將H) 2a和子安裝部2d封閉起來的空間。蓋部 2e還設(shè)置有用于氣密地密封該空間的窗部2f，Rx信號經(jīng)由窗部2f進(jìn)入H) 2a。子安裝部2d可以由氮化鋁(AIN)制成，并且蓋部2e可以由鎳(Ni)、鈷(Co)和鐵(Fe)的合金(常稱為柯伐 (Kovar)?)制成并設(shè)置有窗部2f，該窗部2f由可使要經(jīng)過Rx單元2的光透過的材料制成。 [0〇23]呈具有孔9d的圓筒形狀的后連接套筒9b從孔9d的一端收納后透鏡保持部9a，并從孔9d的另一端收納Rx單元2。穿透焊接法(pierce welding)將后透鏡保持部9a固定至后連接套筒9b;相應(yīng)地，后連接套筒9b的壁部形成為薄的。Rx單元2被固定在后連接套筒9b的端面9e中。具體而言，利用角焊法將蓋部2e的凸緣2g的表面2h固定至后連接套筒9b的端面9e。
[0024]可以利用與主組件5和耦合單元4之間的經(jīng)由前對準(zhǔn)單元6的光學(xué)對準(zhǔn)相同的步驟來執(zhí)行Rx單元2和主組件5之間的沿著Rx單元2的光軸的光學(xué)對準(zhǔn)。也就是說，可以通過調(diào)節(jié)后J形套管9b與后透鏡保持部9a之間的重疊長度來執(zhí)行Rx單元2與主組件5之間的沿著光軸的光學(xué)對準(zhǔn)；同時，可以通過在形成在蓋部2e的外表面與后連接套筒9b的孔9d的內(nèi)表面之間的間隙內(nèi)使Rx單元2在后連接套筒9b的端面9e上滑動來進(jìn)行Rx單元2與主組件5之間的在與Rx單元2的光軸垂直的平面中的光學(xué)對準(zhǔn)。[〇〇25]本實(shí)施例的光學(xué)組件1的特征在于:蓋部2e的凸緣2g的表面2h的水平與H) 2a的光敏表面2i的水平齊平。也就是說，PD 2a的光敏表面2i和面對后透鏡保持部9a的表面2h定位在相同平面中。因此，如圖5A和圖5B所示，即使當(dāng)蓋部2e與后透鏡保持部9a之間的角焊使Rx 單元2的光軸(S卩，PD 2a的光敏表面2i的光軸)相對于后連接套筒9b的光軸P傾斜時，也可以有效地限制ro 2a的光敏表面2i的失準(zhǔn)，這意味著即使當(dāng)ro 2a的光敏表面2i形成為相對狹小以減小光敏表面2i的結(jié)電容時，也可以實(shí)現(xiàn)H) 2a與后連接套筒9b之間的光學(xué)對準(zhǔn)。
[0026]圖6說明了使根據(jù)本發(fā)明的接收器光學(xué)組件對準(zhǔn)的機(jī)理。假設(shè)參數(shù)L、d和D分別是凸緣2g的表面2h與H) 2a的光敏表面2i之間的距離、上述距離L在焊接之后的增量或減量以及凸緣2g的外徑，則傾斜角0和偏差(dx，dz)表示成:
[0027]9 = tan_1(d/D),
[0028]dx = D/2*(l —cos9)+L*sin9，
[0029]dz = D/2*sin0+L*(l —cos0) 〇[〇〇3〇]因?yàn)樵隽?減量d通常遠(yuǎn)小于凸緣2g的外徑D，d〈〈D;所以我們可以認(rèn)為sin0?0以及COS0?1。因此，給出偏差:
[0031] (dx，dz) = (LX 9，D/2 X 9)。[〇〇32]因此，PD 2a的光敏表面2i與凸緣2g的要焊接至后J形套管9b的表面2h之間的物理布置可以有效地限制ro的光敏表面2i相對于后連接套筒9b的位置偏差。也就是說，PD 2a的光敏表面2i與凸緣2g的表面2h的位置關(guān)系對因焊接而產(chǎn)生的失準(zhǔn)是不敏感的。[〇〇33] Rx單元2和后連接套筒的布置可以具有如下優(yōu)選的關(guān)系:芯柱2c的外徑比凸緣2g 的外徑小，而凸緣2g的外徑比后連接套筒9的外徑小;這是因?yàn)橥鈴降倪@些關(guān)系可以提高Rx 單元2和后連接套筒9b的生產(chǎn)率。當(dāng)凸緣2g的外徑比芯柱2c和后連接套筒9的外徑小時，部件之間的角焊顯著地變困難。后連接套筒9b和/或芯柱2c將阻擋用于焊接的激光束。[〇〇34] 具體而言，凸緣2g優(yōu)選地具有大于0.3mm的厚度。具有約0.2mm的常見厚度的凸緣將因蓋部與芯柱之間的電阻焊而容易地變形，這意味著凸緣2g的表面2h與PD 2a的光敏表面2i之間的距離也變化。此外，凸緣2g優(yōu)選地具有至少0.5mm的寬度以確保后連接套筒9b與角焊的對準(zhǔn)容差。
[0035]接下來，將返回參考圖2和圖3對耦合單元4和主組件5的細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。耦合單元4 包括套筒4a、短插芯(stub)4b、襯套4c和套筒蓋4d。套筒4a收納固定在單根光纖的端部上的光學(xué)插芯。短插芯4b的前半部被套筒4a的后部保持。襯套4c的后部支撐短插芯4b的后部，而襯套4c的前部被插入到套筒蓋4d與套筒4a的后部之間；也就是說，套筒4a的后部被插入到襯套4c的前部與短插芯4b的前部之間?？梢酝ㄟ^按壓配合來執(zhí)行將套筒4a的后部插入到襯套4c的前部。[〇〇36] 短插芯4b的中心固定有耦合光纖4e。外部光纖的光學(xué)插芯可以與耦合光纖4e的末端物理地接觸，這實(shí)現(xiàn)了外部光纖與耦合光纖4e之間的物理接觸(PC)，并且外部光纖可以在不形成菲涅爾界面的情況下與親合光纖4e光親合。Rx單元2和Tx單元3可以與親合光纖4e 的后端光親合。也就是說，后對準(zhǔn)單元9、WDM過濾器8a和前對準(zhǔn)單元6可以使Rx單元2與親合光纖4e的后端光親合。Tx單元3與親合單元4之間的布置也可以使Tx單元3與親合光纖4e的后端光耦合。因此，Rx單元2中的PD 2a和Tx單元3中的LD可以與外部光纖光耦合。短插芯4b 的后端面相對于耦合光纖4e的光軸傾斜，這有效地防止從Tx單元3輸出的Tx信號返回至Tx 單元3。[0〇37]親合單元4借助前對準(zhǔn)單元6固定至主組件5。前連接套筒6b將前透鏡保持部6a收納在前連接套筒6b的孔6d中。前透鏡保持部6a將前透鏡6c固定在前透鏡保持部6a的孔中， 并且前透鏡6c將從Tx單元3輸出且透射通過WDM過濾器8的Tx信號會聚在耦合光纖4e的端部上。在調(diào)節(jié)前透鏡保持部6a插入到前連接套筒6b的孔6d中的插入深度(這是沿著光軸的光學(xué)對準(zhǔn))之后，利用穿透焊接法將前連接套筒6b固定至前透鏡保持部6a。在該對準(zhǔn)中，耦合光纖4e的端部不總是正好定位在前透鏡6c的焦點(diǎn)上。當(dāng)耦合光纖4e的端部位于前透鏡6c的焦點(diǎn)時，從Tx單元3輸出的Tx信號可以以最大效率與耦合光纖耦合。這種情況有時會在外部光纖中產(chǎn)生過量光功率。因此，散焦調(diào)整(通過調(diào)節(jié)前透鏡保持部6a插入到前連接套筒6b的孔6d中的插入深度來將耦合光纖4e的端部置于與前透鏡6c的焦點(diǎn)偏離的位置)可以在預(yù)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)光功率。[〇〇38]可以通過使耦合單元4在前連接套筒6b的表面6e上滑動來執(zhí)行在與光軸垂直的平面中的光學(xué)對準(zhǔn)。在該光學(xué)對準(zhǔn)之后，角焊法可以將耦合單元4固定至前對準(zhǔn)單元6。[0〇39] 可以通過與用于Rx單元2的步驟相似的步驟來將Tx單元3固定至主組件5 Jx單元3 被固定至主組件5的與前對準(zhǔn)單元6相反的位置處。Tx單元3的光軸變成與親合單元4的光軸大致平行。Tx單元3的輸出端口設(shè)置有透鏡，該透鏡使從Tx單元3輸出的Tx信號準(zhǔn)直。因?yàn)?WDM過濾器8a需要準(zhǔn)直光束以區(qū)分出基于各種波長的光束，所以本實(shí)施例的光學(xué)組件1安裝有處理準(zhǔn)直光束的光耦合系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)入WDM過濾器8a的兩條光束具有彼此接近的相應(yīng)波長時，光束的入射角需要在±〇.5°中以有效地區(qū)分光束。
[0040] 本實(shí)施例的光學(xué)組件1在過濾器保持部8上配備有WDM過濾器8a，過濾器保持部8從殼體7的一側(cè)插入到殼體7中。此外，為了精確地確定WDM過濾器8a的法線分別相對于Rx單元 2的光軸和Tx單元3的光軸的角度，光學(xué)組件1設(shè)置有殼體7中的斜面7b以及過濾器保持部8 中的斜面8b。參考圖2和圖3,殼體7設(shè)置有:孔(Tx孔)7a，該孔7a的軸線與耦合單元4的光軸大致平行；以及另一個孔(Rx孔)，過濾器保持部8被插入到該另一個孔中。此外，過濾器保持部8設(shè)置有孔(Tx孔)8e和另一個孔(Rx孔)8d，其中，Tx孔8e與殼體7的Tx孔7a連接，而Rx孔8d 與殼體7的Rx孔7c連接。將過濾器保持部8插入到殼體7的Rx孔7c中，并使過濾器保持部8的斜面8b與殼體的斜面7b配合而不在斜面8b與斜面7b之間形成任何間隙；過濾器保持部8與殼體7自動對準(zhǔn)。此外，Tx孔8e和Rx孔8d從安裝表面8c露出，即，Tx孔8e的軸線與Rx孔8d的軸線在安裝于安裝表面8c上的WDM過濾器8a的表面處相交。此外，過濾器保持部8的安裝有WDM 過濾器8a的安裝表面8c與斜面8b機(jī)械地對準(zhǔn)，從而可以自動確定WDM過濾器8a相對于Rx單元2的光軸和Tx單元3的光軸的角度。也就是說，WDM過濾器8a的法線與Rx單元2的光軸和Tx 單元3的光軸自動形成45°的角度。
[0041]接下來，將描述使光學(xué)組件1的光學(xué)對準(zhǔn)的實(shí)際步驟。[〇〇42] 第一步驟:將頂部固定有WDM過濾器8a的過濾器保持部8插入到殼體7的側(cè)孔中。因?yàn)檫^濾器保持部8設(shè)置有斜面8b并且殼體7也設(shè)置有斜面7b，所以可以通過將過濾器保持部 8的斜面8b置于殼體7的斜面7b中來使兩個部件7和8自動對準(zhǔn)。激光焊接法可以將具有WDM 過濾器8a的過濾器保持部8固定至殼體7。
[0043]第二步驟:將Tx單元3固定至殼體7。具體而言，利用角焊法將Tx單元3固定至與固定有前對準(zhǔn)單元6的表面相反的表面。該步驟不執(zhí)行Tx單元3與殼體7之間的光學(xué)對準(zhǔn);也就是說，Tx單元3被固定至殼體7的設(shè)計(jì)位置。
[0044]第三步驟:將親合單元4借助前對準(zhǔn)單元6固定至殼體7。具體而言，該步驟準(zhǔn)備虛設(shè)(dummy)光纖，該虛設(shè)光纖與前透鏡保持部6a互鎖并具有大致定位在前透鏡6c的焦點(diǎn)上的端面。通過在感測從Tx單元3實(shí)際輸出的Tx信號的同時在殼體7的表面上滑動前透鏡保持部6a，該步驟將前透鏡保持部6a固定在經(jīng)由虛設(shè)光纖所感測的Tx信號變成最大值的位置處。[0〇45]然后，移除虛設(shè)光纖并用前連接套筒6b覆蓋前透鏡保持部6a，通過在前連接套筒 6b的表面6e上滑動耦合單元4,使耦合單元4在與光軸垂直的平面中暫時地對準(zhǔn)在經(jīng)由耦合單元4所檢測到的Tx信號的最大光功率變?yōu)樽畲笾档奈恢锰帯４藭r調(diào)節(jié)前透鏡保持部6a插入到前連接套筒6b中的插入深度。實(shí)際激活Tx單元3中的LD，可以在經(jīng)由耦合光纖4e所感測到的光功率變?yōu)樵陬A(yù)定范圍內(nèi)的位置處確定插入深度，并且利用穿透焊接法將前連接套筒 6b固定至前透鏡保持部6a。因?yàn)楫?dāng)耦合光纖4e的端部位于前透鏡6c的焦點(diǎn)時，從耦合光纖 4e輸出的光功率有時超過人眼安全的范圍，所以前透鏡保持部6a與前連接套筒6b之間的光學(xué)對準(zhǔn)并不總是設(shè)置在耦合光纖4e的端部與前透鏡6c的焦點(diǎn)對準(zhǔn)的位置。因此，耦合光纖 4e的端部通常設(shè)置在前透鏡6c的散焦位置處。最后，通過在前連接套筒6b的端面6e上滑動親合單元4來精確地進(jìn)行親合單元4在與光軸垂直的平面中的對準(zhǔn)。利用角焊法在由此確定的位置處將耦合單元4固定至前連接套筒6b。
[0046]第四步驟:使Rx單元2與殼體7(確切的說，為過濾器保持部8)對準(zhǔn)并固定至殼體。 具體而言，該步驟首先將后透鏡保持部9a固定至過濾器保持部8的端面，而不執(zhí)行任何對準(zhǔn)。也就是說，利用角焊法將后透鏡保持部9a固定在過濾器保持部8的設(shè)計(jì)位置。然后，首先調(diào)節(jié)后透鏡保持部9a插入到后連接套筒9b的孔9d中的插入深度。使Rx單元2與后連接套筒 9b互鎖并提供來自耦合單元4中的虛設(shè)Rx信號，從而可以通過利用Rx單元2中的PD 2a實(shí)際檢測Rx信號來執(zhí)行Rx單元2與后連接套筒9b的光學(xué)對準(zhǔn)。因?yàn)槭筗DM過濾器8a的角度是對準(zhǔn)的，所以在沒有進(jìn)行Rx單元2的在與光軸垂直的平面中的光學(xué)對準(zhǔn)的情況下，虛設(shè)Rx光束進(jìn)入Rx單元2?；蛘咛撛O(shè)Rx信號以至少沿光軸能實(shí)現(xiàn)光對準(zhǔn)的光功率進(jìn)入Rx單元2中的H) 2a。 后透鏡保持部9a的插入深度設(shè)置在由PD 2a感測到的光功率變成最大值的位置，并且利用穿透焊接法將后連接套筒9b固定至后透鏡保持部9a。隨后進(jìn)行在與光軸垂直的平面中的光學(xué)對準(zhǔn)。如上所述，Rx單元2的蓋部2e的外徑比后連接套筒9b的孔9d的直徑稍小，從而在蓋部2e與孔9d之間形成間隙。在該間隙中進(jìn)行光學(xué)對準(zhǔn)，并且在由PD 2a檢測到的光功率變?yōu)樽畲笾档奈恢美媒呛阜▽x單元2固定至后連接套筒％。因此，完成了組裝光學(xué)組件1的過程。[〇〇47]因?yàn)镽x單元2設(shè)置有要被固定至電路板的各個焊盤上的引線端子2b，所以Rx單元2 在與光軸垂直的平面中的光學(xué)對準(zhǔn)不能旋轉(zhuǎn)Rx單元2。當(dāng)Rx單元2在光學(xué)對準(zhǔn)中旋轉(zhuǎn)時，弓丨線端子2b與焊盤之間的位置關(guān)系受到擾亂。此外，當(dāng)Rx單元設(shè)置有用于將Rx信號會聚在安裝于芯柱上的上的透鏡(替代窗部2f)時，有時通過旋轉(zhuǎn)芯柱2c來進(jìn)行在與光軸垂直的平面中的光學(xué)對準(zhǔn)。然而，如上所述，本實(shí)施例的Rx單元2阻止了芯柱2c的旋轉(zhuǎn)。因此，通過在蓋部2e與后連接套筒9b的孔9d之間形成間隙來完成在與光軸垂直的平面中的光學(xué)對準(zhǔn)。在這種情況下，將Rx單元2焊接至后連接套筒9b的角焊法可能使Rx單元2相對于殼體7傾斜。因?yàn)榻呛阜ɑ蚝附臃ň植咳刍附拥牟考?，隨后固化已熔化的部件以固定這些部件;所以在熔化期間要焊接的部件(即，后連接套筒9b和/或蓋部2e的凸緣2g)可能偏離一個已對準(zhǔn)的位置關(guān)系。因此，曾經(jīng)在凸緣2g的端面2h中與后連接套筒9b的端面9e齊平的Rx單元2可能使Rx單元2的光軸相對于后連接套筒9b的軸線傾斜。即使在這種情況下，來自殼體7且進(jìn)入 Rx單元2的Rx信號也不會錯過H) 2a的光敏表面。
[0048]雖然出于說明的目的在本文中描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言許多修改和變化是顯而易見的。因此，所附權(quán)利要求書意圖涵蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有此類修改和變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)組件，包括:光學(xué)單元，其將具有光敏表面的半導(dǎo)體光學(xué)器件封閉起來，所述半導(dǎo)體光學(xué)器件將光 信號和電信號中的一者轉(zhuǎn)換成光信號和電信號中的另一者；以及主組件，其具有將所述光學(xué)單元固定至所述主組件的端面，其中，所述半導(dǎo)體光學(xué)器件的所述光敏表面的水平與所述主組件的所述端面的水平齊平。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其中，所述光學(xué)單元是將半導(dǎo)體光電二極管封閉起來的接收器光學(xué)單元，所述半導(dǎo)體 光電二極管具有用于接收從外部進(jìn)入所述光學(xué)組件的光信號的所述光敏表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其中，所述光學(xué)單元是將半導(dǎo)體激光二極管封閉起來的發(fā)射器光學(xué)單元，所述半導(dǎo)體 激光二極管具有所述光敏表面，來自所述光敏表面的光信號被發(fā)射至所述光學(xué)組件的外 部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，其中，所述光學(xué)單元利用角焊法固定至所述主組件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)組件，還包括耦合單元，所述耦合單元具有光軸并被固定至所述主組件，所述耦合單元的所述光軸與所述光學(xué)單元的光軸形成直角。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)組件，其中，所述主組件的所述端面與所述耦合單元的所述光軸平行地延伸。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)組件，其中，所述主組件包括后對準(zhǔn)單元，所述后對準(zhǔn)單元包括后透鏡保持部和后連接套筒， 所述后透鏡保持部呈帶有孔的圓筒形狀，所述孔將后透鏡固定在內(nèi)部，所述后連接套筒呈 帶有孔的圓筒形狀，所述后連接套筒的所述孔將所述后透鏡保持部收納在內(nèi)部，并且所述后連接套筒具有所述主組件的所述端面，所述光學(xué)單元被固定至所述端面。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)組件，其中，所述后連接套筒利用穿透焊接法固定至所述后透鏡保持部。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)組件，其中，所述光學(xué)單元設(shè)置有將所述半導(dǎo)體光學(xué)器件封閉在內(nèi)部的蓋部，所述蓋部具有 凸緣，所述凸緣被焊接至所述后連接套筒的所述端面。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)組件，其中，所述主組件還包括將波分復(fù)用過濾器固定在內(nèi)部的過濾器保持部，所述波分復(fù) 用過濾器具有與所述耦合單元的所述光軸和所述光學(xué)單元的所述光軸形成45度的法線。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)組件，其中，所述過濾器保持部具有安裝斜面、Tx孔和Rx孔，所述Tx孔具有與所述耦合單元的 所述光軸平行地延伸的軸線，所述Rx孔具有與所述光學(xué)單元的所述光軸平行地延伸的軸 線，所述Tx孔和所述Rx孔均從所述安裝斜面露出，所述安裝斜面用于安裝所述波分復(fù)用過 濾器，使得所述Tx孔的所述軸線與所述Rx孔的所述軸線在所述波分復(fù)用過濾器的表面相 交，并且所述后透鏡保持部被固定至所述過濾器保持部。12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)組件，其中，所述殼體還包括將波分復(fù)用過濾器固定在內(nèi)部的過濾器保持部，所述波分復(fù)用 過濾器具有與所述耦合單元的所述光軸和所述光學(xué)單元的所述光軸形成45度的法線。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)組件，還包括前對準(zhǔn)單元，所述前對準(zhǔn)單元設(shè)置有前透鏡保持部和前連接套筒，所述前透鏡 保持部呈帶有孔的圓筒形狀，所述孔將前透鏡固定在內(nèi)部，所述前連接套筒具有端面且呈 帶有孔的圓筒形狀，所述孔將所述前透鏡保持部收納在內(nèi)部，所述前連接套筒的所述端面 用于固定所述耦合單元。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)組件，還包括另一個光學(xué)單元，所述另一個光學(xué)單元將光信號和電信號中的一者轉(zhuǎn)換成光信 號和電信號中的另一者，所述光學(xué)單元將具有光敏表面的半導(dǎo)體光學(xué)器件封閉起來，其中，所述另一個光學(xué)單元具有與所述耦合單元的所述光軸平行且與所述光學(xué)單元的 所述光軸垂直地延伸的光軸。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)組件，其中，所述光學(xué)單元是將半導(dǎo)體光電二極管封閉起來的接收器光學(xué)單元，所述半導(dǎo)體 光電二極管具有用于接收從外部進(jìn)入所述光學(xué)組件并被所述波分復(fù)用過濾器反射的光信 號的光敏表面，而所述另一個光學(xué)單元是將半導(dǎo)體激光二極管封閉起來的發(fā)射器光學(xué)單 元，所述半導(dǎo)體激光二極管具有光敏表面，來自所述半導(dǎo)體激光二極管的所述光敏表面的 另一個光信號透射通過所述波分復(fù)用過濾器而發(fā)射至所述光學(xué)組件的外部。
【文檔編號】G02B6/42GK105954838SQ201610130389
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月8日
【發(fā)明人】岡田毅
【申請人】住友電工光電子器件創(chuàng)新株式會社