一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，涉及光通信領域，該組件包括一電路板；一VCSEL激光器，VCSEL激光器位于電路板的頂部；一功率探測器，功率探測器位于電路板的頂部；一光纖陣列，光纖陣列位于電路板的上方，光纖陣列包括若干光纖，且每條光纖與相對應的VCSEL激光器、功率探測器每一象元一對一對準，光纖包括一端頭，端頭包括一反射光學面和一檢測光學面，反射光學面位于VCSEL激光器的上方，檢測光學面位于功率探測器的上方。本實用新型不受外部儀器的限制，檢測難度較低，且精確度較高。
【專利說明】
一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件
技術領域
[0001]本實用新型涉及光通信領域，具體涉及一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件?！颈尘凹夹g】
[0002]近年來，由于光通信和計算機領域中機群、網(wǎng)絡運算系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，通信容量激增，在此狀況下，大容量不再是唯一追求的目標，通信的速度問題越來越受到人們的關注， 特別是在一些要求高速的系統(tǒng)中，并行光通信的需求也越來越大。
[0003]在強大的市場驅(qū)動下，用于信息領域中各種新型主動器件和被動器件大量涌現(xiàn): 用于寬帶高速領域的面發(fā)射激光陣列VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser， 垂直腔面發(fā)射激光器)芯片、光接收PIN(Personal Identificat1n Number，個人識別密碼)芯片，各種用途的復用、解復用、分束器等平面波導芯片、微光機電開關1￡1^(1^(^〇_ Electro-Mechanical System，微機電系統(tǒng))芯片等相繼研制成功。
[0004]帶有面發(fā)射激光陣列VCSEL芯片(以下簡稱VCSEL芯片)的制作成實用器件時，需要與耦合效率較高的并行光纖陣列耦合組件相配合。
[0005]目前，通常采用以下兩種方式實現(xiàn)VCSEL芯片和光纖陣列的耦合:a、先將光纖陣列上所有光纖的陣列端加工成對于光纖軸線45°光學平面，然后將加工后光纖的每一條纖芯與VCSEL芯片的每一象元一對一對準，見中國專利03128028.5 ;b、在激光陣列和光纖陣列之間加上透鏡陣列，利用透鏡陣列的匯聚的特點來將激光陣列和光纖陣列分別對準進行耦合，具有較高的耦合效率。
[0006]VCSEL激光器，具有極低閾值電流、噪聲小、動態(tài)單模工作好、輸出光斑為圓形，極易實現(xiàn)與光纖耦合等優(yōu)點，在高速激光通信、光互連、氣體檢測、光存儲等方面具有廣泛的應用前景。由于其具有較小發(fā)散角和圓對稱光斑，使其與光纖的耦合效率大大提高，耦合效率可以大于90%。
[0007]VCSEL激光器在使用時，需要根據(jù)輸出功率對VCSEL激光器的發(fā)射功率進行調(diào)整， 并根據(jù)輸出功率對垂直腔面發(fā)射激光器的功率進行調(diào)制，并根據(jù)監(jiān)測的功率大小實時控制其工作狀態(tài)。
[0008]目前，通過在垂直腔面發(fā)射激光器芯片上集成功率探測芯片，對發(fā)射激光器芯片的工作狀態(tài)進行控制，這種方式雖然集成化程度較高，但是由于兩個芯片集成在同一襯底上，兩種芯片的功能會相互影響，不能達到最佳的工作狀態(tài)，給實際使用帶來了不便。
[0009]垂直腔面發(fā)射激光器的性能會不同程度影響功率探測芯片的性能，同時，探測芯片的設置也會影響其高速調(diào)制性能，而且目前大多數(shù)高速或高功率垂直腔面發(fā)射激光器， 由于VCSEL激光器的結(jié)構(gòu)特點，在激光器模塊內(nèi)部很難實現(xiàn)對其芯片功率進行監(jiān)測，所以光纖耦合輸出的垂直腔面發(fā)射激光器很少具有功率監(jiān)測功能。
[0010]因此，目前通常是用多個光分支器連接光纖陣列的每一路來分出一部分用光功率計來監(jiān)測VCSEL激光器的各路光功率，但是這樣會帶入光分支器和光功率計的誤差，同時會受到光纖連接器類型是否匹配，光功率計等儀表是否齊全的限制。
[0011]通常是用多個光分支器連接光纖陣列的每一路來分出一部分用光功率計來監(jiān)測 VCSEL激光器的各路光功率，但是這樣會帶入光分支器和光功率計的誤差，同時會受到光纖連接器類型是否匹配，光功率計等儀表是否齊全的限制，檢測難度較大，且精確度較低?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0012]針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，不受外部儀器的限制，檢測難度較低，且精確度較高。[0〇13]為達到以上目的，本實用新型采取的技術方案是:
[0014]—種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，包括:
[0015]—電路板；[〇〇16] 一 VCSEL激光器，所述VCSEL激光器位于電路板的頂部；
[0017]—功率探測器，所述功率探測器位于電路板的頂部；
[0018]一光纖陣列，所述光纖陣列位于電路板的上方，所述光纖陣列包括若干光纖，且每條光纖與相對應的VCSEL激光器、功率探測器每一象元一對一對準，所述光纖包括一端頭， 所述端頭包括一反射光學面和一檢測光學面，所述反射光學面位于VCSEL激光器的上方，所述檢測光學面位于功率探測器的上方。
[0019]在上述技術方案的基礎上，所述反射光學面與光纖中心軸的夾角a為40?50°。 [〇〇2〇]在上述技術方案的基礎上，所述檢測光學面與光纖中心軸的夾角0為3〇?40°。
[0021]在上述技術方案的基礎上，所述反射光學面與檢測光學面的面積之比為大于等于 1〇
[0022]在上述技術方案的基礎上，所述VCSEL激光器與功率探測器之間的距離h為1? 1 0mm 〇[〇〇23]在上述技術方案的基礎上，所述VCSEL激光器與功率探測器的頂部與光纖底部之間的距離L均為0.1?2mm。
[0024]在上述技術方案的基礎上，所述反射光學面與檢測光學面的相交之處位于光纖的中心。[〇〇25]在上述技術方案的基礎上，相鄰光纖之間的距離為250M1。
[0026]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0027](1)本實用新型的一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，包括功率探測器和若干光纖，每一光纖的端頭均包括一反射光學面和一檢測光學面，由VCSEL激光器發(fā)射的激光能夠經(jīng)由檢測光學面進入功率探測器，進而實施監(jiān)測VCSEL激光器的實際功率，并根據(jù)實際需要實時調(diào)整VCSEL激光器的發(fā)射功率，使得VCSEL激光器與光纖的其他組件相匹配， 進而增強VCSEL激光器的穩(wěn)定性，提高組件的穩(wěn)定性，使組件能夠始終保持最佳性能和穩(wěn)定性。
[0028]同時，本實用新型不需要另外引入外部設備，與現(xiàn)有技術中用多個光分支器連接光纖陣列的每一路來分出一部分用光功率計來監(jiān)測VCSEL激光器的各路光功率，光分支器和光功率計存在誤差相比，本實用新型不僅成本較低，而且耦合時不受外界儀器設備的限制。而且在外界環(huán)境變化時能夠通過檢測實時的光功率并且調(diào)節(jié)。【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型實施例中具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中:1-電路板，2-VCSEL激光器，3-功率探測器，4-光纖陣列，5-光纖，6-端頭，7-反射光學面，8-檢測光學面?！揪唧w實施方式】[0031 ]以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0032]參見圖1所示，本實用新型實施例提供一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，包括一電路板1、一 VCSEL激光器2、一功率探測器3和一光纖陣列4，VCSEL激光器2和功率探測器3均位于電路板1的頂部，且VCSEL激光器2與功率探測器3的頂部與光纖5底部之間的距離L均為0.1?2mm; VCSEL激光器2與功率探測器3之間的距離h為1?10mm。
[0033]光纖陣列4位于電路板1的上方，光纖陣列4包括若干光纖5,每條光纖5與相對應的 VCSEL激光器2、功率探測器3每一象兀一對一對準，相鄰光纖5之間的距離為250_，且誤差小于0.2um，光纖5包括一端頭6，端頭6包括一反射光學面7和一檢測光學面8，反射光學面7 與檢測光學面8的面積之比為大于等于1，反射光學面7與檢測光學面8的相交之處位于光纖 5的中心，反射光學面7位于VCSEL激光器2的上方，檢測光學面8位于功率探測器3的上方，反射光學面7與光纖5中心軸的夾角a為40?50°，檢測光學面8與光纖5中心軸的夾角0為3〇? 40。。[〇〇34]本實用新型能夠?qū)崟r監(jiān)測VCSEL激光器各路功率，并且能夠?qū)ζ溥M行實時調(diào)節(jié)，增強VCSEL激光器的穩(wěn)定性，來提高組件的穩(wěn)定性，使組件能夠始終保持最佳性能。
[0035]本實用新型中具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件的制備方法，包括以下步驟:[〇〇36]S1、預制0M3的12通道的高精度多模光纖陣列4,多模光纖陣列4中相鄰兩光纖5之間的間距為250um，且誤差小于0.2um，對光纖5的端頭6即裸露纖頭進行研磨，得到與光纖5 中心軸夾角為a的反射光學面7，使得由VCSEL激光器中射出的激光經(jīng)由反射光學面7后能夠射入光纖5中。
[0037]S2、對反射光學面7的上部進行研磨，且研磨部分的面積小于反射光學面7總面積的一半，得到檢測光學面8,且檢測光學面8與光纖5中心軸夾角為P。[〇〇38]S3、將光纖陣列4每條光纖5與面VCSEL激光器2的每個象元一一對準，調(diào)節(jié)功率探測器3使得VCSEL激光器2射入反射光學面7與檢測光學面8相交之處的光線能夠進入功率探測器3中。[〇〇39]S4、根據(jù)實際情況，調(diào)整功率探測器3上接受到的光功率和VCSEL激光器2的發(fā)射光功率達到需要的比值，本實施例中，該比值設置為9:1，然后依次對功率探測器3、VCSEL激光器2和光纖陣列4進行固化，最后使得電路板4、功率探測器3、VCSEL激光器2和光纖陣列4成為一個整體。
[0040] 通過觀察MPD芯片4的光功率來調(diào)整VCSEL激光器2的發(fā)射光功率，使光纖陣列4的單根光纖與VCSEL芯片2的接收象元能夠一一對準，并且具有較高的耦合效率和一致性，同時又控制了整個組件的穩(wěn)定性。
[0041]在實際使用中，光纖5的的主要反射光學面7與光纖5的中心軸之間的夾角a與檢測光學面8與光纖5的中心軸之間的夾角0的差值越大，VCSEL激光器2與功率探測器3之間的距離h越大。本實施例中，功率探測器3選用MH)芯片。[〇〇42]本實用新型不局限于上述實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域?qū)I(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
【主權項】
1.一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，其特征在于，包括:一電路板(1);一VCSEL激光器(2)，所述VCSEL激光器(2)位于電路板(1)的頂部；一功率探測器(3)，所述功率探測器(3)位于電路板(1)的頂部；一光纖陣列(4)，所述光纖陣列(4)位于電路板(1)的上方，所述光纖陣列(4)包括若干 光纖(5)，且每條光纖(5)與相對應的VCSEL激光器(2)、功率探測器(3)每一象元一對一對 準，所述光纖(5)包括一端頭(6)，所述端頭(6)包括一反射光學面(7)和一檢測光學面(8)， 所述反射光學面(7)位于VCSEL激光器(2)的上方，所述檢測光學面(8)位于功率探測器(3) 的上方。2.如權利要求1所述的一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，其特征在于:所述 反射光學面(7)與光纖(5)中心軸的夾角a為40?50°。3.如權利要求1所述的一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，其特征在于:所述 檢測光學面(8)與光纖(5)中心軸的夾角0為3〇?40°。4.如權利要求1所述的一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，其特征在于:所述 反射光學面(7)與檢測光學面(8)的面積之比為大于等于1。5.如權利要求1所述的一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，其特征在于:所述 VCSEL激光器(2)與功率探測器(3)之間的距離h為1?10mm。6.如權利要求1所述的一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，其特征在于:所述 VCSEL激光器(2)與功率探測器(3)的頂部與光纖(5)底部之間的距離L均為0.1?2mm。7.如權利要求1所述的一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，其特征在于:所述 反射光學面(7)與檢測光學面(8)的相交之處位于光纖(5)的中心。8.如權利要求1所述的一種具有功率監(jiān)測功能的光纖陣列耦合組件，其特征在于:相鄰 光纖(5)之間的距離為250mi。
【文檔編號】G02B6/43GK205608256SQ201620312451
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】錢銀博, 徐軍, 熊志強, 鐘劍鋒
【申請人】武漢耀晟互連科技有限公司