一種低成本小型化的單纖雙向光學組件的製作方法
2023-05-25 08:50:26
一種低成本小型化的單纖雙向光學組件的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種低成本小型化的單纖雙向光學組件，該單纖雙向光學組件包括有同軸套設成一體的光纖組件、雷射器組件和探測器組件，所述的雷射器組件與光纖組件通過一個機械套筒連接固定使雷射器組件與所述的光纖組件同軸耦合，所述的探測器組件套設於雷射器組件內；雷射器晶片和濾光片以一定角度放置，濾光片反射從雷射器晶片發射出的上行光信號，透射從光纖發出的下行光信號。本實用新型的單纖雙向光學組件簡化了單纖雙向器件的結構和製造工藝，降低了材料和製造成本，並且減小了整個器件所佔的體積。
【專利說明】一種低成本小型化的單纖雙向光學組件
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及到光學器件，特別涉及到一種用於光通信的單纖雙向組件。
【背景技術】
[0002]單纖雙向器件(BOSA)在光通信中應用最廣泛、而且用量最大的光學器件之一。目前常用的單纖雙向器件是由一個帶透鏡的TO雷射器和一個在光軸上的約45度濾光片，一根光纖插針以及一個TO型的接收器(光電探測器)組成。單纖雙向器件的功能是在一根光纖上完成下行信號和上行信號的同時傳輸，其結構如圖1所示。
[0003]在上述的單纖雙向器件中，在光信號下行狀態下:從光纖6'發射出來的信號光被45度濾光片4'反射，並被透鏡7'匯聚到探測器8'上被接收，也就將入射的光信號轉化為電信號輸出。在光信號上行狀態下:電信號加到TO型雷射器I'的引腳上,雷射器2'發光，光信號被透鏡3'聚焦穿過45度濾光片4'，耦合到光纖6'裡，從而完成數據的上行。
[0004]現有技術中單纖雙向器件，從光路和外形來說，呈T字形，水平上行，垂直的為下行。兩個TOs通過雷射焊接或膠粘的方法固定於一個金屬件5'上。其存在的不足之處在於:由於採用了兩個TO(—個雷射器T0，另一個接收器T0)，並且兩個TO需要分別固定於一個金屬件上，外形尺寸相對比較大，成本亦較高。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於克服上述現有技術中存在的不足，提供一種新的結構類型的單纖雙向光學組件。本實用新型的單纖雙向光學組件要能夠簡化現有的單纖雙向光學組件結構，減小整個器件所佔的體積，並且降低器件的成本。
[0006]為了達到上述發明目的，本實用新型提供的技術方案如下:
[0007]一種低成本小型化的單纖雙向光學組件，其特徵在於，該單纖雙向光學組件包括有同軸套設成一體的光纖組件、雷射器組件和探測器組件，所述的雷射器組件與光纖組件通過一個機械套筒連接固定使雷射器組件與所述的光纖組件同軸耦合，所述的探測器組件套設於雷射器組件內；所述的雷射器組件包括有雷射器TO底座、雷射器晶片、濾光片和透鏡，所述雷射器TO底座的中部設有透光孔，所述的濾光片傾斜地設於所述雷射器TO底座的透光孔處，所述的雷射器晶片設置於雷射器TO底座上與所述濾光片成一定角度設置，所述的透鏡架設於雷射器TO底座上並與所述透光孔同軸，在所述雷射器TO底座上設有容納腔；所述的探測器組件包括有探測器TO底座、光電二極體探測晶片和放大器，所述的光電二極體探測晶片設於探測器TO底座的頂部中心位置，所述的放大器固定於探測器TO底座上光電二極體探測晶片旁邊，所述探測器TO底座的外徑略小於所述容納腔的內徑；所述的雷射器晶片和所述的濾光片以一定角度放置，所述的濾光片反射從所述的雷射器晶片發射出的上行光信號，透射從所述的光纖發出的下行光信號。
[0008]在本實用新型低成本小型化的單纖雙向光學組件中，在所述的上行光路中，雷射器組件中的雷射器晶片發出光信號，該光信號通過所述濾波片反射，再通過所述的透鏡聚焦在光纖組件的光纖上傳輸出去；在所述的下行光路中，所述光纖上出射的光信號通過所述透鏡、濾光片和雷射器底座上的透光孔聚焦在所述的光電二極體探測晶片上轉化為電信號。
[0009]在本實用新型低成本小型化的單纖雙向光學組件中，所述雷射器晶片的出射光束與所述濾光片的入射角介於8度與48度之間。
[0010]基於上訴技術方案，本實用新型的同軸單纖雙向器件與現有技術中的單纖雙向組件相比具有如下技術優點:
[0011]1.本實用新型的單纖雙向器件相比傳統的單纖雙向器件，由於是同軸設計，使得結構大大簡化，減少了所用到的機械件量，並且縮小了器件尺寸，從而可以降低製造成本。
[0012]2.本實用新型的單纖雙向器件中雷射器的光是經濾光片反射耦合到光纖內，而無須透過濾光片，因此雷射器的耦合效率可以更高；另外下行信號是透過濾光片耦合到探測器，相對反射型的設計其信號隔離度將得到改善，因此可以省去在傳統單纖雙向器件位於探測器前端的O度濾波器。
[0013]3.本實用新型的單纖雙向器件相比傳統的單纖雙向器件，上下行信號是透過同一個透鏡耦合，因此可以節省一個透鏡管帽，進一步降低材料成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是現有技術中單纖雙向器件的結構示意圖。
[0015]圖2是本實用新型低成本小型化的單纖雙向光學組件的結構示意圖。
[0016]圖3是本實用新型低成本小型化的單纖雙向光學組件中雷射器組件結構示意圖。
[0017]圖4是本實用新型低成本小型化的單纖雙向光學組件中探測器組件結構示意圖。
[0018]圖5是本實用新型低成本小型化的單纖雙向光學組件中加有小角度濾光片的雷射器組件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面我們結合附圖和具體的實施例來對實用新型的同軸單纖雙向器件做進一步的詳細描述，以求更為清楚明了地理解本實用新型的結構特徵和使用過程，但不能以此來限制本實用新型的保護範圍。
[0020]先請看圖2，本實用新型主要涉及一種低成本小型化的單纖雙向光學組件，該單纖雙向光學組件包括有同軸套設成一體的光纖組件3、雷射器組件I和探測器組件2，所述的雷射器組件I與光纖組件3通過一個機械套筒4連接固定於一起，使得所述的雷射器組件I與光纖組件3同軸耦合，所述的探測器組件2套設於雷射器組件I內。
[0021]如圖3所示，在本實用新型的低成本小型化的單纖雙向光學組件中，所述的雷射器組件I包括有雷射器TO底座11，雷射器晶片12，濾光片13和透鏡16。所述的雷射器晶片12和濾光片13置於雷射器TO底座11上,所述的雷射器晶片12與濾光片13以一定角度放置，圖2中從雷射器晶片12反射出的光束以約45度角度入射濾光片13上，所述的雷射器TO底座11上帶有一個透光孔14，所述的濾光片13置於所述的透光孔14上方。所述雷射器組件I中的濾光片13鍍有可讓上行光反射而下行光透過的膜層。
[0022]所述的雷射器組件I與光纖組件3通過一個機械套筒4連接固定於一起。在具體的結構設計中，雷射器組件I中的雷射器TO底座11可使用傳統的雷射器TO底座相同的材料和相同的工藝製作。不同之處在於，所述雷射器TO底座11的具體結構與現有技術中的TO底座的結構完全不同。在上述雷射器TO底座11上設有放置濾光片13的支架結構，該支架結構可以是與雷射器TO底座11 一體的，當然也可以另外製作然後放置於雷射器TO底座11上。
[0023]另外，本實用新型中雷射器晶片12的放置方向也不同於傳統雷射器TO中的放置方向，傳統雷射器TO底座11垂直90度放置，而本實用新型專利則是平行於底座面或以小於90度的角度放置。上述位於雷射器TO底座11的透光孔14主要是用於下行光可以通過雷射器TO底座11被探測器晶片22接收。實際使用中，如果需要保證雷射器組件密封，可以在透光孔14上加上一個玻璃窗口 18，如圖5所示。如果探測器需要更高的信號隔離度和降低從雷射器來的串擾信號，該玻璃窗口 18可以是一小入射角度的濾光片以隔離非下行信號的其他波長的光。
[0024]如果需要監控信號，光電二極體15可以放置於雷射器晶片12後,雷射器晶片12和用於監控的光電二極體15與底座引腳17相連，這樣電信號可以通過底座引腳17加於雷射器晶片12上。圖中只顯示一根底座17引腳，實際上有至少三根引腳分別用於雷射器晶片和光電二極體的連接。
[0025]如圖4所示，上述的探測器組件2包括有探測器TO底座21、光電二極體探測器晶片22、放大器23和引腳24，所述的光電二極體探測器晶片22和放大器23置於探測器TO底座21上，所述的探測器組件2放置於所述的雷射器TO底座11的透光孔14下方，並與雷射器組件I固定於一起。探測器組件2可以是傳統的探測器TO但不帶透鏡管帽。
[0026]在上述的同軸單纖雙向器件中，雷射器晶片12發出的上行信號將首先以一定角度發射到濾光片13上，然後所述的上行光信號經濾光片13反射後透過透鏡16耦合到光纖組件3中的光纖中；而由光纖發出的下行信號首先經透鏡16，然後透過濾光片13後經透光孔14聚焦到探測器晶片22上轉化為下行的電信號。雷射器晶片12發出的光是以大約45度的角度入射到濾光片13的表面。實際器件中，該角度可以是其他角度，但一般在8到48度之間。
[0027]雷射器組件I中的透鏡16可以用類似傳統雷射器TO中的透鏡管帽。透鏡16放置於濾光片13於光纖組件3之間，可同時用於上行和下行光信號的聚焦。在實際使用中，如果需要上行和下行光路還可以用不同的透鏡。例如，用於雷射器耦合的透鏡可以置於濾光片13與雷射器晶片12之間並放置於雷射器TO底座11上，而用於探測器耦合的另一透鏡則可以置於濾光片13和探測器晶片22之間，該透鏡可以安放於雷射器TO底座11的透光孔14上。
[0028]在上述的同軸單纖雙向器件中，雷射器晶片12和探測器晶片22可以互換位置。雷射器晶片12可以放置於透光孔14之下，而探測器晶片置於濾光片13的旁側。這樣上行光將透過濾光片13耦合到光纖，而下行光將經濾光片13反射耦合到探測器晶片22。
[0029]在具體的器件組裝過程中，首先，可以使用傳統的TO組裝工藝(貼片和打線)分別組裝雷射器組件I和探測器組件2。然後，將雷射器組件I與光纖組件3耦合併使用雷射焊接或膠粘工藝固定到一起。最後，將探測器組件2與已與光纖組件3耦合到一起的雷射器TO底座11耦合固定。上述探測器組件與雷射器TO底座11的固定可以用雷射焊接，膠粘或金屬焊料焊接的方法實現。
[0030]本實用新型的小型化同軸單纖雙向光學組件從結構上看與傳統的單纖雙向器件結構有極大的不同，但與傳統的發射器光學組件(TOSA)外形十分相似。因此該結構十分簡單緊湊，可以極大節約材料和製造成本，而且其小型化將在新型光模塊有不可替代的優勢。
【權利要求】
1.一種低成本小型化的單纖雙向光學組件，其特徵在於，該單纖雙向光學組件包括有同軸套設成一體的光纖組件、雷射器組件和探測器組件，所述的雷射器組件與光纖組件通過一個機械套筒連接固定使雷射器組件與所述的光纖組件同軸耦合，所述的探測器組件套設於雷射器組件內；所述的雷射器組件包括有雷射器TO底座、雷射器晶片、濾光片和透鏡，所述雷射器TO底座的中部設有透光孔，所述的濾光片傾斜地設於所述雷射器TO底座的透光孔處，所述的雷射器晶片設置於雷射器TO底座上與所述濾光片成一定角度設置，所述的透鏡架設於雷射器TO底座上並與所述透光孔同軸，在所述雷射器TO底座上設有容納腔；所述的探測器組件包括有探測器TO底座、光電二極體探測晶片和放大器，所述的光電二極體探測晶片設於探測器TO底座的頂部中心位置，所述的放大器固定於探測器TO底座上光電二極體探測晶片旁邊，所述探測器TO底座的外徑略小於所述容納腔的內徑；所述的雷射器晶片和所述的濾光片以一定角度放置，所述的濾光片反射從所述的雷射器晶片發射出的上行光信號，透射從所述的光纖發出的下行光信號。
2.根據權利要求1所述的一種低成本小型化的單纖雙向光學組件，其特徵在於，在所述的上行光路中，雷射器組件中的雷射器晶片發出光信號，該光信號通過所述濾波片反射，再通過所述的透鏡聚焦在光纖組件的光纖上傳輸出去；在所述的下行光路中，所述光纖上出射的光信號通過所述透鏡、濾光片和雷射器底座上的透光孔聚焦在所述的光電二極體探測晶片上轉化為電信號。
3.根據權利要求1所述的一種低成本小型化的單纖雙向光學組件，其特徵在於，所述雷射器晶片的出射光束與所述濾光片的入射角介於8度與48度之間。
【文檔編號】G02B6/42GK203950058SQ201420338211
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】方祖捷, 趙強, 趙浩 申請人:上海波匯通信科技有限公司