專利名稱：用于將至少一個光學(xué)數(shù)據(jù)通道的光信號耦入或耦出光波導(dǎo)的布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種布置，該布置用于將至少一個光數(shù)據(jù)通道的光信號耦入或耦出至少載有兩個光學(xué)數(shù)據(jù)通道的光波導(dǎo)，并耦合至一個有這種配置的電光模塊。
背景技術(shù)：
已知的波長分割多路傳輸方法中，多種波長的光信號是在一根光纖上同時傳輸?shù)?。耦入或耦出一根光纖的多種波長的信號作用于一個有多個傳輸及(或)接收組件的電光模塊中，特定波長的信號在模塊中被合并或分離。
EP-A-238 977公開了一種用于雙向通信網(wǎng)絡(luò)的電光傳輸和接收模塊，其中球形透鏡在激光二極管和光纖端頭之間以相互之間一定的距離布置，透鏡將激光聚焦在光纖端頭上。在球形透鏡之間布置一個有波長選擇性的分束器用于分離波長，該分束器將光纖端頭射出的光線分離，并具有與來自射束路徑的激光不同的波長，將之傳至檢測器或接收元件。
已知的模塊需采用模塊密閉封裝以防球形透鏡表面和有波長選擇性的濾光材料上凝露。另外，已知的模塊必須具有高度的機(jī)械穩(wěn)定性及對溫度波動的不敏感性，以確保激光可靠地耦入光纖。最后，被視為已知模塊缺點(diǎn)之一是，電氣觸點(diǎn)接頭必須制作于模塊的兩側(cè)。這樣會造成用戶的安裝費(fèi)用增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以全新的概念，提供一種用于將至少一個光學(xué)數(shù)據(jù)通道的光信號耦入或耦出載有多個數(shù)據(jù)通道光信號的光波導(dǎo)的布置，這種布置簡單、緊湊并采用模塊化結(jié)構(gòu)，使光信號能夠以較小的通道間距耦入或耦出，同時又盡可能獨(dú)立地運(yùn)算光的偏振。
依據(jù)本發(fā)明，此目的是通過具有權(quán)利要求1所述特點(diǎn)的布置和具有權(quán)利要求22所述特點(diǎn)的電光模塊實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的較佳和方便的改進(jìn)將在權(quán)利要求條款中予以規(guī)定。
因此，依據(jù)本發(fā)明所述的布置突出之處在于-光波導(dǎo)至少包含兩個光波導(dǎo)段；-光波導(dǎo)段是在軸向一一相接排布的；-這種情況下，至少一一相接排布的兩個光波導(dǎo)段的纖芯區(qū)域系由自由傳播區(qū)相互分離的；-至少一個光波導(dǎo)段的端面與光波導(dǎo)的光軸成非垂直關(guān)系；-至少一個光波導(dǎo)段的端面涂有具有波長選擇性的濾光材料；-對于特定的光數(shù)據(jù)通道，光系由透過自由傳播區(qū)之前或之反射的光數(shù)據(jù)通道的光，在與光波導(dǎo)的光軸成非垂直關(guān)系的光波導(dǎo)段的端面耦入或耦出光波導(dǎo)的。
依據(jù)本發(fā)明所述的解決方法提供了一種基于光學(xué)“T型件”的構(gòu)造概念，其中水平的“T型棒”是用一一相連的光波導(dǎo)段實(shí)現(xiàn)的。將光橫向耦出或耦入波導(dǎo)系通過光波導(dǎo)段的斜端面實(shí)現(xiàn)的，其中光是橫向傳播或耦入的。所有情況下的這種端面均可分配一個布置得與光波導(dǎo)的光軸基本垂直的傳輸或接收組件。光耦合的作用方式為在斜端面反射的光，如果在更多的面積上適當(dāng)反射，則通過光波導(dǎo)段的鍍層(也包括接合材料)，然后以基本自由傳播的方式耦合到傳輸或接收部分的光作用區(qū)，反之亦然。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了透明介質(zhì)中的閉合波導(dǎo)(兩個波導(dǎo)段之間的自由傳播區(qū)除外)，由于波導(dǎo)基本閉合且沒有誤差放大光學(xué)器件，上述波導(dǎo)對于溫度和機(jī)械荷載具有極高的穩(wěn)定性。另一優(yōu)點(diǎn)為由于光波導(dǎo)段的端面起著那些具有波長選擇性的元件載體的作用，故不需要單獨(dú)安裝具有波長選擇性的元件。
通過在鄰接光波導(dǎo)段的端面之間構(gòu)成一個(即使很小的)自由傳播區(qū)，至少其中一個具有斜端面，甚至比較接近的波長都可相互分離，且對具有波長選擇性的濾光材料的偏振方向有較小的依賴性。這與相接介質(zhì)的折射率越接近，則相互的波長選擇性越低、偏振依賴性越大的現(xiàn)象有關(guān)。自由傳播區(qū)，即光通過氣隙傳播的區(qū)域，產(chǎn)生鄰接介質(zhì)(空氣/玻璃或玻璃/空氣)折射率的最大分離。
在本發(fā)明的一項(xiàng)較佳改進(jìn)中，自由傳播區(qū)系由鄰接光波導(dǎo)段端面之間的楔形氣隙提供的。為產(chǎn)生楔形氣隙，最好假設(shè)射出待耦出光的光波導(dǎo)段的端面至少部分被垂直導(dǎo)向光波導(dǎo)的光軸方向上。相反，反射待耦出光的光波導(dǎo)段端面與光波導(dǎo)的光軸成非垂直關(guān)系，具體地說成60°至67.5°的角度。因此，當(dāng)然產(chǎn)生了一個楔形氣隙作為兩個端面間的自由傳播區(qū)。
布置射出待耦出光的光波導(dǎo)段端面，使光沿著光波導(dǎo)光軸方向射出，有利地保證了光能從與光軸同軸的方向上射出，因而，在傳播時不會發(fā)生全反射。這種情況下，一般來說，如果光射出面未布置濾光材料，從50°(相對于垂線測量)入射角開始在玻璃到空氣的界面上即發(fā)生全反射。這一點(diǎn)對應(yīng)于界面與光波導(dǎo)光軸的夾角為40°。因此，光必須以小于全反射臨界角的角度入射到端面上，此角度以本發(fā)明的另一種改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)。
布置光波導(dǎo)段的端面，使穿過自由輻射區(qū)的光與光波導(dǎo)光軸成60°至67.5°的角度從端面上非垂直地反射或透射，另一方面有利地保證了以與光波導(dǎo)光軸同軸的方向射出的光可以與光纖軸夾角小于10°的角度從一個端面折射入鄰接光波導(dǎo)段，并可以大于0.275英寸的縫隙導(dǎo)入后續(xù)光波導(dǎo)段。
另一方面，必須考慮到端面(光入射面)的角度對偏振部分的分離影響很大。入射角越小，則不同偏振部分的分離越差。相反，隨著光入射角增大到布魯斯特角(偏振角)，則偏振分離效果增強(qiáng)。最好選擇60°到67.5°之間的角度，充分遠(yuǎn)離布魯斯特角中心束以22.5°到30°的角度射入具有波長選擇性的濾過材料。從而最大程度地減小了偏振分離。
在本發(fā)明的一項(xiàng)改進(jìn)中，限制條件為射出待耦出光的光波導(dǎo)段的端面，半徑方向上在垂直于光波導(dǎo)光軸的區(qū)域之后至少部分為外圓角。這種情況下，該圓角最好至少有一部分與光波導(dǎo)光軸及鄰接光波導(dǎo)段端面的角度相同。這樣，鄰接波導(dǎo)段的端面可在邊緣構(gòu)成精確相互支撐的斜面并可直接相互配接，而在光波導(dǎo)段的光導(dǎo)區(qū)內(nèi)仍有楔形氣隙。
此外限制條件可能還有射出待耦出光的光波導(dǎo)段端面具有一個斜角作為圓角的替代或補(bǔ)充。在這種情況下，斜角在徑向以及從另一個光波導(dǎo)段反射的光射入的光波導(dǎo)段的一個區(qū)域延伸到垂直于光波導(dǎo)光軸的區(qū)域之后。
在一個具體實(shí)施例變型中，上述斜面具體形式為從另一個光波導(dǎo)段反射的光毫無障礙地通過斜角傳播。因而可以用與光波導(dǎo)成橫向關(guān)系的檢測裝置，例如光電二極管，以一種毫無阻礙的方式檢測和計算光。
在另一種具體實(shí)施例變型中，該斜角有一層鏡面涂層，其定位方式為從其它光波導(dǎo)段反射的光射入鏡面涂層并被再次反射回后者。在這種情況下，該斜角的定位方式為從鏡面涂層反射的光射出，或者，提供一個相反的射束路徑，以與光波導(dǎo)的光軸約成90°的角度射入該布置。這一點(diǎn)是依靠該斜面以與第一次反射光線的光波導(dǎo)段斜端面成鏡面倒置關(guān)系的方式定位的優(yōu)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。光線這樣被垂直地耦入或耦出，因而一個傳輸或接收設(shè)備可布置為與光波導(dǎo)的軸垂直。
同時，由于在兩個相互作用的區(qū)域的鏡面反射作用，不是一個光波導(dǎo)段(由于波長不同)斜端面上反射光，而是耦入該光波導(dǎo)段的光，以小于接受角的角度入射到斜端面上，從而保證了這一點(diǎn)。這樣保證此光線被以較大的耦入率進(jìn)一步導(dǎo)入光波導(dǎo)段。
在一個更佳的方案中，與光波導(dǎo)的光軸成斜角的一個光波導(dǎo)段端面被涂以具有波長選擇性的濾光材料。相反，與光波導(dǎo)的光軸成直角的另一個光波導(dǎo)段端面則不涂具有波長選擇性的濾光材料。因此光束從一個光波導(dǎo)段的端面射出，越過自由傳播區(qū)并在鄰接光波導(dǎo)段的端面上入射到具有波長選擇性均濾光材料上。
這種濾光材料布置非常有利，因?yàn)樵谝粋€光束從玻璃中射出的情況下，出射表面上具有波長選擇性的濾光材料會比在從空氣到玻璃的反向躍遷情況下，分離垂直和平行偏振部分的效果更好。因此，濾光材料最好布置在來自自由傳播區(qū)的光線入射的端面。
相對于后續(xù)波導(dǎo)段，由自由傳播區(qū)產(chǎn)生的波導(dǎo)中斷致使射束展寬，從而得到的耦合效率會降低。無論如何，應(yīng)盡量減少這種情況。另一方面，對于傳播所通過的氣隙最好采用盡可能小的尺寸。為此，該區(qū)域存在的氣隙寬度最好約為100μm。氣隙寬度小可使耦出光束的波束展寬程度保持較小。
另一方面，為盡量減小波束展寬程度，最好滿足射出待耦出光的光波導(dǎo)段的數(shù)值孔徑最好為0.1的限制條件。如果耦出的光線是單模態(tài)的，便可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。為獲得這種特性，射出待耦出光的光波導(dǎo)段最好為單模態(tài)光纖或有漸變折射率分布圖的多模態(tài)光纖。特別在一一相接布置多個波導(dǎo)段時，后者便是這種情況。當(dāng)光從一個單模態(tài)光纖耦入一個有漸變折射率分布圖的多模態(tài)光纖時，或光從一個有漸變折射率分布圖的多模態(tài)光纖耦入另一個有漸變折射率分布圖的多模態(tài)光纖時，由于光是如單模態(tài)光纖一樣導(dǎo)入有漸變折射率分布圖的多模態(tài)光纖的，單模態(tài)特性即被保留下來。
因此，限制條件可以是從第一個光波導(dǎo)段到相鄰的光波導(dǎo)段的光波導(dǎo)纖芯尺寸增大。
在穿過自由傳播區(qū)之后，光線以小于該光波導(dǎo)段接受角的角度入射到鄰接有斜面的光波導(dǎo)段中。由于光波導(dǎo)的折射率突然變化，只有與光波導(dǎo)光軸的夾角達(dá)到特定接受角的光束才能導(dǎo)入該光波導(dǎo)段。因此，通過具有波長選擇性的濾光材料的光束必須以小于光波導(dǎo)段接受角的角度射到有斜面的光波導(dǎo)段上。為此，在一項(xiàng)改進(jìn)中，前提條件是通過濾光材料的光線所進(jìn)入的波導(dǎo)段為有漸變折射率分布圖的光纖，其纖芯直徑大于50μm，具體來說即62.5μm。在另一項(xiàng)改進(jìn)中，通過自由傳播區(qū)(和濾光材料)的光線所進(jìn)入的波導(dǎo)段為有階躍折射率分布圖的光纖，其數(shù)值孔徑大于0.275。這種情況下重要的一點(diǎn)是，一方面，纖芯直徑要足夠大，以能夠完全捕獲被展寬的光束，另一方面，孔徑要足夠大，使光線也能夠耦入。
在本發(fā)明的一項(xiàng)較佳改進(jìn)中，光波導(dǎo)段在所有情況下均布置在一個諸如由玻璃或陶瓷制造的套管中。這種情況下，如果待耦入或耦出的光通過各自的套管傳播，則采用對光線透明的玻璃制套管。但通過利用鄰接光波導(dǎo)段之間的氣隙，則一般不會是這種情況。玻璃套管對光波導(dǎo)段具有可靠的保持和導(dǎo)向作用。
一項(xiàng)較佳的具體實(shí)施例采用了小型安裝管，起著容納各個玻璃套管及其中排布的光波導(dǎo)段并將它們相互沿軸向定位的作用。小型安裝管最好具有縱向的槽，有彈性地夾持住玻璃套管。這樣，小型安裝管的內(nèi)徑公差可用彈簧作用予以補(bǔ)償，因而只有玻璃套管的外徑有影響。
在一項(xiàng)較佳的改進(jìn)中，各有一個斜端面的多個光波導(dǎo)段，是在光波導(dǎo)或光波導(dǎo)段的光軸方向上一一相接布置的。在這種情況下，依據(jù)本發(fā)明所述的布置具有模塊的特性，因?yàn)轳詈系皆摬贾弥械牟煌瑐鬏敾蚪邮赵扇我庖灰幌嘟硬贾?，特別是可這樣加長而構(gòu)成多路傳輸/多路分解布置，其中多個傳輸及(或)接收構(gòu)件一一相接布置。在這種情況下，具體光波導(dǎo)段的斜端面涂以具有波長選擇性的濾光材料，使所有情況下的數(shù)據(jù)通道在兩個鄰接光波導(dǎo)段之間的每個邊界區(qū)域耦入或耦出。
本發(fā)明也涉及一種電光模塊，該模塊用于傳輸和(或)接收一個光波導(dǎo)所載至少兩個光學(xué)數(shù)據(jù)通道的光信號，其中至少含有一個傳輸組件，其光線被耦入光波導(dǎo)，并且(或)至少有一個接收組件，接收光波導(dǎo)耦出的光線。在這種情況下，光信號是采用權(quán)利要求1所述布置耦入或耦出光波導(dǎo)的。
使用的傳輸和接收組件原理上可以是此類任意組件。按實(shí)例的方法，傳輸或接收組件在所有情況下均布置在一個TO殼體內(nèi)。其限制條件等同于這些組件要布置在一個殼體內(nèi)，可安裝在一塊印刷電路板上。


本發(fā)明在下文中用多個具體實(shí)施例，參照圖紙中的圖形進(jìn)行詳細(xì)說明，其中圖1a所示為一種將光信號耦入或耦出含有兩個光波導(dǎo)段的光波導(dǎo)之布置，其中光波導(dǎo)段由氣隙將其相互分離。
圖1b所示為沿A-A線、通過圖3a所示布置、平行于光波導(dǎo)光軸剖面圖；圖1c所示為通過圖3a所示布置、垂直于光波導(dǎo)光軸的剖面圖；圖2所示為圖3a~3c的一個光波導(dǎo)段中透視圖；圖3a所示為圖3a~3c布置中的耦合區(qū)放大圖；圖3b所示為含有射束路徑示意圖的圖5a所示模塊耦合區(qū)進(jìn)一步放大圖；圖4所示為含有二次反射區(qū)的布置之耦合區(qū)放大圖，該布置相對于圖3a-3c布置進(jìn)行了修改；圖5所示為圖1至圖4所示布置第一次應(yīng)用連同TO模塊的分解圖；圖6a所示為圖5的組裝布置透視圖；圖6b所示為圖6a所示布置中相對于光波導(dǎo)的光軸橫向剖面圖；圖7所示為圖1至圖4所示布置第二次應(yīng)用連同三個所有情況下均布置在一個TO殼體中一一相接布置的傳輸或接收組件的分解圖；
圖8所示為圖1至圖4所示布置第三次應(yīng)用連同三個可直接一一相接布置在一個印刷電路板上的傳輸或接收組件的平面圖；圖1a至1c、圖2及圖3a至3b所示為光數(shù)據(jù)通道的光信號耦入或耦出光波導(dǎo)的布置之第一個具體實(shí)施例，該光波導(dǎo)載有至少兩個光數(shù)據(jù)通道的信號。
具體實(shí)施例方式
該布置中有一個小型波導(dǎo)管1，其中布置了兩個鄰接的光波導(dǎo)段2、3。這種情況下，兩個光波導(dǎo)段2、3構(gòu)成了光波導(dǎo)。上述光波導(dǎo)段2、3各含有一個可透射光的玻璃或陶瓷制精密插腳(套管)4、5，上有中心孔分別用于布置光波導(dǎo)6、8。光波導(dǎo)6、8最好為光纖。兩根光纖6、8有一個共同的軸7，并相對于該軸同軸布置于小型波導(dǎo)管1中。
嚴(yán)格地說，只有布置在套管4、5中的部分構(gòu)成光波導(dǎo)段。但為避免段落冗長，下文中光波導(dǎo)段這個術(shù)語還表示實(shí)際光波導(dǎo)6、8連同包圍后者的套管2、3。
依據(jù)圖1c，小型波導(dǎo)管1的結(jié)構(gòu)不是封閉的，而是有一個縱向間隙101，其排布方式為待耦入或耦出光波導(dǎo)的光可通過間隙101。
左側(cè)波導(dǎo)段2的兩端均有一個端面9、10與光軸7成非垂直關(guān)系。因下文將說明的原因，這種情況下遠(yuǎn)離右側(cè)波導(dǎo)段3的左端面9與光軸7約成45°角。朝向右側(cè)波導(dǎo)段3的右端面10與光軸7的夾角為60°至67°之間。
要指出端面9、10的角度設(shè)計，特別是朝向另一個光波導(dǎo)段3的端面10的角度設(shè)計，絕不限于套管4的區(qū)域，相反在光纖6的區(qū)域內(nèi)精確地有一個端面10的一個斜角。實(shí)際上，套管4和光纖6是一起為此拋光出一個斜角的。
同樣，右側(cè)光波導(dǎo)段3兩端也各有一個端面10、12。此種端面11、12的精確設(shè)計在圖2中用放大的詳略進(jìn)行了說明。
根據(jù)圖2，波導(dǎo)段3在上述波導(dǎo)段的一個端面11共構(gòu)成了三個區(qū)域。第一個區(qū)域是中心區(qū)域111，其中包括相應(yīng)光波導(dǎo)段8的端面81，與光波導(dǎo)的光軸7垂直。與縱軸8垂直的中心區(qū)域111緊接著是徑向分布的部分外圓角112。這種情況下，依據(jù)圖1b和3c，圓角112相對于該布置的光軸7在另一個光波導(dǎo)段2的端面10上的方向相同，所以各端面在圓角112的區(qū)域內(nèi)直接相互搭接。
最后，右側(cè)光波導(dǎo)段3的端面11在下部區(qū)域有一個附加的斜角113，該斜角用于接近光波導(dǎo)8并連接部分外部圓角112。從圖1b中可以看出，例如，斜角113在這種情況下位于光波導(dǎo)段3的端面11的這樣一個區(qū)域中，從鄰接光波導(dǎo)段2射出的光被反射入其中。這一點(diǎn)將參照圖3b予以更為詳細(xì)的說明。
光波導(dǎo)段3的另一個端面12同樣有一個區(qū)域121(但較大)，與光軸7垂直并有外部圓角122徑向與之相接。
圖3a所示為鄰接光波導(dǎo)段2、3的耦合區(qū)放大圖。
它指出光波導(dǎo)段6、8均有一個光導(dǎo)纖芯區(qū)61、68與光纖包層相連。右側(cè)光波導(dǎo)8是一個單模態(tài)光纖，有非常小的光導(dǎo)纖芯81。另一個光波導(dǎo)段2的光波導(dǎo)6最好為有漸變折射率分布圖的多模態(tài)光纖。如果多個光纖段串在一起，則一個(右側(cè))光纖段也可設(shè)計為有漸變折射率分布圖的多模態(tài)光纖。這種情況下，重要的一點(diǎn)是，在傳送待耦出光纖中光的光纖段里，光盡可能保持其單模態(tài)性質(zhì)，從而使只有一小束在從光波導(dǎo)段3射出后展寬。
特別是在圖3a、3b中可以看出，在一個光波導(dǎo)段2的斜端面10上涂了一層具有波長選擇性的濾光材料13。上述濾光材料的作用是特定波長的光在端面10上被反射，而其它波長的光可透過濾光材料13。這種具有波長選擇性的濾光材料為已知的現(xiàn)有技術(shù)。
為能夠分離波長或只有諸如50nm以下小間距的數(shù)據(jù)通道，圖1至圖4所示布置在鄰接光波導(dǎo)段3、2的兩個光導(dǎo)區(qū)81、61之間有一個間隙14，上述間隙在各光波導(dǎo)之間構(gòu)成了一個自由傳播區(qū)。右側(cè)帶部分外圓角112的光波導(dǎo)段3自然而然地形成該間隙。這種情況下，兩個光波導(dǎo)6、8之間的自由傳播區(qū)14的距離X可簡單地用改變圓角112半徑范圍的方法進(jìn)行調(diào)整。
光波導(dǎo)段2的端面10與光軸7之間的夾角最好60至67°之間，如上所述。
該布置的運(yùn)算方法將參照圖1b和3b進(jìn)行具體說明。兩種波長為λ1、λ2的光被耦入右側(cè)光波導(dǎo)段3并沿光波導(dǎo)段3的左側(cè)端面11的方向傳播。在光波導(dǎo)段3的垂直端面111上，光從光纖8的纖芯射出并射入鄰接光波導(dǎo)段2的端面111和端面10之間的自由傳播區(qū)。這種情況下會發(fā)生射束展寬現(xiàn)象。為使后者盡可能小，右側(cè)光波導(dǎo)段3的光波導(dǎo)8的數(shù)值孔徑最好為0.1。采用具有單模態(tài)特性的光使之成為可能。
在有射束展寬的情況下，波導(dǎo)段3上經(jīng)拋光所得的外圓角112半徑尺寸具有相當(dāng)?shù)闹匾?，因?yàn)樯鲜鰣A角的尺寸直接控制間隙寬度X從而控制射束展寬和鄰接波導(dǎo)段2的光纖6上的光點(diǎn)尺寸。
從端面111射出的光，在通過自由傳播區(qū)14射出后，射入帶具有波長選擇性的濾光材料的鄰接波導(dǎo)段2的斜端面10上。具有波長選擇性的濾光材料13將分離兩種波長為λ1、λ2或通道，一個波長λ1透射過濾光材料，被折射向垂線方向且被耦入鄰接光纖6。這種情況下，波導(dǎo)段2光纖6的纖芯61采用大于0.275的數(shù)值孔徑，使光能夠在最大程度上耦入。
耦入的光被導(dǎo)入光波導(dǎo)段2并饋入接收裝置。為此，它被向下反射到例如根據(jù)圖1b所示的右側(cè)采用了鏡面涂層設(shè)計的端面7上，并從玻璃套管4中垂直耦出。但波長為λ1的光也可用另一種方法檢測。
至關(guān)重要的是，被具有波長選擇性的濾光材料反射且波長為λ2的光，以與相應(yīng)入射角對應(yīng)的角度向下反射。這種情況下，反射角取決于端面10的拋光角度α。角度α為60°至67°保證了反射光以及透射光僅有較小的偏振依賴性。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)閷?dǎo)入光波導(dǎo)和接收的光并不是根據(jù)其偏振的方向而幾何分布的或者隨機(jī)波動的。反射角越大，則偏振依賴性越高。
斜角13的作用是保證波長為λ2的反射光可毫無阻礙地射過波導(dǎo)段3。然后用相對于光波導(dǎo)的縱軸7橫向布置的檢測器，如光電二極管檢測光并進(jìn)行計算。
圖4所示為將耦入或耦出光波導(dǎo)布置的另一種配置，與圖1到圖3b所示具體實(shí)施例唯一不同之處是在一號光波導(dǎo)段3端面11上配置了斜角113。
在此具體實(shí)施例中，斜角113′斜度稍小，因而濾光材料13所反射的光并不射過波導(dǎo)段3，而是入射到斜角113′上。后者具有反射層18，因而入射的波長為λ2的光被再次反射。
現(xiàn)在的限制條件為兩個端面或端面區(qū)10、113′的排布方式為相互鏡面倒置。圖4中所示角β等于180°-α。這樣所得到的結(jié)果是，由于濾光材料13和反射層18的雙重反射，波長為λ2的光被反射，再耦出，精密地垂直于光波導(dǎo)布置的縱軸7。探測器從而可以一種便于調(diào)節(jié)的方式布置得垂直于該布置的縱軸7，例如在安裝板的平面上。
由于傳播路徑是雙向的，上述布置也可用于將從傳輸組件耦入光波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)光耦入和耦出相結(jié)合，例如在雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中。在光耦入的情況下，來傳輸射組件的待耦入光通過具有波長選擇性濾光材料13或有圓角的斜角113’聚集在光波導(dǎo)段8的纖芯上。
前述圖中所述布置因而代表一種模塊的基本構(gòu)件，可以實(shí)現(xiàn)一個光波導(dǎo)中多種波長的光信號的耦入、耦出和傳輸?shù)雀鼜V泛的組合。通過實(shí)例的方法，限制條件可為多個光波導(dǎo)段在光波導(dǎo)光軸的方向上一一相接布置，通過光波導(dǎo)段的斜端面耦入或耦出光，使多種波長可一一相接耦入和(或)耦出光波導(dǎo)?？筛鶕?jù)需要實(shí)現(xiàn)不同波長光信號的多路傳輸/多路分解的各種組合。
圖5和圖6a、6b用圖示的方法表示圖1至圖4所示布置的第一次應(yīng)用，其中傳輸和接收組件以及光波導(dǎo)的耦合對特定波長起作用。
該布置有一個傳輸或接收組件15，例如激光二極管或光電二極管，布置在一個TO殼體20中。TO殼體20保持在一個接頭或安裝殼體30中，有一個帶固定元件32的固定板31用于固定圖1a至1c所示小型安裝管的小型安裝管1。如上所述，小型安裝管1接收兩個分別安裝在玻璃套管4、5中的光波導(dǎo)段6、8。在這種情況下，各個端面僅在圖5中用圖形方式加以說明，且實(shí)際上采用了上文參照圖1所述的配置。
在圖示具體實(shí)施例中，傳輸或接收組件是激光二極管10，采用本來已知的方式布置在一個最好由硅構(gòu)成的載體上。由激光二極管10發(fā)出的光通過一個反射棱鏡反射到耦合透鏡上，并通過上述透鏡向上傳播。
TO殼體20有一個底板21，帶有四個電氣套管，起著激光芯片10和監(jiān)視二極管電氣觸點(diǎn)接頭的作用。此外，TO殼體有一個殼體零件22，其頂面有一個窗口23，使激光二極管10發(fā)出的光向上傳播，或者，如果在結(jié)構(gòu)上該布置基本同一地設(shè)計為接收裝置，檢測的光可入射到接收組件中。TO殼體是已知連接殼體30有一個圓柱形接受零件33以及前述的固定或安裝板31。在這種情況下，接受零件33起著接收TO殼體20的作用。如圖6b所示同樣有一個窗口31a的固定板31，有兩個縱向伸出的固定件件32，兩個固定件間隔分布，相對布置，其上端折彎并形成一個導(dǎo)向區(qū)32a。固定元件32的作用是接收小型固定管1(或稱為“分離套”)，有兩個在直徑方向相對的縱向凹槽41對應(yīng)于接受區(qū)32a。小型安裝管40可以無間隙的方式按壓到固定元件上。
小型安裝管1有一個連續(xù)的縱向槽101，其相對固定板布置的方式為它垂直指向下方，使發(fā)射二極管發(fā)出的光可從中透射。
帶有縱向槽101的小型安裝管1對玻璃套管4、5上施加一個輕微的彈簧力，用于補(bǔ)償小型安裝管內(nèi)徑公差。
光波導(dǎo)的光軸7與TO殼體的對稱軸17基本垂直。
圖7所示為另一種具體實(shí)施例，其中以上述形式采用了多個波導(dǎo)段，用于耦入一個波長及耦出兩個其它波長(即所謂三端口雙向組件)。在這種情況下，有連續(xù)布置在小型安裝管1’中的三個帶有對應(yīng)于圖1至4的端面的光波導(dǎo)段，不同波長λ1、λ2、λ3的光均在該端面被耦入或耦出。光波導(dǎo)段安裝在指定的TO模塊120a、120b、120c上。以實(shí)例的方式，右側(cè)TO模塊120c將波長為λ3的光耦入光波導(dǎo)，而其它兩個TO模塊120a、120b則將另外兩個波長為λ1、λ2的光耦出光波導(dǎo)，如圖所示。
波長λ1的范圍為1550至1560nm，波長λ2的范圍為1480至1500nm，而波長λ3則約為1300nm。
布置在小型安裝管1′中的三個光波導(dǎo)段，例如，一一相接布置的一根單模態(tài)光纖、一根有漸變折射率分布圖而纖芯直徑為50μm的光纖以及一根有漸變折射率分布圖而纖芯直徑為62.5λm的光纖。這樣確保耦入新光波導(dǎo)段的光也盡可能用有單模態(tài)性質(zhì)導(dǎo)引。
圖8所示為一個具體實(shí)施例，其中傳輸嵌接收組件(未單獨(dú)圖示)不是布置在TO殼體，而是布置在一個如圖所示的半導(dǎo)體殼體120內(nèi)。半導(dǎo)體殼體120為傳輸或接收組件和觸點(diǎn)接頭提供了一個載體(圖中未表示)，傳輸和接收組件可借此連接到印刷電路板上。
如圖1至5所示的多個光波導(dǎo)段最好也構(gòu)造在連續(xù)的小型安裝管1″中。小型安裝管1″以類似于圖5的方式固定在半導(dǎo)體殼體120上(圖中未表示)。為了讓光線通過，半導(dǎo)體殼體在面向小型安裝管1″的一側(cè)均有一個出光口。
該布置的運(yùn)算方法與上述布置一樣，所以可參考有關(guān)此方面的說明。
權(quán)利要求
1.一種布置，這種布置將至少一個光信號耦入或耦出至少載有兩個光學(xué)數(shù)據(jù)通道的光波導(dǎo)，其中-光波導(dǎo)至少包含兩個光波導(dǎo)段(2、3)；-光波導(dǎo)段(2、3)是在軸向一一相接排布的；-這種情況下，至少一一相接排布的兩個光波導(dǎo)段(2、3)的纖芯區(qū)(61、81)系由自由傳播區(qū)(14)相互分離；-至少一個光波導(dǎo)段(2、3)的端面(10)與光波導(dǎo)的光軸(7)成非垂直關(guān)系；-至少一個光波導(dǎo)段的端面(10)與涂有具有波長選擇性的濾光材料(13)；以及-對于特定光學(xué)數(shù)據(jù)通道(λ1、λ2、λ3)，光是在透過自由傳播區(qū)(14)之前或之后用反射的光學(xué)數(shù)據(jù)通道(λ1、λ2、λ3)的光，在與光波導(dǎo)光軸(7)成非垂直關(guān)系的光波導(dǎo)段(2、3)端面(10)進(jìn)行耦入或耦出的。
2.如權(quán)利要求1所述的布置，其特征在于，自由傳播區(qū)(14)由鄰接光波導(dǎo)段(2、3)端面(10、11)之間的楔形氣隙構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的布置，其特征在于，射出待耦出光的光波導(dǎo)段(3)的端面(11)至少部分垂直于光波導(dǎo)的光軸(7)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的布置，其特征在于，反射待耦出光的光波導(dǎo)段(2)端面(10)與光波導(dǎo)的光軸(7)成非垂直關(guān)系，具體地說，成60°至67.5°的角度。
5.如權(quán)利要求3或4所述的布置，其特征在于，射出待耦出光的光波導(dǎo)段(3)的端面(11)，半徑方向上在與光波導(dǎo)的光軸(7)成非垂直關(guān)系的區(qū)域(111)之后包含一個至少局部外圓角(112)。
6.如權(quán)利要求5所述的布置，其特征在于，圓角(112)至少部分與光波導(dǎo)光軸(7)及鄰接光波導(dǎo)段(2)的端面夾角(10)相同。
7.如權(quán)利要求3至6所述的布置，其特征在于，射出待耦出光的光波導(dǎo)段(3)的端面(11)，半徑方向上在與光波導(dǎo)的光軸(7)垂直的區(qū)域(111)以及從另一個光波導(dǎo)段(2)反射的光射入的區(qū)域之后有一個斜角(113、113′)。
8.如權(quán)利要求7所述的布置，其特征在于，斜角(113)的定向方式為從另一個光波導(dǎo)段(2)反射的光毫無障礙地通過斜角(113)。
9.如權(quán)利要求7所述的布置，其特征在于，斜角(113)有一層鏡面涂層(18)，其定向方式為從另一個光波導(dǎo)段(2)反射的光射入鏡面涂層(18)并被再次反射到后者上。
10.如權(quán)利要求9所述的布置，其特征在于，從鏡面涂層(14)反射的光以與光波導(dǎo)的光軸(7)約成90°的角度射出或進(jìn)入該布置。
11.如上述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，兩個鄰接光波導(dǎo)段(2、3)只有一段的端面(10)涂以具有波長選擇性的濾光材料(13)。
12.如權(quán)利要求3、4和11所述的布置，其特征在于，與光波導(dǎo)的光軸(7)成非垂直關(guān)系的一個光波導(dǎo)段(2)的端面(10)涂以具有波長選擇性的濾光材料(13)。
13.如權(quán)利要求3、4和11所述的布置，其特征在于，射出待耦出光的光波導(dǎo)段(3)的數(shù)值孔徑約為0.1。
14.如上述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，射出待耦出光的光波導(dǎo)段(3)為單模態(tài)光纖或有漸變折射率分布圖的多模態(tài)光纖。
15.如上述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，從第一個光波導(dǎo)段(3)到鄰接光波導(dǎo)段(2)，光波導(dǎo)纖芯(81、61)尺寸增大。
16.如上述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，光通過自由傳播區(qū)后所進(jìn)入的光波導(dǎo)段(2)的數(shù)值孔徑大于0.275。
17.如上述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，光波導(dǎo)段(2、3；6、8)布置在一個套管(4、5)中。
18.如權(quán)利要求17所述的布置，其特征在于，有一個小型安裝管(1)，它起著容納套管(4、5)和在此排布光波導(dǎo)段并將它們相互沿軸向定位的作用。
19.如權(quán)利要求17所述的布置，其特征在于，小型安裝管(1)有一個縱向槽(101)并有彈性地夾持住玻璃套管(4、5)。
20.如上述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，多個光波導(dǎo)段(2、3)，各有一個斜端面(10)，沿光軸(7)的方向一一相接布置在該布置中。
21.如項(xiàng)權(quán)利要求11至20中至少一項(xiàng)所述的布置，其特征在于，光波導(dǎo)段的特定斜端面(10)涂以不同波長的具有波長選擇性的濾光材料(13)，每個具有波長選擇性的濾光材料(13)分配給一個光學(xué)數(shù)據(jù)通道。
22.一種電光模塊，該模塊用于傳輸和(或)接收一個光波導(dǎo)所載至少兩個光學(xué)數(shù)據(jù)通道的光信號，其中至少含有一個傳輸組件(15)，其光線被耦入光波導(dǎo)，并且(或)至少有一個接收組件(15)，接收光波導(dǎo)耦出的光線，用權(quán)利要求1所述布置將光信號耦入或耦出光波導(dǎo)。
23.如上述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的布置，其特征在于，傳輸或接收組件(15)在所有情況下均布置在一個TO殼體(20、120a、120b、120c)內(nèi)。
24.如權(quán)利要求22所述的布置，其特征在于，在所有情況下均布置在一個TO殼體(120)的內(nèi)傳輸或接收組件，可固定在一塊印刷電路板上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種布置，這種布置用于將至少一個光數(shù)據(jù)通道耦入或耦出至少載有兩個光學(xué)數(shù)據(jù)通道的光波導(dǎo)，其中，光波導(dǎo)至少包含兩個光波導(dǎo)段(2、3)；光波導(dǎo)段(2、3)是在軸向一一相接排布的；至少一一相接排布的兩個光波導(dǎo)段(2、3)的纖芯區(qū)系由自由傳播區(qū)(14)相互分離的；至少一個光波導(dǎo)段的端面(10)與光波導(dǎo)的光軸(7)成非垂直關(guān)系；至少一個光波導(dǎo)段的端面(10)與涂有具有波長選擇性的濾光材料(13)；以及，對于特定光學(xué)數(shù)據(jù)通道(λ1、λ2、λ3)，光是在透過自由傳播區(qū)(14)之前或之后用反射的光學(xué)數(shù)據(jù)通道(λ1、λ2、λ3)的光，在與光波導(dǎo)光軸(7)成非垂直關(guān)系的光波導(dǎo)段(2、3)端面(10)進(jìn)行耦入或耦出的。
文檔編號G02B6/34GK1431533SQ03101619
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月9日
發(fā)明者V·普利克特, L·梅爾基奧爾, T·墨菲, H·施坦格 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司