一種低成本小型化的單纖雙向光學組件的制作方法
【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、激光器組件和探測器組件，所述的激光器組件與光纖組件通過一個機械套筒連接固定使激光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于激光器組件內(nèi)；激光器芯片和濾光片以一定角度放置，濾光片反射從激光器芯片發(fā)射出的上行光信號，透射從光纖發(fā)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(jié)構(gòu)和制造工藝，降低了材料和制造成本，并且減小了整個器件所占的體積。
【專利說明】一種低成本小型化的單纖雙向光學組件

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及到光學器件，特別涉及到一種用于光通信的單纖雙向組件。

【背景技術(shù)】
[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激光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(jié)構(gòu)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(tài)下:從光纖6'發(fā)射出來的信號光被45度濾光片4'反射，并被透鏡7'匯聚到探測器8'上被接收，也就將入射的光信號轉(zhuǎn)化為電信號輸出。在光信號上行狀態(tài)下:電信號加到TO型激光器I'的引腳上,激光器2'發(fā)光，光信號被透鏡3'聚焦穿過45度濾光片4'，耦合到光纖6'里，從而完成數(shù)據(jù)的上行。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)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通過激光焊接或膠粘的方法固定于一個金屬件5'上。其存在的不足之處在于:由于采用了兩個TO(—個激光器T0，另一個接收器T0)，并且兩個TO需要分別固定于一個金屬件上，外形尺寸相對比較大，成本亦較高。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種新的結(jié)構(gòu)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(xiàn)有的單纖雙向光學組件結(jié)構(gòu)，減小整個器件所占的體積，并且降低器件的成本。
[0006]為了達到上述發(fā)明目的，本實用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0007]一種低成本小型化的單纖雙向光學組件，其特征在于，該單纖雙向光學組件包括有同軸套設成一體的光纖組件、激光器組件和探測器組件，所述的激光器組件與光纖組件通過一個機械套筒連接固定使激光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于激光器組件內(nèi)；所述的激光器組件包括有激光器TO底座、激光器芯片、濾光片和透鏡，所述激光器TO底座的中部設有透光孔，所述的濾光片傾斜地設于所述激光器TO底座的透光孔處，所述的激光器芯片設置于激光器TO底座上與所述濾光片成一定角度設置，所述的透鏡架設于激光器TO底座上并與所述透光孔同軸，在所述激光器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、光電二極管探測芯片和放大器，所述的光電二極管探測芯片設于探測器TO底座的頂部中心位置，所述的放大器固定于探測器TO底座上光電二極管探測芯片旁邊，所述探測器TO底座的外徑略小于所述容納腔的內(nèi)徑；所述的激光器芯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激光器芯片發(fā)射出的上行光信號，透射從所述的光纖發(fā)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，激光器組件中的激光器芯片發(fā)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、濾光片和激光器底座上的透光孔聚焦在所述的光電二極管探測芯片上轉(zhuǎn)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，所述激光器芯片的出射光束與所述濾光片的入射角介于8度與48度之間。
[0010]基于上訴技術(shù)方案，本實用新型的同軸單纖雙向器件與現(xiàn)有技術(shù)中的單纖雙向組件相比具有如下技術(shù)優(yōu)點:
[0011]1.本實用新型的單纖雙向器件相比傳統(tǒng)的單纖雙向器件，由于是同軸設計，使得結(jié)構(gòu)大大簡化，減少了所用到的機械件量，并且縮小了器件尺寸，從而可以降低制造成本。
[0012]2.本實用新型的單纖雙向器件中激光器的光是經(jīng)濾光片反射耦合到光纖內(nèi)，而無須透過濾光片，因此激光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(tǒng)單纖雙向器件位于探測器前端的O度濾波器。
[0013]3.本實用新型的單纖雙向器件相比傳統(tǒng)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(jié)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(xiàn)有技術(shù)中單纖雙向器件的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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激光器組件結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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激光器組件結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面我們結(jié)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(jié)構(gòu)特征和使用過程，但不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[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、激光器組件I和探測器組件2，所述的激光器組件I與光纖組件3通過一個機械套筒4連接固定于一起，使得所述的激光器組件I與光纖組件3同軸耦合，所述的探測器組件2套設于激光器組件I內(nèi)。
[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，所述的激光器組件I包括有激光器TO底座11，激光器芯片12，濾光片13和透鏡16。所述的激光器芯片12和濾光片13置于激光器TO底座11上,所述的激光器芯片12與濾光片13以一定角度放置，圖2中從激光器芯片12反射出的光束以約45度角度入射濾光片13上，所述的激光器TO底座11上帶有一個透光孔14，所述的濾光片13置于所述的透光孔14上方。所述激光器組件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]所述的激光器組件I與光纖組件3通過一個機械套筒4連接固定于一起。在具體的結(jié)構(gòu)設計中，激光器組件I中的激光器TO底座11可使用傳統(tǒng)的激光器TO底座相同的材料和相同的工藝制作。不同之處在于，所述激光器TO底座11的具體結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)中的TO底座的結(jié)構(gòu)完全不同。在上述激光器TO底座11上設有放置濾光片13的支架結(jié)構(gòu)，該支架結(jié)構(gòu)可以是與激光器TO底座11 一體的，當然也可以另外制作然后放置于激光器TO底座11上。
[0023]另外，本實用新型中激光器芯片12的放置方向也不同于傳統(tǒng)激光器TO中的放置方向，傳統(tǒng)激光器TO底座11垂直90度放置，而本實用新型專利則是平行于底座面或以小于90度的角度放置。上述位于激光器TO底座11的透光孔14主要是用于下行光可以通過激光器TO底座11被探測器芯片22接收。實際使用中，如果需要保證激光器組件密封，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激光器來的串擾信號，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(jiān)控信號，光電二極管15可以放置于激光器芯片12后,激光器芯片12和用于監(jiān)控的光電二極管15與底座引腳17相連，這樣電信號可以通過底座引腳17加于激光器芯片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于激光器芯片和光電二極管的連接。
[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、光電二極管探測器芯片22、放大器23和引腳24，所述的光電二極管探測器芯片22和放大器23置于探測器TO底座21上，所述的探測器組件2放置于所述的激光器TO底座11的透光孔14下方，并與激光器組件I固定于一起。探測器組件2可以是傳統(tǒng)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，激光器芯片12發(fā)出的上行信號將首先以一定角度發(fā)射到濾光片13上，然后所述的上行光信號經(jīng)濾光片13反射后透過透鏡16耦合到光纖組件3中的光纖中；而由光纖發(fā)出的下行信號首先經(jīng)透鏡16，然后透過濾光片13后經(jīng)透光孔14聚焦到探測器芯片22上轉(zhuǎn)化為下行的電信號。激光器芯片12發(fā)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]激光器組件I中的透鏡16可以用類似傳統(tǒng)激光器TO中的透鏡管帽。透鏡16放置于濾光片13于光纖組件3之間，可同時用于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，用于激光器耦合的透鏡可以置于濾光片13與激光器芯片12之間并放置于激光器TO底座11上，而用于探測器耦合的另一透鏡則可以置于濾光片13和探測器芯片22之間，該透鏡可以安放于激光器TO底座11的透光孔14上。
[0028]在上述的同軸單纖雙向器件中，激光器芯片12和探測器芯片22可以互換位置。激光器芯片12可以放置于透光孔14之下，而探測器芯片置于濾光片13的旁側(cè)。這樣上行光將透過濾光片13耦合到光纖，而下行光將經(jīng)濾光片13反射耦合到探測器芯片22。
[0029]在具體的器件組裝過程中，首先，可以使用傳統(tǒng)的TO組裝工藝(貼片和打線)分別組裝激光器組件I和探測器組件2。然后，將激光器組件I與光纖組件3耦合并使用激光焊接或膠粘工藝固定到一起。最后，將探測器組件2與已與光纖組件3耦合到一起的激光器TO底座11耦合固定。上述探測器組件與激光器TO底座11的固定可以用激光焊接，膠粘或金屬焊料焊接的方法實現(xiàn)。
[0030]本實用新型的小型化同軸單纖雙向光學組件從結(jié)構(gòu)上看與傳統(tǒng)的單纖雙向器件結(jié)構(gòu)有極大的不同，但與傳統(tǒng)的發(fā)射器光學組件(TOSA)外形十分相似。因此該結(jié)構(gòu)十分簡單緊湊，可以極大節(jié)約材料和制造成本，而且其小型化將在新型光模塊有不可替代的優(yōu)勢。
【權(quán)利要求】
1.一種低成本小型化的單纖雙向光學組件，其特征在于，該單纖雙向光學組件包括有同軸套設成一體的光纖組件、激光器組件和探測器組件，所述的激光器組件與光纖組件通過一個機械套筒連接固定使激光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于激光器組件內(nèi)；所述的激光器組件包括有激光器TO底座、激光器芯片、濾光片和透鏡，所述激光器TO底座的中部設有透光孔，所述的濾光片傾斜地設于所述激光器TO底座的透光孔處，所述的激光器芯片設置于激光器TO底座上與所述濾光片成一定角度設置，所述的透鏡架設于激光器TO底座上并與所述透光孔同軸，在所述激光器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、光電二極管探測芯片和放大器，所述的光電二極管探測芯片設于探測器TO底座的頂部中心位置，所述的放大器固定于探測器TO底座上光電二極管探測芯片旁邊，所述探測器TO底座的外徑略小于所述容納腔的內(nèi)徑；所述的激光器芯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激光器芯片發(fā)射出的上行光信號，透射從所述的光纖發(fā)出的下行光信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本小型化的單纖雙向光學組件，其特征在于，在所述的上行光路中，激光器組件中的激光器芯片發(fā)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、濾光片和激光器底座上的透光孔聚焦在所述的光電二極管探測芯片上轉(zhuǎn)化為電信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本小型化的單纖雙向光學組件，其特征在于，所述激光器芯片的出射光束與所述濾光片的入射角介于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(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】方祖捷, 趙強, 趙浩 申請人:上海波匯通信科技有限公司