CN107678090A - 一种适用于wdm的多激光光学组件的组装结构 - Google Patents

一种适用于wdm的多激光光学组件的组装结构 Download PDF

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Abstract

一种适用于WDM的多激光光学组件的组装结构，其包括一个外壳，一个设置在所述外壳中的光纤组件，一个设置在所述外壳中的波分复用器，以及设置在所述外壳中的第一激光光学组件和第二激光光学组件。所述外壳包括一个第一套筒，一个第二套筒，一个第三套筒，一个第四套筒，以及一个第五套筒。所述第一激光光学组件的出射光及光轴与所述第二套筒的中心轴重合，所述第二激光光学组件的出射光及光轴与所述第二套筒的中心轴垂直。该适用于WDM的多激光光学组件的组装结构有利于将两个激光光学组件整个在一个组装结构中，而每一个激光光学组件包括两个激光发生器，从而可以将多种波长的激光整合在一起。

Description

一种适用于WDM的多激光光学组件的组装结构
技术领域
本发明涉及光通信领域，特别是用于高速光通信的一种适用于WDM的多激光光学组件的组装结构。
背景技术
随着智能手机、高清晰度电视和其他带宽光信号的广泛采用，目前的光学网络比以往任何时候都更需要适应光通信速率的高速增长。在众多的选择中，使用更多的光纤是其中最简单的方法之一，然而，这种方法将需要安装更多额外的光纤和硬件设施，这必然会导致成本大幅度增加并且需要更大的安装空间，这显然是不合适的。另一个选择是提高单载波的传输速度。然而，这种方法将涉及昂贵的硬件升级，并面临更多的技术挑战，目前这种技术也是不具备产业化生产的。第三种方法是将更多的不同波长的信号叠加到现有光纤上，这种方法不需要安装新的光纤，也不需要进行小的硬件修改，更不需要更大的安装空间。因此，它是更经济和快速的解决方案，也是目前扩大现有网络扩容的主要途径。为了将多个波长信号输入到单个光纤中，不同波长的激光器必须被封装在一起，并结合成单一的光纤。因此，一种用于将多波长光源叠加到现有光纤上且成本更低的光学组件将成为其关键技术。
有不同的技术可以将多种不同波长的激光叠加在一起，其中一种是单片集成电路，它包括与一个波长分割复用(WDM)组件集成在一起的多个激光源，例如，由发明人帕特，Zah等公开的美国专利US6,434,175号专利以及Joyner等人的美国专利US7,058,246号所公开的技术。大多数情况下，阵形波长光栅(AWG)被用作WDM组件，且激光发生器和阵形波长光栅设置在同一片晶片上。这种设计非常紧凑，且便于包装。但这种技术的缺点在于如何在同一晶片上构建多个组件。特别是需要在同一晶片上构建具有大波长和无源AWG的有源多激光器时，其技术难以达成。因此，上述技术主要用于波长较短的密集波分割复用(DWDM)。对于具有大波长跨度的多束激光则采用混合方法。在混合集成中，封装必须在芯片级实现，这也是非常复杂的，需要复杂的校准工具。因此，有必须提供一种
发明内容
有鉴于此，有必要提供了一种适用于芯片级封装的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构，以满足上述需求。
所述适用于WDM的多激光光学组件的组装结构包括一个外壳，一个设置在所述外壳中的光纤组件，一个设置在所述外壳中的波分复用器，以及设置在所述外壳中的第一激光光学组件和第二激光光学组件。所述外壳包括一个第一套筒，一个与该第一套筒连通且同轴的第二套筒，一个与该第二套筒连通且同轴的第三套筒，一个与所述第二套筒连通且中心轴垂直的第四套筒，以及一个与该第四套筒连筒且同轴的第五套筒。所述光纤组件设置在所述第一套筒中且包括一个光纤套筒，以及至少一根沿所述光纤套筒的轴向设置的光纤。所述波分复用器设置在所述第二套筒中，且具有一个第一入射面和一个第二入射面，所述第一入射面与所述第二套筒的中心轴之间的夹角为45度，所述第二入射面与所述第四套筒的中心轴之间的夹角为45度。所述第一、第二激光光学组件分别设置在所述第三套筒与第五套筒中且具有相同的结构。所述第一、第二激光光学组件分别包括一个基座，一个设置在所述基座上的第一激光器，一个设置在所述基座上的第二激光器，以及一个设置在所述基座上的偏振光束组合器。所述基座包括一个本体，一个开设在所述本体上且用于设置所述第二激光器的第一收容筒，一个开设在所述本体上且用于设置所述偏振光束组合器的第二收容筒，以及一个用于设置所述第一激光器的放置台。所述第一收容筒与所述第二收容筒同轴设置。所述放置台包括一个延伸方向垂直于所述第二收容筒的中心轴的台面，以及一个与该台面相连的斜面。所述台面沿所述光纤套向的轴向的厚度小于所述第二收容筒的轴向长度，且该台面的自由侧与所述第二收容筒的侧壁重合，所述斜面与所述台面的夹角为钝角且与所述第二收容筒间隔设置。所述第一激光器包括一个设置在所述台面上的第一激光发生器，一个设置在所述斜面上的第一监控光电二极管，以及一个穿过所述基座的本体的第一导体。所述第一激光发生器所发射的光线与所述第二收容筒的中心轴垂直。所述第二激光器包括一个收容在所述第一收容筒中的基板，一个设置在所述基板上的第二激光发生器，以及一个与所述第二激光发生器间隔设置的第二监控光电二极管。所述第二激光发生器所发射的光线垂直于所述第一激光发生器所发射的光线并与所述第二收容筒的中心轴重合。所述第二监控光电二极管设置在所述基板上，所述偏振光束组合器设置在所述第二收容筒中，所述偏振光束组合器的反射面用于接收所述第一激光发生器的出射光。所述偏振光束组合器的入射面用于接收所述第二激光发生器的出射光。所述准直透镜组件包括一个准直透镜，该准直透镜包括一个光轴。所述第一激光光学组件的出射光及光轴与所述第二套筒的中心轴重合，所述第二激光光学组件的出射光及光轴与所述第二套筒的中心轴垂直。
进一步地，所述第一激光光学组件的出射光的波长与所述第二激光光学组件的出射光的波长相等。
进一步地，所述第一激光光学组件的出射光的波长与所述第二激光光学组件的出射光的波长不等。
进一步地，所述第二套筒与所述第四套筒的交界处设置有一个直角三角形部，所述波分复用器设置在所述直角三角形部的斜边上，所述斜边与所述第二套筒的中心轴之间的夹角为45度。
进一步地，所述准直透镜组件包括一个透镜安装座，所述准直透镜设置在所述透镜安装座上。
进一步地，所述光纤的延伸方向与所述光纤套筒的中心轴重合。
进一步地，所述第一、第二激光光学组件的准直透镜组件分别仅包括一个准直透镜，所述第一激光光学组件的准直透镜组件的准直透镜设置在所述第二套筒中，所述第二激光光学组件的准直透镜组件的准直透镜设置在所述第四套筒中。
进一步地，所述第一激光发生器的出射光的波长与第二激光发生器的出射光的波长相同或不同。
与现有技术相比，本发明提供的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构有利于将两个激光光学组件整个在一个组装结构中，而每一个激光光学组件包括两个激光发生器，从而可以将多种波长的激光整合在一起。同时通过所述外壳的设计，使各个零部件更容易定位，使得波分复用器的放置角度更加精确，有助于降低波分复用器的放置难度。另外，由于具有所述的用于设置所述第一、第二激光器以及偏振光束组合器的基座，也使得整个该激光光学组件的组装结构紧凑简单，从而有利于降低成本，适用于更小的容器中，提高其通用性。
附图说明
图1为本发明提供的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
如图1所示，其为本发明提供的一种适用于WDM的多激光光学组件的组装结构的结构示意图。所述适用于WDM的多激光光学组件的组装结构包括一个外壳10，一个设置在所述外壳10中的光纤组件20，一个设置在所述外壳10中的第一激光光学组件30(a)和一个第二激光光学组件30(b)，一个设置在所述外壳10中的波分复用器40。可以想到的是，所述适用于WDM的多激光光学组件的组装结构还包括其他的一些功能结构，如电源，导线，安装组件，控制组件等等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。
所述外壳10可以为一个筒形，也可以四方形，其与要安装的位置所具有的形状相适应，但是该外壳10必须首先以能***述光纤组件20与第一、第二激光光学组件30(a)、30(b)及波分复用器40为准。所述外壳10可以由塑料制成，也可以由金属制成。在本实施例中，所述外壳10为一个塑料圆筒形结构，并包括一个第一套筒11，一个与该第一套筒11连通且同轴的第二套筒12，一个与该第二套筒12连通且同轴的第三套筒13，一个与所述第二套筒12连通且中心轴垂直的第四套筒14，以及一个与该第四套筒14连筒且同轴的第五套筒15。所述第一、第二、第三通孔11、12、13的具体结构及作用会在下面连同所述光纤组件20、激光组件30、以及准直透镜组件40一起详细说明。所述第二套筒12与所述第四套筒14的交界处设置有一个直角三角形部121，所述波分复用器40设置在所述直角三角形部121的斜边上，所述斜边与所述第二套筒12的中心轴之间的夹角为45度。
所述光纤组件20包括一个光纤套筒21，以及至少一根沿所述光纤套筒21的轴向设置的光纤22。所述光纤套筒21设置在所述第一套筒11中，因此所述光纤套筒21的外径与所述第一套筒11的内径相当。为了固定所述光纤套筒21与第一套筒11的相对位置，在所述光纤套筒21与第一套筒11之间可以涂覆环氧树脂等粘胶来固定。当所述光纤套筒21与所述外壳10由金属材料制成时，还可以通过焊接方式固定。所述光纤套筒21的轴向长度可以与所述第一套筒11的轴向长度相等，也可以不相等。为了适应光线的传输，所述光纤套筒21的朝向所述外壳10的内部的一侧具有一个斜面。
所述第一、第二激光光学组件30(a)、30(b)具有相同的结构，因此，在此仅对其中一个第一激光光学组件30(a)进行详细说明其结构及工作原理。所述第一激光光学组件30(a)包括一个基座31，一个设置在所述基座31上的第一激光器32，一个设置在所述基座31上的第二激光器33，一个设置在所述基座31上的偏振光束组合器34，以及一个设置在所述基座31上的准直透镜组件35。可以想到的是，所述激光组件30还包括其他的一些功能组件，如导线，插接组件，电源组件等等，在此不再一一详细说明。
所述基座31包括一个本体311，一个开设在所述本体311上且用于设置所述第二激光器33的第一收容筒312，一个开设在所述本体311上且用于设置所述偏振光束组合器34的第二收容筒313，以及一个用于设置所述第一激光器32的放置台314。所述本体311可以由塑料或金属制成。在本实施例中，为了降低成本且提高绝缘性能，所述本体311由塑料注塑而成。所述本体311整体可以为一个圆柱形，然后在该圆柱上开设各个功能结构。所述基座31收容在所述第三套筒13中，其也可以通过环氧树脂等粘胶固定。当然，可以想到的是，其也可以通过焊接方式固定。所述第一收容筒312与第二收容筒313同轴设置，同时也与所述第一通孔11同轴。所述第一、第二收容筒312、313的结构及作用会下面连同所述第二激光器33及偏振光束组合器34一起进行说明。所述放置台314用于放置所述第一激光器32并包括一个延伸方向垂直于所述第二收容筒313的中心轴的台面3141，以及一个与该台面3141相连的斜面3142。所述台面3141沿所述光纤套筒21的轴向的厚度小于所述第二收容筒313的轴向长度，且该台面3141的自由侧与所述第二收容筒313的侧壁重合。所述斜面342与所述台面3141的夹角为钝角且与所述第二收容筒313间隔设置。
所述第一激光器32包括一个设置在所述台面3141上的第一激光发生器321，一个设置在所述斜面3142上的第一监控光电二极管322，以及一个穿过所述基座31的本体311的第一导体323。所述第一激光发生器321可以为一个半导体激光器。众所周知的是，半导体激光器也称为半导体激光二极管，或简称激光二极管(Laser Diode，LD)。半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件，其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带(导带与价带)之间，或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。所述第一激光发生器321为一种现有技术并为本领域技术人员所***面上的。所述第一导体323穿过所述基座31的本体311以与外界电源(图未示)电性连接，以获得电力。
所述第二激光器33与所述第一激光器32具有基本相同的电子元器件，即包括一个收容在所述第一收容筒312中的基板331，一个设置在所述基板331上的第二激光发生器332，以及一个与所述第二激光发生器332间隔设置的第二监控光电二极管333，以及一个用于所述第二激光发生器332和第二监控光电二极管333提供电力的第二导体334。所述基板331具有与所述第一收容筒312基本相同的形状，以使其能够收容于该第一收容筒312中。所述基板331与所述一收容筒312的连接方法可以使用环氧树脂等粘胶来粘接，也可以通过焊接等方法来固定连接。所述第二激光发生器332与第二监控光电二极管333具有与所述激光发生器321及第一监控光电二极管322相同的结构及工作原理，在此不再赘述。所述第二激光发生器332及第二监控光电二极管333皆设置在所述基板331上。所述第二激光发生器332所发射的光线垂直于所述第一激光发生器321所发射的光线并与所述第二收容筒313的中心轴重合。所述第二导体334与所述第二激光发生器332与第二监控光电二极管333电性连接，以为该第二激光器33提供电力。
如图1所示，所述第一激光组件30(a)还包括一个所述第一、第二激光器32、33共用的电力回路导体36。该回路导体36与所述第一导体323及第二导体334一起形成一个电力回路，从而形成一个完整的电路。
所述偏振光束组合器34设置在所述第二收容筒313中。众所周知的是，偏振光束组合器34的功能是将两束偏振方向正交的线偏振光合成一束，其结构及工作原理为本领域技术人员所习知，在此不再详细说明。所述偏振光束组合器34包括一个反射面341和一个入射面342。所述反射面341用于接收所述第一激光发生器321的出射光，并反射该P偏振光，所述入射面342用于接收所述第二激光发生器332的出射光，并通过该S偏振光。因此所述第一激光发生器321发射P偏振光，而第二激光发生器332发射S偏振光。该P偏振光和S偏振光经过所述偏振光束组合器34后将合成一束激光。为了使经过所述偏振光束组合器34合成的激光进入所述光纤组件20，所述偏振光束组合器34的出射光与所述光纤套筒21的中心轴重合。可以想到的是，所述第一激光发生器321的出射光的波长与第二激光发生器332的出射光的波长相同或不同，通过所述偏振光束组合器34都将合成一条激光。所述激光组件30的出射光即为由所述第一、第二激光发生器321、332所产生的激光的合成出射光，且为了达到融合于所述光纤组件20中，该激光组件30的出射光与该第三套筒13的中心轴重合。
所述准直透镜组件35用于将所述偏振光束组合器34的出射光转换为一束基本平行光束，以利于导入到所述光纤组件20的光纤22中。所述准直透镜组件35包括一个透镜安装座351，一个设置在所述透镜安装座上的准直透镜352。所述透镜安装座351可以设置在所述第三套筒13中以使得所述准直透镜352容置在第二套筒12。在本实施例中，所述透镜安装座351直接设置在所述基座31上，而准直透镜352收容于第二套筒12中。所述准直透镜352可以为一个平凸透镜，并包括一个光轴353。该光轴353与所述第二套筒12的中心轴重合，以有利于将该准直透镜42的出射光导入到所述光纤组件20的光纤22中。可以想到的是，所述第一、第二激光光学组件30(a)、30(b)分别仅包括一个准直透镜352，所述第一激光光学组件30(a)的准直透镜组件35的准直透镜352设置在所述第二套筒12中，所述第二激光光学组件31(b)的准直透镜组件35的准直透镜352设置在所述第四套筒14中。
所述第一激光光学组件30(a)的准直透镜352的光轴353与所述第二套筒12的中心轴重合，而第二激光光学组件30(b)的准直透镜352的光轴353与所述第二套筒12的中心轴垂直。所述第一激光光学组件30(a)的出射光的波长可以与所述第二激光光学组件30(b)的出射光的波长相等也可以不相等。
所述波分复用器40设置在所述第二套筒12的直角三角部121中，且具有一个第一入射面41和一个第二入射面42。所述第一入射面41与所述第二套筒12的中心轴之间的夹角为45度，所述第二入射面42与所述第四套筒14的中心轴之间的夹角为45度。众所周知的是，所述波分复用器WDM40(Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术。而在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。对于波分复用器40，其对光束入射角非常敏感，因此，其固定设置的方法，以及入射光的方向都非常重要。
与现有技术相比，本发明提供的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构有利于将两个激光光学组件整个在一个组装结构中，而每一个激光光学组件包括两个激光发生器，从而可以将多种波长的激光整合在一起。同时通过所述外壳10的设计，使各个零部件更容易定位，使得波分复用器的放置角度更加精确，有助于降低波分复用器的放置难度。另外，由于具有所述的用于设置所述第一、第二激光器32、33以及偏振光束组合器34的基座，也使得整个该激光光学组件的组装结构紧凑简单，从而有利于降低成本，适用于更小的容器中，提高其通用性。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种适用于WDM的多激光光学组件的组装结构，其特征在于：所述适用于WDM的多激光光学组件的组装结构包括一个外壳，一个设置在所述外壳中的光纤组件，一个设置在所述外壳中的波分复用器，以及设置在所述外壳中的第一激光光学组件和第二激光光学组件，所述外壳包括一个第一套筒，一个与该第一套筒连通且同轴的第二套筒，一个与该第二套筒连通且同轴的第三套筒，一个与所述第二套筒连通且中心轴垂直的第四套筒，以及一个与该第四套筒连筒且同轴的第五套筒，所述光纤组件设置在所述第一套筒中且包括一个光纤套筒，以及至少一根沿所述光纤套筒的轴向设置的光纤，所述波分复用器设置在所述第二套筒中，且具有一个第一入射面和一个第二入射面，所述第一入射面与所述第二套筒的中心轴之间的夹角为45度，所述第二入射面与所述第四套筒的中心轴之间的夹角为45度，所述第一、第二激光光学组件分别设置在所述第三套筒与第五套筒中且具有相同的结构，所述第一、第二激光光学组件分别包括一个基座，一个设置在所述基座上的第一激光器，一个设置在所述基座上的第二激光器，以及一个设置在所述基座上的偏振光束组合器，所述基座包括一个本体，一个开设在所述本体上且用于设置所述第二激光器的第一收容筒，一个开设在所述本体上且用于设置所述偏振光束组合器的第二收容筒，以及一个用于设置所述第一激光器的放置台，所述第一收容筒与所述第二收容筒同轴设置，所述放置台包括一个延伸方向垂直于所述第二收容筒的中心轴的台面，以及一个与该台面相连的斜面，所述台面沿所述光纤套向的轴向的厚度小于所述第二收容筒的轴向长度，且该台面的自由侧与所述第二收容筒的侧壁重合，所述斜面与所述台面的夹角为钝角且与所述第二收容筒间隔设置，所述第一激光器包括一个设置在所述台面上的第一激光发生器，一个设置在所述斜面上的第一监控光电二极管，以及一个穿过所述基座的本体的第一导体，所述第一激光发生器所发射的光线与所述第二收容筒的中心轴垂直，所述第二激光器包括一个收容在所述第一收容筒中的基板，一个设置在所述基板上的第二激光发生器，以及一个与所述第二激光发生器间隔设置的第二监控光电二极管，所述第二激光发生器所发射的光线垂直于所述第一激光发生器所发射的光线并与所述第二收容筒的中心轴重合，所述第二监控光电二极管设置在所述基板上，所述偏振光束组合器设置在所述第二收容筒中，所述偏振光束组合器的反射面用于接收所述第一激光发生器的出射光，所述偏振光束组合器的入射面用于接收所述第二激光发生器的出射光，所述准直透镜组件包括一个准直透镜，该准直透镜包括一个光轴，所述第一激光光学组件的出射光及光轴与所述第二套筒的中心轴重合，所述第二激光光学组件的出射光及光轴与所述第二套筒的中心轴垂直。
2.如权利要求1所述的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构，其特征在于：所述第一激光光学组件的出射光的波长与所述第二激光光学组件的出射光的波长相等。
3.如权利要求1所述的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构，其特征在于：所述第一激光光学组件的出射光的波长与所述第二激光光学组件的出射光的波长不等。
4.如权利要求1所述的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构其特征在于：所述第二套筒与所述第四套筒的交界处设置有一个直角三角形部，所述波分复用器设置在所述直角三角形部的斜边上，所述斜边与所述第二套筒的中心轴之间的夹角为45度。
5.如权利要求1所述的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构，其特征在于：所述准直透镜组件包括一个透镜安装座，所述准直透镜设置在所述透镜安装座上。
6.如权利要求1所述的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构，其特征在于：所述光纤的延伸方向与所述光纤套筒的中心轴重合。
7.如权利要求1所述的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构，其特征在于：所述第一、第二激光光学组件的准直透镜组件分别仅包括一个准直透镜，所述第一激光光学组件的准直透镜组件的准直透镜设置在所述第二套筒中，所述第二激光光学组件的准直透镜组件的准直透镜设置在所述第四套筒中。
8.如权利要求1所述的适用于WDM的多激光光学组件的组装结构，其特征在于：所述第一激光发生器的出射光的波长与第二激光发生器的出射光的波长相同或不同。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111952833A (zh) * 2020-07-15 2020-11-17 武汉云岭光电有限公司 多激光器结构以及高速小型收发器件

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