專利名稱：光收發(fā)機(jī)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)光信號(hào)進(jìn)行信息通信時(shí)使用的光收發(fā)機(jī)以及該光收發(fā)機(jī)的制造方法。
在波分復(fù)用方式中，從站端向用戶端發(fā)信時(shí)使用波長(zhǎng)為1.55μm的光信號(hào)，而從用戶端向站端發(fā)信時(shí)使用波長(zhǎng)為1.3μm的光信號(hào)。為了進(jìn)行這樣的光通信，在用戶端的終端裝置(例如個(gè)人計(jì)算機(jī)等)處，設(shè)置作為收發(fā)光信號(hào)的接口的光收發(fā)機(jī)(光敏無(wú)線交換機(jī))。光收發(fā)機(jī)包括光發(fā)射部分，用于將向站發(fā)送信息的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；光接收部分，用于將來(lái)自站的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；連接部分(光連接器)，用于連接包括與站相連的光纖、光發(fā)射部分和光接收部分的單元等。
為了廣泛普及上述的光通信網(wǎng)絡(luò)，重要的是降低用戶的終端裝置上配置的光收發(fā)機(jī)的成本。但是，現(xiàn)有的光收發(fā)機(jī)中，在加工光學(xué)元件等部件時(shí)，或是加工裝有三維光波導(dǎo)通路的硅襯底的凹凸時(shí)，由于使用各向異性蝕刻等方法，需要較長(zhǎng)的加工時(shí)間。另外，由于在硅襯底上的不同位置，使用三維精密定位來(lái)安裝光學(xué)元件等部件，安裝時(shí)需要較多的步驟。由于這些原因，在現(xiàn)有的光收發(fā)機(jī)的制造中，需要多種工藝步驟，增加了制造的成本。
同時(shí)，本發(fā)明也提供可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化制造工藝的光收發(fā)機(jī)的制造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的光收發(fā)機(jī)包括分光裝置、光發(fā)射器和光接收器，分別被設(shè)置在雙向傳遞信號(hào)光的光信號(hào)通路的一端，與該光信號(hào)通路的一端出射的信號(hào)光的光軸基本上呈正交的面內(nèi)；分光裝置在將光信號(hào)通路的一端出射的信號(hào)光的方向改變后導(dǎo)入光接收器的同時(shí)，將光發(fā)射器出射的信號(hào)光導(dǎo)入光信號(hào)通路的一端。
另外，其它的本發(fā)明的光收發(fā)機(jī)包括的分光裝置、光發(fā)射器和光接收器，分別被設(shè)置在雙向傳遞不同波長(zhǎng)的多個(gè)信號(hào)光的光信號(hào)通路的一端，與該光信號(hào)通路的一端出射的信號(hào)光的光軸基本上呈正交的面內(nèi)；把由分光裝置從光信號(hào)通路的一端出射的信號(hào)光作為接收光，按照接收光的波長(zhǎng)改變其光軸的方向后導(dǎo)入光接收器，同時(shí)將光發(fā)射器出射的信號(hào)光導(dǎo)入光信號(hào)通路的一端。
由于在垂直于光信號(hào)通路的一端出射的信號(hào)光的光軸的面內(nèi)設(shè)置了分光裝置、光發(fā)射器和光接收器的各個(gè)元件，因而可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位容易，簡(jiǎn)化光收發(fā)機(jī)的制造工藝。由此，使減少制造成本，實(shí)現(xiàn)光收發(fā)機(jī)的低成本化成為可能。
優(yōu)選的是，分光裝置、光發(fā)射器和光接收器分別位于不同的正交面上。
分光裝置、光發(fā)射器和光接收器分別由透明襯底(或者具有透光性的襯底)支撐。這樣，由于分別支撐分光裝置、光發(fā)射器和光接收器的透明襯底可以形成層狀排列從而構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)，因此使光收發(fā)機(jī)的制造更加容易，成本降低。另外，由于可以采用以下的制造方法，即準(zhǔn)備多個(gè)透明襯底，在各個(gè)透明襯底上設(shè)置多個(gè)分光裝置、多個(gè)光發(fā)射器和多個(gè)光接收器后，將各透明襯底疊加，然后進(jìn)行分割，從而可以高效率地制造多個(gè)光收發(fā)機(jī)。特別是在采用此種制造方法時(shí)，由于可以一次完成對(duì)多個(gè)光收發(fā)機(jī)的分光裝置、光發(fā)射器和光接收器的相互間的精密定位，從而可以大幅度地簡(jiǎn)化制造工藝。
優(yōu)選該分光裝置是由包括衍射光柵，對(duì)應(yīng)入射光的波長(zhǎng)改變出射光光軸角度的角色散光分支電路實(shí)現(xiàn)的。因此，可以形成薄型分光裝置。
優(yōu)選的是，對(duì)于該衍射光柵，如果設(shè)光柵深度為d，衍射光柵的材料的折射率為n，發(fā)射光與接收光的波長(zhǎng)中較小一方的波長(zhǎng)為λ1，較大一方的波長(zhǎng)為λ2，則光柵的深度d滿足以下關(guān)系式λ1/(n-1)＜d＜λ2/(n-1)。由此，發(fā)射光與接收光都可以得到高衍射率。
優(yōu)選作為分光裝置的該衍射光柵同時(shí)還具有聚光功能。由此可以使信號(hào)光高效率地入射到光信號(hào)通路中。另外，分光裝置也可以通過(guò)棱鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選的是，還具有第一偏轉(zhuǎn)裝置，用于改變從光發(fā)射器輸出的信號(hào)光的方向，將其導(dǎo)入分光裝置。由此可以增大光發(fā)射器的配置位置的自由度，使設(shè)計(jì)配置位置更加容易。
第一偏轉(zhuǎn)裝置優(yōu)選是由包括衍射光柵，對(duì)應(yīng)入射光的波長(zhǎng)改變出射光光軸角度的角色散光分支電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，第一偏轉(zhuǎn)裝置的厚度可以變薄。
第一偏轉(zhuǎn)裝置配置在與分光裝置配置面基本上平行的面內(nèi)。
第一偏轉(zhuǎn)裝置由透明襯底支撐。因此，可以與支撐該分光器等的透明襯底一起，通過(guò)將支撐第一偏轉(zhuǎn)裝置的透明襯底層狀重疊粘合，構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)，因此可以使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，避免由于添加第一偏轉(zhuǎn)裝置而造成的制造工藝復(fù)雜化。
優(yōu)選還具有第二偏轉(zhuǎn)裝置，用于改變從分光裝置輸出的信號(hào)光的方向，將其導(dǎo)入光接收器。由此可以加大光發(fā)射器的配置位置的自由度，使配置位置的設(shè)計(jì)更加容易。
優(yōu)選第二偏轉(zhuǎn)裝置，是由包括衍射光柵或透鏡，對(duì)應(yīng)入射光的波長(zhǎng)改變出射光光軸角度的角色散光分支電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這樣，第二偏轉(zhuǎn)裝置的厚度可以變薄。
優(yōu)選第二偏轉(zhuǎn)裝置還具有聚光功能。這樣，可以使分光裝置出射的信號(hào)光聚光后入射到光接收器中，因而可以更加準(zhǔn)確地接收信息。
優(yōu)選的是第二偏轉(zhuǎn)裝置配置在與分光裝置配置面基本上平行的面內(nèi)。
優(yōu)選的是第二偏轉(zhuǎn)裝置由透明襯底支撐。因此，可與支撐該分光器等的透明襯底一起，由支撐第二偏轉(zhuǎn)裝置的透明襯底層狀疊加從而構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)而，可以使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，避免由于添加第二偏轉(zhuǎn)裝置造成制造工藝復(fù)雜化。
優(yōu)選第一及第二偏轉(zhuǎn)裝置設(shè)置在同一面內(nèi)。因此，在第一及第二偏轉(zhuǎn)裝置通過(guò)透明襯底支撐的情況下，可以使用同一透明襯底支撐二者，故可以因減少了部件的數(shù)量而簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)。此外，在這種情況下，由于能夠同時(shí)對(duì)第一及第二偏轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行組裝，因而可以因簡(jiǎn)化了制造工藝而降低成本。
優(yōu)選第二偏轉(zhuǎn)裝置是反射型衍射光柵，其反射分光裝置輸出的信號(hào)光，并將其導(dǎo)入所述光接收器。因此，光接收器可以離開(kāi)光發(fā)射器更遠(yuǎn)，從而有效控制二者之間的串音(信號(hào)干擾)。
優(yōu)選還具有聚光裝置，所述聚光裝置將光信號(hào)通路一端出射的信號(hào)光作為基本上平行的光線，將其導(dǎo)入分光裝置。因此，可高效率地向光信號(hào)通路入射信號(hào)光。該聚光裝置最好使用透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選還包括串音防止裝置，其被配置在光發(fā)射器與光接收器之間，用于防止相互間信號(hào)的泄露。這樣，即使光發(fā)射器與光接收器的配置距離較近，也可以抑制二者間的串音。
優(yōu)選的是，分光裝置和串音防止裝置共同位于與光信號(hào)通路一端出射的光的光軸相垂直的面內(nèi)。
優(yōu)選分光裝置和串音防止裝置分別由透明襯底支撐。因此，可以通過(guò)將支撐分光裝置和串音防止裝置的透明襯底層狀疊加，與支撐該分光器等的透明襯底一起構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)，這樣，可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，避免制造工藝的復(fù)雜化。
優(yōu)選串音防止裝置是在透明襯底上形成的導(dǎo)電膜。因此，不但可以對(duì)兩個(gè)信號(hào)光間進(jìn)行遮光，還能形成電磁屏蔽，防止收發(fā)機(jī)電路間電信號(hào)的泄漏。另外，可以在較小的空間內(nèi)設(shè)置串音防止裝置。
此外，本發(fā)明還包括含有光發(fā)射器和光接收器、以及對(duì)應(yīng)入射光的波長(zhǎng)改變出射光的光軸方向的分光裝置；設(shè)置在雙向傳遞不同波長(zhǎng)的多個(gè)信號(hào)光的光信號(hào)通路的一端，進(jìn)行信息收發(fā)的光收發(fā)機(jī)的制造方法形成多個(gè)分光裝置的第一透明襯底、形成多個(gè)光接收器的第二透明襯底、以及形成多個(gè)光發(fā)射器的第三透明襯底相互重疊組裝的襯底組裝步驟；將組裝后的第一至第三的透明襯底，按每一塊區(qū)域均包括一個(gè)光接收器、光發(fā)射器、和分光裝置的方法進(jìn)行切割，將其分割成多個(gè)子襯底的襯底切割步驟。
根據(jù)上述的制造方法，由于可以在一個(gè)透明襯底上同時(shí)形成多個(gè)分光裝置(例如衍射光柵)，從而提高制造工藝的效率。此外，由于是將具有多個(gè)分光裝置的第一透明襯底、具有多個(gè)光接收器的第二透明襯底、和具有多個(gè)光發(fā)射器的第三透明襯底疊加組合后進(jìn)行分割，所以，在重疊組裝各透明襯底時(shí)，已進(jìn)行了精密定位，故不必分別對(duì)每一光收發(fā)機(jī)再進(jìn)行個(gè)別的定位，可以一次制造多臺(tái)光收發(fā)機(jī)。這樣，與一個(gè)一個(gè)地分別制造光收發(fā)機(jī)的情況相比，可以大幅度地減少定位的次數(shù)，使制造工藝簡(jiǎn)單化。因此能夠大幅度減少制造成本。
優(yōu)選在第一透明襯底上形成的分光裝置由衍射光柵實(shí)現(xiàn)。而且，襯底組裝步驟，最好是將各個(gè)襯底相互間粘貼組合在一起的步驟。


圖1是根據(jù)第一實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是衍射光柵結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例的示意圖；圖3是衍射光柵結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例的示意圖；圖4是光收發(fā)機(jī)制造方法的一個(gè)實(shí)例的示意圖；圖5是根據(jù)第二實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖6是使用透鏡內(nèi)置型套管時(shí)的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖7是根據(jù)第三實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖8是根據(jù)第四實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖9是根據(jù)第五實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖10是根據(jù)第六實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
面發(fā)射激光器10是用于信息發(fā)送，輸出波長(zhǎng)1.3μm激光的光發(fā)射器，安裝在透明襯底110的一個(gè)面的指定位置上。
光檢測(cè)器12是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)的光接收器，安裝在襯底111的一個(gè)面的特定位置上。另外，在與透明襯底110的光檢測(cè)器12相接部分形成凹部，通過(guò)將光檢測(cè)器12嵌入透明襯底110上形成的凹部，透明襯底110和透明襯底111粘貼在一起。
金屬膜14被配置在面發(fā)射激光器10與光檢測(cè)器12之間，以防止面發(fā)射激光器10與光檢測(cè)器12之間的串音。在本實(shí)施方式中，金屬膜14是在設(shè)置透明襯底110的面發(fā)射激光器10一側(cè)的面上，由金屬薄膜形成的。所述金屬膜14，通過(guò)與圖中未表示的特定參考電位點(diǎn)連接，而產(chǎn)生電磁屏蔽膜的功能。另外，金屬膜14也有遮光膜的功能。這樣，通過(guò)將面發(fā)射激光器10與光檢測(cè)器12安裝在各自的襯底上，在它們之間由于設(shè)置金屬膜14，屏蔽了因電磁波等產(chǎn)生的噪聲，因而可以抑制在含有面發(fā)射激光器10的發(fā)送部分以及含有光檢測(cè)器12的接收部分之間的串音。
衍射光柵16在透明襯底112的一個(gè)面上形成，將面發(fā)射激光器10的出射激光(信號(hào)光)轉(zhuǎn)換為基本上平行的光的光束(一束光線)，同時(shí)使主光線方向改變成面對(duì)衍射光柵18的方向。該衍射光柵16被配置在與光纖200的出射信號(hào)光的光軸a基本上垂直的面內(nèi)。因此，配置面發(fā)射激光器10時(shí)，使其出射激光的主光線方向與衍射光柵16的配置面近乎垂直。這樣，由于可以使面發(fā)射激光器10的出射激光束高效率地入射到衍射光柵16，因而能夠減少信號(hào)光的損失。
衍射光柵18在透明襯底113的一個(gè)面上形成，在將衍射光柵16的入射光束主光線方向向套管22的開(kāi)口部分轉(zhuǎn)換的同時(shí)進(jìn)行聚光，將光束入射到與套管22連接的光纖200上。
套管22是與光纖200的一端相連的連接部分。從衍射光柵18出射的光束入射到與該套管22連接的光纖200的芯內(nèi)。該套管22在配置時(shí)要使衍射光柵18入射的光束主光線方向與光纖200的端面基本垂直。這樣，可以使衍射光柵18出射的光束高效率地入射到光纖200，因而能夠減少信號(hào)光的損失另外，衍射光柵18將連接套管22的光纖200出射的波長(zhǎng)1.55μm的信號(hào)光轉(zhuǎn)換為基本平行的光的光束，同時(shí)使主光線方向改變?yōu)槊鎸?duì)衍射光柵20的方向。
衍射光柵20形成在透明襯底112的一個(gè)面上(與衍射光柵16在相同的面形成)，在對(duì)衍射光柵18出射的光束進(jìn)行聚光的同時(shí)，使主光線方向改變成面向光檢測(cè)器12，使所會(huì)聚的光束入射到光檢測(cè)器12。
此外，上述衍射光柵18以及透明襯底112和113與作為分光裝置的角色散光分支電路相對(duì)應(yīng)。
以下對(duì)上述的各衍射光柵16、18、和20進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖2是衍射光柵16和20的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例的示意圖。如上所述，衍射光柵16和20形成在同一透明襯底112的一個(gè)面上，該圖表示了衍射光柵16和20的正面圖。
如圖2所示，各衍射光柵16和20形成圓弧圖案的等相位線。此外，等相位線的圖案是依照?qǐng)D1所示的光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)追蹤各光線求得衍射角度，由此根據(jù)衍射角度計(jì)算相位分布而得到等相位線圖。此外，從衍射光柵16出射的光束和向衍射光柵20內(nèi)入射的光束的間隔，由各光束的波長(zhǎng)(本實(shí)施方式中為1.3μm和1.55μm)，衍射光柵18的光柵間隔，以及衍射光柵16和20與衍射光柵18的距離來(lái)決定。另外，這些光束的間隔是在考慮了光收發(fā)機(jī)100的整體尺寸限制的基礎(chǔ)上而確定的。
圖3是衍射光柵18的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例的示意圖。圖中表示了衍射光柵18的正面圖。如圖3所示，衍射光柵18形成圓弧狀圖案的等相位線。該等相位線圖案可以用與上述衍射光柵16和20相同的方法求得。
另外，如果設(shè)構(gòu)成衍射光柵的半透明材料的折射率為n，通信用的兩個(gè)信號(hào)光的波長(zhǎng)中，較小一方的波長(zhǎng)為λ1(μm)，較大一方的波長(zhǎng)為λ2(μm)，則衍射光柵的光柵深度d滿足以下關(guān)系式λ1/(n-1)＜d＜λ2/(n-1)……(1)本實(shí)施方式中，由于使用了發(fā)送波長(zhǎng)為1.3μm光，接收波長(zhǎng)為1.55μm光，因此上述(1)式可以表示為1.3/(n-1)＜d＜1.55/(n-1)……(2)通過(guò)設(shè)定衍射光柵18的光柵深度d，滿足上述關(guān)系，則接收發(fā)送都可以獲得高衍射效率。由于衍射效率要依賴于光柵的深度，所以，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整光柵深度d值，可以在發(fā)送和接收的光學(xué)系統(tǒng)中，獲得所需要的光量。
這里圍繞上述衍射光柵16、18、和20的形成方法加以說(shuō)明。提供了石英玻璃等半透明材料做成的襯底，在此襯底上涂敷光敏抗蝕膜。接著，使用激光描繪裝置或是電子束描繪裝置，在光敏抗蝕膜上復(fù)制上述的圓弧形圖案。其后，把光敏抗蝕膜作為掩膜進(jìn)行蝕刻，形成衍射光柵。另外，使用這樣形成的衍射光柵制作模具，根據(jù)這個(gè)模具，通過(guò)注入成型法、2P(photo-polymer)法等方法，也可以形成衍射光柵。此方法的優(yōu)點(diǎn)是利于成批生產(chǎn)。
以下就本實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100的制造方法利用實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。圖4是根據(jù)本實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100的制造方法示意圖。
如圖4(a)所示，透明襯底110的一個(gè)面的特定位置上安裝了多個(gè)面發(fā)射激光器10。在透明襯底110的另一面，組裝粘貼透明襯底110和透明襯底111時(shí)，在應(yīng)與透明襯底111上的光檢測(cè)器12的相接位置處，形成凹部120。同樣，透明襯底111的一個(gè)面的特定位置上安裝了多個(gè)光檢測(cè)器12。透明襯底112的一個(gè)面上形成多個(gè)衍射光柵16和20。另外，透明襯底113的一個(gè)面上形成多個(gè)衍射光柵18。
如圖4(a)所示，將這些透明襯底110～113彼此粘合起來(lái)。此時(shí)，在凹部120將光檢測(cè)器12嵌入后，將透明襯底110與透明襯底111粘合在一起。此外，對(duì)于各個(gè)透明襯底110～113的粘合(安裝)，還可以使用連接、融接、壓接、嵌接、或是從兩側(cè)夾接等各種方法，沒(méi)有特別限定的方法。
其次，如圖4(b)所示，在指定的位置，將粘合后的透明襯底110～113切斷，分割成為多個(gè)子襯底，其后經(jīng)過(guò)安裝套管22(圖中省略)，構(gòu)成多個(gè)光收發(fā)機(jī)100。
依照這種制造方法，可在一個(gè)透明襯底上同時(shí)(批處理過(guò)程)形成多個(gè)衍射光柵的圖案，因而可以提高制造方法的效率。另外，形成多個(gè)衍射光柵的透明襯底與安裝多個(gè)面發(fā)射激光器或是光檢測(cè)器的透明襯底粘合后進(jìn)行分割，所以，只在透明襯底在粘合組裝時(shí)進(jìn)行精密的位置調(diào)整(定位)，就可以一次制造多個(gè)光收發(fā)機(jī)。這樣，與一個(gè)一個(gè)地單獨(dú)組裝光收發(fā)機(jī)相比，可以大幅度削減定位次數(shù)，簡(jiǎn)化制造工藝。
此外，上述的制造方法同樣適用于后面所述的第二至第六的實(shí)施方式中的光收發(fā)機(jī)。(第二實(shí)施方式)圖5是根據(jù)第二實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖中所示光收發(fā)機(jī)100a的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式中的光收發(fā)機(jī)100的結(jié)構(gòu)基本相同，因而對(duì)于相同的元件使用了同樣的符號(hào)。二者的差異在于，衍射光柵18變?yōu)檠苌涔鈻?8a并且添加透鏡19。以下主要針對(duì)二者的差異，對(duì)第二實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100a進(jìn)行說(shuō)明。
衍射光柵18a在透明襯底113a的一個(gè)面上形成，使衍射光柵16入射的光束的主光線方向改為朝向套管22開(kāi)口部分的基本中心方向。
透鏡19被埋嵌在透明襯底113a內(nèi)的溝槽里，會(huì)聚從衍射光柵18a入射的光束，將其入射到與套管22連接的光纖200內(nèi)。換言之，從光纖200出射的光經(jīng)由透鏡19，以基本上平行的光線入射到衍射光柵18a。
此外，上述的衍射光柵18a、透鏡19和透明襯底112和113a與作為分光裝置的角色散光分支電路相對(duì)應(yīng)。
這樣，在第二實(shí)施方式中，由于在衍射光柵18a與套管22之間配置了透鏡19，因此，沒(méi)有必要使衍射光柵18a具備聚光功能。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，衍射光柵18a的光柵圖案作為一維圖案，光柵間隔的設(shè)定可以變大，使衍射光柵18a的制作更加容易。
雖然，圖5所示的結(jié)構(gòu)中，是在透明襯底113a內(nèi)形成溝槽，將透鏡19埋嵌其中，然而，也可以用內(nèi)置透鏡的套管的方法替代。圖6即為使用透鏡內(nèi)置型套管情況下的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。該圖所示光收發(fā)機(jī)100a’的結(jié)構(gòu)與圖5所示光收發(fā)機(jī)100a的結(jié)構(gòu)基本相同，相同的元件使用了同樣的符號(hào)。
如圖6所示，套管22a是連接光纖200的一端的連接部分，內(nèi)置透鏡19a。透鏡19a對(duì)從透明襯底113a’內(nèi)設(shè)置的衍射光柵18a入射的光束進(jìn)行聚光，將其射進(jìn)與套管22a連接的光纖200內(nèi)。換言之，從光纖200處出射的光經(jīng)由透鏡19a，以基本上平行的光線入射到衍射光柵18a。這樣，通過(guò)使用內(nèi)置透鏡19a的套管22，可以制造與圖5所示光收發(fā)機(jī)100a具有同樣功能的光收發(fā)機(jī)100a’。(第三實(shí)施方式)圖7是根據(jù)第三實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。該圖所示的光收發(fā)機(jī)100b的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式說(shuō)明的光收發(fā)機(jī)100的結(jié)構(gòu)基本相同，因此，相同的元件使用了同樣的符號(hào)。二者的差異在于，衍射光柵18變?yōu)檠苌涔鈻?8b和省略了衍射光柵20。以下主要針對(duì)二者的差異對(duì)第三實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100b進(jìn)行說(shuō)明。
衍射光柵18b在透明襯底113b的一個(gè)面上形成，對(duì)連接套管22的光纖200出射的波長(zhǎng)為1.55μm的信號(hào)光進(jìn)行聚光，并使主光線方向變?yōu)槌蚬鈾z測(cè)器12的方向。
此外，上述的衍射光柵18b以及透明襯底112a和113b與作為分光裝置的角色散光分支電路相對(duì)應(yīng)。
在第三實(shí)施方式中，如圖7所示，在透明襯底113b與透明襯底111之間，配置的透明襯底112a中省略了第一實(shí)施方式中說(shuō)明過(guò)的衍射光柵20。而且，衍射光柵18b的出射光束直接入射到光檢測(cè)器12中。
因而，在第三實(shí)施方式中，在衍射光柵18b與光檢測(cè)器12之間不設(shè)置其它的衍射光柵，而使衍射光柵18b的出射光束直接入射到光檢測(cè)器12中，所以，可以減少光量的損失，增大入射到光檢測(cè)器12的光束的光量。由此，具有提高接收信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。(第四實(shí)施方式)圖8是根據(jù)第四實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。該圖所示的光收發(fā)機(jī)100c的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式說(shuō)明的光收發(fā)機(jī)100的結(jié)構(gòu)基本相同，相同的元件使用了同樣的符號(hào)。以下主要針對(duì)二者的差異對(duì)第四實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100c進(jìn)行說(shuō)明。
第四實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100c是由形成面發(fā)射激光器10和金屬膜14的透明襯底110a、形成衍射光柵16和反射型衍射光柵20a的透明襯底112b、以及形成衍射光柵18c的透明襯底113c做層狀粘合而構(gòu)成的。
面發(fā)射激光器10被安裝在透明襯底110a的一個(gè)面上。在透明襯底110a的另一面(與透明襯底112b的接觸面)形成金屬膜14。該金屬膜14被配置在面發(fā)射激光器10和光檢測(cè)器12之間，具有防止二者間串音的功能，與上述第一實(shí)施方式的情況相同，其通過(guò)在透明襯底110a的另一個(gè)面上形成金屬薄膜而形成。
衍射光柵18c，在透明襯底113c的一個(gè)面上形成，將連接套管22的光纖200的出射波長(zhǎng)1.55μm的信號(hào)光變換為平行光后，使其主光線方向變化至朝向衍射光柵20a的方向。另外，衍射光柵18c在將衍射光柵16的入射光束的主光線方向向套管22方向變化的同時(shí)進(jìn)行聚光，將光束入射到與套管22連接的光纖200內(nèi)。另外，在透明襯底113c的另一面安裝了光檢測(cè)器12。
此外，上述的衍射光柵18c以及透明襯底112b和113c與作為分光裝置的角色散光分支電路相對(duì)應(yīng)。
反射型衍射光柵20a在透明襯底112b的一個(gè)面(與衍射光柵16在同一面形成)上形成，在反射衍射光柵18c的出射光束的同時(shí)進(jìn)行聚光，再使會(huì)聚的光束入射到光檢測(cè)器12。如圖8所示，在第四實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100c中，透明襯底113c的另一面(與透明襯底112b的接觸面)裝有光檢測(cè)器12，由衍射光柵20a反射，聚光的光束入射到光檢測(cè)器12。另外，也可以將金屬膜14作為反射型衍射光柵20a的反射膜使用。
這樣，在第四實(shí)施方式中，從光纖200出射的、經(jīng)由衍射光柵18c導(dǎo)入衍射光柵20a的信號(hào)光，由于衍射光柵20a的作用，在向反方向反射的同時(shí)進(jìn)行聚光，通過(guò)光檢測(cè)器12接收光，這樣，可以將光檢測(cè)器12設(shè)置在與面發(fā)射激光器相隔較遠(yuǎn)的位置。因此，就可以抑制在包括面發(fā)射激光器10的發(fā)送部分與包括光檢測(cè)器12的接收部分之間產(chǎn)生的串音。(第五實(shí)施方式)圖9是根據(jù)第五實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。該圖所示的光收發(fā)機(jī)100d的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式說(shuō)明的光收發(fā)機(jī)100的結(jié)構(gòu)基本相同，相同的元件使用了同樣的符號(hào)。以下主要針對(duì)二者的差異對(duì)第五實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100d進(jìn)行說(shuō)明。
第五實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100d是由形成面發(fā)射激光器10和金屬膜14的透明襯底110b、形成衍射光柵16和衍射光柵20b的裝有光檢測(cè)器12的透明襯底111a、以及形成衍射光柵18d的透明襯底113d做層狀粘合而構(gòu)成的。本實(shí)施方式中，在透明襯底110b與透明襯底111a之間，以及在透明襯底111a與透明襯底113d之間，通過(guò)分別插入其中的圖中未表示的襯墊，可以確保互相間的特定間隔。關(guān)于在各透明襯底間確保特定間隔的理由將在后面闡述。
面發(fā)射激光器10被安裝在透明襯底110b的一個(gè)面上。在透明襯底110b的另一面形成金屬膜14。此金屬膜14配置在面發(fā)射激光器10和光檢測(cè)器12之間，起著防止二者間串音的作用，與上述第一實(shí)施方式的情況相同，通過(guò)在透明襯底110b的另一個(gè)面上形成金屬薄膜而形成。
衍射光柵18d是在透明襯底113d的一個(gè)面上形成的，與第一實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100所包括的衍射光柵18作用相同。在本實(shí)施方式中，作為衍射光柵18d，利用構(gòu)成衍射光柵18d的材料和與衍射光柵18d接觸的空氣的折射率之差，而產(chǎn)生光衍射的輔助(relief)型衍射光柵。因此，本實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100d，確保了如上所述的透明襯底111b與透明襯底113b之間的特定間隔，并在這些透明襯底之間形成空氣層。
衍射光柵20b在透明襯底111a的一個(gè)面(與形成衍射光柵16的面相同)上形成，與第一實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100中包括的衍射光柵20作用相同。在本實(shí)施方式中，對(duì)于衍射光柵20b，也與衍射光柵18d同樣，采用了輔助型的衍射光柵。因此，本實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100d，確保了如上所述的透明襯底110b與透明襯底111a之間的特定間隔，在這些透明襯底之間形成空氣層。
此外，上述的衍射光柵18d以及透明襯底113d與作為分光裝置的角色散光分支電路相對(duì)應(yīng)。
這樣，在采用輔助型衍射光柵18d和20b的情況下，也可以制造出與圖1所示的光收發(fā)機(jī)100相同功能的光收發(fā)機(jī)100d。(第六實(shí)施方式)圖10是根據(jù)第六實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。該圖所示的光收發(fā)機(jī)100e的結(jié)構(gòu)與圖8所示的第四實(shí)施方式說(shuō)明的光收發(fā)機(jī)100c的結(jié)構(gòu)基本相同，相同的元件使用了同樣的符號(hào)。以下主要針對(duì)二者的差異對(duì)第六實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100e進(jìn)行說(shuō)明。
第六實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100e是由形成面發(fā)射激光器10、金屬膜14、衍射光柵16a和反射型衍射光柵20c的透明襯底110c，以及形成光檢測(cè)器12和衍射光柵18c的透明襯底113e做層狀粘合而構(gòu)成的。
衍射光柵16a與第四實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100c中包括的衍射光柵16作用相同。同樣，衍射光柵20c與第四實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100c中包括的衍射光柵20a作用相同。在本實(shí)施方式中，作為衍射光柵16a和衍射光柵20c，采用了輔助型衍射光柵。因此，在透明襯底110c與透明襯底113e之間，由于在其中插入了圖中未表示的墊層，既確保了特定的粘合間隔，又在兩透明襯底間形成空氣層。
此外，上述的衍射光柵18c以及透明襯底113e與作為分光裝置的角色散光分支電路相對(duì)應(yīng)。
這樣，在采用輔助型衍射光柵16a和20c的情況下，也可以制造出具有圖8所示的第四實(shí)施方式的光收發(fā)機(jī)100c相同功能的光收發(fā)機(jī)100e。
另外，本發(fā)明并不受上述各種實(shí)施方式的限制，在本發(fā)明要點(diǎn)的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行許多的變形。例如，在上述各種實(shí)施方式中，分光裝置采用了衍射光柵，但也可以采用棱鏡等其它角色散元件。在上述各種實(shí)施方式中，第一偏轉(zhuǎn)裝置或第二偏轉(zhuǎn)裝置采用了衍射光柵，然而也可以采用透鏡等折射元件。
在上述各種實(shí)施方式中，基本上呈直角地對(duì)各透明襯底入射光纖200的出射光線，然而也可以通過(guò)鏡等適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換光線方向，將其入射到層積的透明襯底。另外，在上述各種實(shí)施方式中，雖然進(jìn)行說(shuō)明時(shí)使用的信號(hào)光的波長(zhǎng)為1.3μm和1.55μm，但實(shí)際上信號(hào)光的波長(zhǎng)并不僅限于此。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在垂直于光信號(hào)通路一端的出射信號(hào)光的光軸的面內(nèi)設(shè)置分光裝置、光發(fā)射器和光接收器等元件，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位容易，從而使光收發(fā)機(jī)的制造工藝得以簡(jiǎn)化。因此，使降低制造成本，提供低價(jià)光收發(fā)機(jī)成為可能。
另外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，由于可以將設(shè)置了多個(gè)分光裝置等元件的透明襯底組合為層狀，其后通過(guò)分割來(lái)制造光收發(fā)機(jī)，所以，在組合各透明襯底時(shí)已進(jìn)行了精密定位，故不必再對(duì)每一光收發(fā)機(jī)進(jìn)行個(gè)別的定位，可以一次制造多個(gè)光收發(fā)機(jī)。這樣，可以大量地減少進(jìn)行定位的次數(shù)，使制造工序簡(jiǎn)單化，削減制造成本。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)行了說(shuō)明，但是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。本發(fā)明的各種更改、變化、和等同物由權(quán)利要求書(shū)的內(nèi)容涵蓋。
附圖標(biāo)記說(shuō)明10面發(fā)射激光器12光檢測(cè)器14金屬膜16、18、20衍射光柵19透鏡22套管100光收發(fā)機(jī)110透明襯底120凹部
權(quán)利要求
1.一種光收發(fā)機(jī)，包括分光裝置、光發(fā)射器和光接收器，分別設(shè)置在雙向傳遞信號(hào)光的光信號(hào)通路的一端，與該光信號(hào)通路的一端出射的信號(hào)光的光軸基本上呈正交的面內(nèi)；所述分光裝置在改變由所述光信號(hào)通路的一端出射的所述信號(hào)光的方向后導(dǎo)入所述光接收器的同時(shí)，將由所述光發(fā)射器出射的信號(hào)光導(dǎo)入所述光信號(hào)通路的一端。
2.一種光收發(fā)機(jī)，包括分光裝置、光發(fā)射器和光接收器，分別設(shè)置在使波長(zhǎng)不同的多個(gè)信號(hào)光雙向傳遞的光信號(hào)通路的一端，相對(duì)于該光信號(hào)通路的一端出射的信號(hào)光的光軸基本上呈正交的面內(nèi)；所述分光裝置將所述光信號(hào)通路的一端出射的所述信號(hào)光作為接收光，按照該接收光的波長(zhǎng)改變其光軸的方向后導(dǎo)入所述光接收器，同時(shí)，將所述光發(fā)射器出射的信號(hào)光作為發(fā)射光導(dǎo)入所述光信號(hào)通路的一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述分光裝置、光發(fā)射器和光接收器分別位于不同的正交面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述分光裝置、光發(fā)射器和光接收器分別由透明襯底支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述分光裝置是包括衍射光柵，對(duì)應(yīng)入射光的波長(zhǎng)改變出射光光軸角度的角色散光分支電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光收發(fā)機(jī)，其中，對(duì)于所述衍射光柵，若設(shè)光柵深度為d，設(shè)衍射光柵的材料的折射率為n，設(shè)所述發(fā)射光與所述接收光的波長(zhǎng)中較小一方的波長(zhǎng)為λ1，較大一方的波長(zhǎng)為λ2，則所述光柵的深度d滿足以下關(guān)系式λ1/(n一1)＜d＜λ2/(n-1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述衍射光柵還具有聚光功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述分光裝置是包括棱鏡，對(duì)應(yīng)入射光的波長(zhǎng)改變出射光光軸角度的角色散光分支電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一所述的光收發(fā)機(jī)，還包括第一偏轉(zhuǎn)裝置，用于改變從所述光發(fā)射器輸出的信號(hào)光的方向，將其導(dǎo)入所述分光裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述第一偏轉(zhuǎn)裝置是包括衍射光柵、對(duì)應(yīng)入射光的波長(zhǎng)改變出射光光軸角度的角色散光分支電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述第一偏轉(zhuǎn)裝置被配置在與所述分光裝置的配置面基本上平行的面內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述第一偏轉(zhuǎn)裝置由透明襯底支撐。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一所述的光收發(fā)機(jī)，還包括第二偏轉(zhuǎn)裝置，用于改變從所述分光裝置輸出的信號(hào)光的方向后，將其導(dǎo)入所述光接收器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述第二偏轉(zhuǎn)裝置是包括衍射光柵或透鏡，對(duì)應(yīng)入射光的波長(zhǎng)改變出射光光軸角度的角色散光分支電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述第二偏轉(zhuǎn)裝置還具有聚光功能。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述第二偏轉(zhuǎn)裝置被配置在與所述分光裝置的配置面基本上平行的面內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任一所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述第二偏轉(zhuǎn)裝置由透明襯底支撐。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中任一所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述第一及第二偏轉(zhuǎn)裝置被配置在同一面內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述第二偏轉(zhuǎn)裝置是反射型衍射光柵，其反射所述分光裝置輸出的所述信號(hào)光，將其導(dǎo)入所述光接收器。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一所述的光收發(fā)機(jī)，其中還包括聚光裝置，其將所述光信號(hào)通路一端出射的信號(hào)光作為基本上平行的光線，并導(dǎo)入所述分光裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述聚光裝置為透鏡。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一所述的光收發(fā)機(jī)，還包括串音防止裝置，其被配置在所述光發(fā)射器與所述光接收器之間，用于防止相互間信號(hào)泄漏。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述分光裝置以及所述串音防止裝置均位于與所述光信號(hào)通路一端出射的光的光軸相垂直的面內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述分光裝置以及所述串音防止裝置分別由透明襯底支撐。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光收發(fā)機(jī)，其中，所述串音防止裝置是在透明襯底上形成的導(dǎo)電膜。
26.一種光收發(fā)機(jī)的制造方法，其中所述光收發(fā)機(jī)包括光發(fā)射器和光接收器，以及對(duì)應(yīng)入射光的波長(zhǎng)改變其出射光光軸方向的分光裝置，所述光收發(fā)機(jī)被設(shè)置在雙向傳遞不同波長(zhǎng)的多個(gè)信號(hào)光的光信號(hào)通路的一端用于收發(fā)信息，所述光收發(fā)機(jī)的制造方法包括襯底組裝步驟，把形成多個(gè)所述分光裝置的第一透明襯底，形成多個(gè)所述光接收器的第二透明襯底，以及形成多個(gè)所述光發(fā)射器的第三透明襯底重疊組裝在一起；以及襯底切割步驟，將組裝后的所述第一至第三的透明襯底，按照每一塊區(qū)域各包括一個(gè)所述分光裝置、所述光接收器、以及所述光發(fā)射器的方法進(jìn)行切割，將其分割成多個(gè)子襯底。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光收發(fā)機(jī)的制造方法，其中，所述第一透明襯底上形成的分光裝置是衍射光柵。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光收發(fā)機(jī)的制造方法，其中，所述襯底組裝步驟是將各個(gè)襯底相互間粘合并組裝在一起的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠簡(jiǎn)化制造工藝的光收發(fā)機(jī)。光收發(fā)機(jī)(100)是由各種透明襯底呈層狀粘貼組合在一起構(gòu)成的，其包括安裝面發(fā)射激光器(10)的透明襯底(110)、安裝光檢測(cè)器(12)的透明襯底(111)、形成衍射光柵(16)和(20)的透明襯底(112)、以及形成衍射光柵(18)的透明襯底(113)。從面發(fā)射激光器(10)出射的信號(hào)光通過(guò)衍射光柵(16)進(jìn)入衍射光柵(18)，由衍射光柵(18)進(jìn)行聚光，并入射到與套管(22)連接的光纖(200)。與套管(22)連接的光纖(200)處出射的信號(hào)光通過(guò)衍射光柵(18)進(jìn)入衍射光柵(20)，由衍射光柵(20)聚光，入射光檢測(cè)器(12)。
文檔編號(hào)G02B6/42GK1467927SQ03123708
公開(kāi)日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月12日
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