專利名稱：用于雙向光通信的光學(xué)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于雙向光通信的光學(xué)部件，該雙向光通信通過單根光纖發(fā)送和接收光波信號(hào)，更具體的，涉及一種相對(duì)光纖的任一端面設(shè)置的光學(xué)部件，以將自光纖接收的光引導(dǎo)到一個(gè)光接收元件，并將自光發(fā)射元件發(fā)射的光發(fā)射到光纖端面內(nèi)。
背景技術(shù)：
圖16示意性示出這種光學(xué)部件的一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例，同時(shí)示出一光纖，一光發(fā)射元件和一光接收元件。在該實(shí)例中，光學(xué)部件由一棱鏡11和兩會(huì)聚透鏡12和13組成，光波信號(hào)穿過這些元件發(fā)送和接收。
棱鏡11的截面是正三角形的，并且光纖14設(shè)置成其端面正對(duì)棱鏡11其間形成直角的兩表面中的第一表面11a，而光接收元件15設(shè)置成正對(duì)棱鏡11的第二表面11b，同時(shí)透鏡12設(shè)置在它們中間。在棱鏡11第三表面11c的外側(cè)，也就是棱鏡斜邊側(cè)，在透鏡13之后設(shè)有光發(fā)射元件16。
光接收元件15和光發(fā)射元件16分別由透明樹脂密封在鉛制支架(leadframe)上。在圖16中，附圖標(biāo)記17表示鉛制支架，18表示密封樹脂。光發(fā)射元件16例如是激光二極管(LD)或發(fā)光二極管(LED)，而光接收元件15例如是光電二極管(PD)。
在上述這種設(shè)置下，從光纖14端面射出的接收光21通過表面11a進(jìn)入棱鏡11，然后被表面11c反射到側(cè)表面11b，并且通過透鏡12聚焦到光接收元件15上。另一方面，從光發(fā)射元件16發(fā)出的發(fā)射光22被透鏡13會(huì)聚，然后通過表面11c進(jìn)入棱鏡11并行進(jìn)至表面11a，從那里射入光纖14的端面內(nèi)。
如上所述，根據(jù)圖16所示的傳統(tǒng)設(shè)置，光路被限定用于透射或反射，這取決于棱鏡11的第三表面(斜邊)11c透射或是反射入射到其上的光；圖16中的陰影區(qū)域是透射和接收所共享的。
因此，現(xiàn)有技術(shù)存在串?dāng)_現(xiàn)象，即棱鏡11或發(fā)射光22中的雜散光被棱鏡11的第一表面(孔徑)11a以及光纖14的端面反射到圖17中所示的接收面，并入射到光接收元件15。從性能的角度來說，串?dāng)_的大小成為焦點(diǎn)。
此外，因?yàn)殍b于提供提高的耦合效率而采用兩個(gè)透鏡12和13，所以現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)例的組件數(shù)量很大并從而昂貴，笨重且難以微型化。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于雙向光通信的光學(xué)部件，該光學(xué)部件抑制了串?dāng)_并且高效，小型和便宜。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于雙向光通信的光學(xué)部件，它通過單根光纖上進(jìn)行發(fā)送和接收，所述光學(xué)部件包括會(huì)聚裝置，用于把從所述光纖來的接收的光會(huì)聚到光接收元件上；和光導(dǎo)裝置，其鄰近所述會(huì)聚裝置設(shè)置，用于把自光發(fā)射元件發(fā)射的發(fā)送光發(fā)射入所述光纖中；其中，專門用于把來自所述光導(dǎo)的所述發(fā)送光發(fā)射到所述光纖的區(qū)域鄰近所述會(huì)聚裝置的其上入射從所述光纖入射的所述接收光的區(qū)域形成。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明光學(xué)部件的實(shí)施例的前視圖；圖1B是其側(cè)視圖；圖1C是其底視圖；圖2A是示出光如何通過圖1的光學(xué)部件而發(fā)送的示意圖；圖2B是示出光如何通過圖1的光學(xué)部件而接收的示意圖；圖3是在圖1光學(xué)部件中通過光導(dǎo)的孔徑發(fā)射的發(fā)送光自光纖端面反射所沿方向的解釋圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明光學(xué)部件另一實(shí)施例的前視圖；圖4B是其側(cè)視圖；圖4C是其底視圖；圖5A是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)部件再一個(gè)實(shí)施例的前視圖；圖5B是其側(cè)視圖；圖5C是其底視圖；圖6A是示出光如何通過圖5的光學(xué)部件而發(fā)送的示意圖；
圖6B是示出光如何通過圖5的光學(xué)部件而接收的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明光學(xué)部件再一實(shí)施例的前視圖；圖8A是根據(jù)本發(fā)明光學(xué)部件再一實(shí)施例的前視圖；圖8B是其側(cè)視圖；圖8C是其底視圖；圖9A是根據(jù)本發(fā)明光學(xué)部件再一實(shí)施例的前視圖；圖9B是其側(cè)視圖；圖9C是其底視圖；圖10A是示出光如何通過圖9的光學(xué)部件而發(fā)送的示意圖；圖10B是示出光如何通過圖9的光學(xué)部件而接收的示意圖；圖11A是根據(jù)本發(fā)明光學(xué)部件再一實(shí)施例的前視圖；圖11B是其側(cè)視圖；圖11C是其底視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明光學(xué)部件再一實(shí)施例的前視圖；圖13A是示出光如何通過圖11的光學(xué)部件而發(fā)送的示意圖；圖13B是示出光如何通過圖11的光學(xué)部件而接收的示意圖；圖14A是根據(jù)本發(fā)明光學(xué)部件又一實(shí)施例的前視圖；圖14B是其側(cè)視圖；圖14C是其底視圖；圖15是示出圖9中光學(xué)部件如何結(jié)合進(jìn)光纖連接器中的底視圖；圖16是示出光如何通過傳統(tǒng)光學(xué)部件(由一棱鏡和兩個(gè)透鏡組成)發(fā)送和接收的示意圖；圖17是示出發(fā)送光的反射光如何泄漏到圖16光學(xué)部件接收側(cè)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A至圖1C示意性示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，用于雙向光通信以在單根光纖上進(jìn)行發(fā)送和接收的光學(xué)部件30包括一透鏡43，通過該透鏡，從光纖端面射出的接收光聚焦或會(huì)聚到一光接收元件上；和一光導(dǎo)33(如陰影所示)，其折射率大于透鏡43的折射率，并且其一端部嵌入透鏡43中。
在本實(shí)施例中，光導(dǎo)33大體上是梯形元件，例如具有一大約45°的傾斜部分33W。光導(dǎo)33位于與光纖端面相對(duì)設(shè)置的透鏡43孔徑的直徑上。光導(dǎo)33由嵌入部分33-1和從透鏡43徑向向外延伸的部分33-2組成，該嵌入部分33-1包括斜邊33a和傾斜部分33W的邊緣部分，它們被嵌入棱鏡43中。在本例中，光導(dǎo)33設(shè)置在透鏡43的一半徑上，且傾斜部分33W的尖端保持在透鏡43的光軸Ox附近。
光導(dǎo)33的嵌入部分33-1的傾斜面以45°或更小的角度傾斜于透鏡43的光軸Ox，形成一反射面33a，并且延伸部分33-2從嵌入部分33-1沿棱鏡43徑向向外延伸。為了使入射光在反射面33a全反射，在其上入射的角度選擇成小于臨界角，該臨界角取決于透鏡43和光導(dǎo)33的折射率。
本例中，光導(dǎo)33如圖1所示整體上是梯形的。相對(duì)光纖端面的延伸部分33-2的表面(孔徑)33b位于與透鏡43的光軸Ox垂直并且包含延伸部分33-2在透鏡43的光軸Ox上的頂點(diǎn)的平面內(nèi)。延伸部分33-2的端面33c保持與透鏡43的光軸Ox平行。
透鏡43和光導(dǎo)33由高透明度(透光度)的低成本樹脂制成(如丙烯，聚碳酸酯，非晶聚烯烴)制成。在這種情況下，透鏡43和光導(dǎo)33也可以通過雙色注模而模制成一體，但它們也可以用普通光學(xué)玻璃模制成一體。
圖2A和圖2B示出光如何通過光學(xué)部件30發(fā)送和接收。光發(fā)射元件16設(shè)置為正對(duì)光導(dǎo)33的延伸端面33c，也就是，在本例中光發(fā)射元件16和光接收元件15彼此垂直設(shè)置。光纖14和透鏡43共軸對(duì)準(zhǔn)。
如圖2所示，從光發(fā)射元件16發(fā)出的發(fā)送光22通過光導(dǎo)33的端面進(jìn)入光導(dǎo)33，并且經(jīng)反射面33a反射到表面(孔徑)33b，且從那里射入光纖14的端面。為了使反射面33a更好地實(shí)現(xiàn)全反射，光導(dǎo)用折射率大于透鏡43的材料制成，并且其相對(duì)于光軸Ox的傾斜角設(shè)置為45°或更小。
另一方面，如圖2B中所示，從光纖14的端面射出的接收光12通過透鏡43聚焦或會(huì)聚到光接收元件15上。如同圖16所示現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)例情況，在本例中，光發(fā)射元件16和光接收元件15利用密封樹脂18密封在鉛制支架17上。
具有上述結(jié)構(gòu)的光學(xué)部件30通過光導(dǎo)33將發(fā)送光22引導(dǎo)到光纖的端面上，即，光導(dǎo)33中不具有如圖16中現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例那樣的發(fā)送光/接收光共享區(qū)域，取而代之的是光導(dǎo)33構(gòu)成了一條專用于發(fā)送的光路。并且經(jīng)光纖14的端面或光導(dǎo)33的孔徑33b反射的發(fā)送光22僅沿圖3所示的光導(dǎo)33的方向返回。
于是，光學(xué)部件30確保了發(fā)送光的發(fā)射而不會(huì)使反射光或雜散光泄漏到接收側(cè)，從而使由于發(fā)送光22射到光接收元件15上而產(chǎn)生的串?dāng)_銳減。
此外，專門用于發(fā)送的光路的提供允許減少發(fā)送側(cè)的孔徑面積-這允許拓寬接收側(cè)的孔徑，因此相應(yīng)的提供了提高的接收效率。
此外，因?yàn)榘l(fā)送光22通過將發(fā)送側(cè)的孔徑面積減少到很小的點(diǎn)尺寸以便射入光纖14來聚焦，所以用于發(fā)送和接收的有效孔徑面積不受光纖14的偏心率的影響，從而可抑制發(fā)送光和接收光量的變化。
與圖16現(xiàn)有技術(shù)實(shí)例中由棱鏡11和兩個(gè)透鏡12和13組成的三元件部件從而分別形成發(fā)散部件和會(huì)聚部件相反，本實(shí)施例的光學(xué)部件30是一單結(jié)構(gòu)部件，從而可以相應(yīng)地微型化和更便宜。
圖4A至圖4C示意性示出光學(xué)部件30的另一實(shí)施例，它改變了光導(dǎo)33的形狀以獲得進(jìn)一步改進(jìn)的性能。在本實(shí)施例中，光導(dǎo)33的反射面33a是凹形彎曲的；相對(duì)光發(fā)射元件16設(shè)置的光導(dǎo)33的端面33c凸形彎曲；會(huì)聚透鏡33B整體形成在與光纖14的端面相對(duì)設(shè)置的孔徑33b上；并且延伸部分33-2的從透鏡43徑向向外延伸的那部分朝向其端面33c逐漸變寬。
通過光導(dǎo)33的這種結(jié)構(gòu)，入射到端面33c上的發(fā)送光束自凹形彎曲的反射面33a反射，并且通過會(huì)聚透鏡43聚焦為足以小于光纖14(見圖2A)數(shù)值孔徑(NA)的點(diǎn)，以便射入其端面。
雖然在上面的實(shí)施例中光發(fā)射元件16和光接收元件15彼此垂直設(shè)置，但通過使用如下描述的光學(xué)部件它們可以設(shè)置成相對(duì)關(guān)系。
圖5A至圖5C描繪的光學(xué)部件30的結(jié)構(gòu)，其可使光發(fā)射元件16和光接收元件15彼此相對(duì)設(shè)置。在本例中，透鏡43、棱鏡42以及會(huì)聚透鏡44整合為一復(fù)合光學(xué)元件45。光導(dǎo)33設(shè)置為其一端部嵌入透鏡43。
棱鏡42用于將來自光纖14(見圖6)的接收光21沿與入射方向不同的方向引導(dǎo)，也就是，沿著與入射光的光軸基本垂直并且與光發(fā)射元件16相對(duì)的方向。在本例中，棱鏡42的截面是直角三角形，而光纖14設(shè)置為其端面與棱鏡42中其間形成直角的兩表面中的第一表面42a相對(duì)，并且光接收元件15設(shè)置為與棱鏡42的第二表面42b相對(duì)。第一和第二會(huì)聚透鏡43和44分別與第一和第二表面42a和42b整體形成。棱鏡42的傾斜的第三表面42c在其內(nèi)部形成反射表面。
在本例中，光導(dǎo)33具有與圖4中所示的光導(dǎo)33相同的結(jié)構(gòu)，并且位于會(huì)聚透鏡43孔徑的與光纖端面相對(duì)的一半徑上，從而光導(dǎo)33從透鏡43的中心延伸并且向外凸出于棱鏡42的表面42a和42c相交的一邊42d。
光導(dǎo)33具有比接收復(fù)合光學(xué)元件45更大的折射率，并且其延伸部分33-2從嵌入部分33-1延伸且凸出于棱鏡42的邊42d之外。反射面33a相對(duì)于會(huì)聚透鏡43的光軸傾斜。
圖6A和圖6B示出光如何通過本實(shí)施例的光學(xué)部件30發(fā)送和接收。光接收元件15相對(duì)于整體形成在棱鏡42的表面42b上的會(huì)聚透鏡44設(shè)置，也就是，光接收元件15設(shè)置成與光發(fā)射元件16平行但相對(duì)，該光發(fā)射元件16相對(duì)于光導(dǎo)33的延伸端面33c設(shè)置。光纖14和會(huì)聚透鏡43彼此共軸設(shè)置。
如圖6A所示，從光發(fā)射元件16發(fā)出并且進(jìn)入光導(dǎo)33的發(fā)送光22經(jīng)凹形彎曲的反射面33a反射到光纖14的端面。
另一方面，如圖6B所示，從光纖14的端面發(fā)出的接收光21經(jīng)會(huì)聚透鏡43會(huì)聚，并且通過表面(孔徑)42a射入棱鏡42，而入射光從表面42c反射到表面42b上且經(jīng)會(huì)聚透鏡44聚焦到光接收元件15上。
如上所述，圖5和6所示的實(shí)施例中，光學(xué)部件30反射接收光以用來入射到光接收元件15上。這種功能結(jié)構(gòu)允許光發(fā)射元件16和光接收元件15設(shè)置成相對(duì)關(guān)系。順便提及，本實(shí)施例的光學(xué)部件30也可由與圖2的光學(xué)部件相同的材料制成。
圖7示意性示出圖5的光學(xué)部件30的改進(jìn)形式，其中棱鏡42的傾斜面42c是凹形彎曲的。這種結(jié)構(gòu)進(jìn)一步穩(wěn)定接收光21的聚焦。棱鏡42中的凹面42c可通過在棱鏡42的傾斜面外側(cè)形成凸透鏡來獲得。
在上述參照?qǐng)D1至圖7的光學(xué)部件30中，光導(dǎo)33設(shè)置在透鏡43孔徑的一個(gè)半徑上，也就是，位于會(huì)聚透鏡43的光軸一側(cè)的光導(dǎo)33的頂點(diǎn)與該會(huì)聚透鏡的中心對(duì)準(zhǔn)，但是光導(dǎo)33的頂點(diǎn)也可以設(shè)置為稍微向前或向后偏離透鏡43的中心。
雖然在上文中光導(dǎo)部分地嵌入接收光路(接收部分)中以形成專門用于發(fā)送的光路，但是接收部分(形成接收光路)和發(fā)送部分(形成發(fā)送光路)可以整合為用于雙路光通信系統(tǒng)的光學(xué)部件。
圖8A至圖8C示意性示出此光學(xué)部件的一個(gè)實(shí)施例。在本實(shí)施例中，光學(xué)部件30是保留光軸Ox的半球形透鏡半部43和由棱鏡形成的光導(dǎo)33的整體結(jié)構(gòu)。
光導(dǎo)33是通過平行于對(duì)邊切除一截面為直角三角形的棱鏡的一個(gè)銳角部分而形成的梯形元件，并且該梯形光導(dǎo)將其切除部分一體連接到透鏡半部43的平面部分43a上。
在上述結(jié)構(gòu)的光學(xué)部件30中，透鏡半部43提供一接收光路，在該接收光路中從光纖端面發(fā)出的接收光通過透鏡半部43聚焦到光接收元件上，而形成光導(dǎo)33的棱鏡提供發(fā)送光路。
光發(fā)射元件相對(duì)于光導(dǎo)33的與切除部分相對(duì)的第一表面33c設(shè)置，該切除部分連接到透鏡半部43，并與表面33c垂直的第二表面33b與光纖端面正對(duì)且與透鏡半部43成并排關(guān)系；也就是，第二表面33b形成孔徑。第三表面(傾斜面)33a起反射面的作用。
通過表面33c進(jìn)入光導(dǎo)33的發(fā)送光經(jīng)傾斜表面33a反射而通過表面33b進(jìn)入光纖端面。表面33a傾斜成能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)送光全發(fā)射的角度。
本實(shí)施例的光學(xué)部件30同樣由高透明度(透光度)的低成本樹脂制成，如丙烯，聚碳酸酯，非晶聚烯烴。
圖9A至9C示意性示出圖8的光學(xué)部件30的改進(jìn)形式，其改變了接收側(cè)部分的形狀并且目的在于提高發(fā)送側(cè)的性能。在本例中，在接收側(cè)部分上，會(huì)聚透鏡43和44與盒狀(box-shaped)塊42的相對(duì)側(cè)面一體形成，同時(shí)保持透鏡43和44的光軸對(duì)準(zhǔn)。在發(fā)送側(cè)部分上，會(huì)聚透鏡33B和33D分別與棱柱形光導(dǎo)33的表面33c和33b一體形成，并且反射面33a是凹形彎曲的。
如上所述，通過將會(huì)聚透鏡33B和33D與棱柱形光導(dǎo)33及凹形彎曲的反射面一體成形，能夠?qū)l(fā)送光垂直于光纖端面而射入光纖中，同時(shí)將光束聚焦為足以小于光纖數(shù)值孔徑(NA)的點(diǎn)。
圖10A和圖10B示意性示出光如何通過圖9所示的光學(xué)部件發(fā)送和接收。光發(fā)射元件16相對(duì)于從棱柱形光導(dǎo)33的表面33c突出的會(huì)聚透鏡33B設(shè)置，而光接收元件15位于與會(huì)聚透鏡43和44共同的光軸Ox上。順便提及，光纖14的光軸Ox與會(huì)聚透鏡43和44的光軸對(duì)準(zhǔn)。
如圖10A所示，從光發(fā)射元件16發(fā)射的發(fā)送光22由會(huì)聚透鏡33D會(huì)聚，然后射入棱柱形光導(dǎo)33，然后經(jīng)凹形彎曲的反射面33a反射到表面33b，并由會(huì)聚透鏡33B會(huì)聚，射入光纖14。
另一方面，從光纖14的端面射出的接收光21通過在塊42兩側(cè)的會(huì)聚透鏡43和44聚焦到光接收元件15上。
通過圖9中所示結(jié)構(gòu)的光學(xué)部件30，發(fā)送光路和接收光路基本上彼此分開，并且由在光纖14的端面或會(huì)聚透鏡33B的孔徑處的發(fā)送光或雜散光反射而引起的串?dāng)_的發(fā)生頻率稍高于例如圖4中所示的光學(xué)部件30的情況，但比現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)例的情況低。
在本例中，接收光路(接收側(cè))和發(fā)送光路(發(fā)送側(cè))由同種材料模制為一體-這與具有前述結(jié)構(gòu)的光學(xué)部件相比可以減少制造成本，該前述結(jié)構(gòu)使光導(dǎo)部分地嵌入折射率不同于該光導(dǎo)的透鏡中。
圖11A至圖11C示意性示出接收側(cè)部分和發(fā)送側(cè)部分由同一材料模制為一體的光學(xué)部件30的一個(gè)改進(jìn)形式。本例的光學(xué)部件設(shè)計(jì)成使光發(fā)射元件16和光接收元件15彼此相對(duì)設(shè)置。為了這個(gè)目的，棱柱形光導(dǎo)裝置33和用于接收光路的棱鏡42整合到截面為五邊形的棱鏡40中。
棱鏡42的第一表面42a及與其相鄰的第二表面42b彼此垂直，而表面42a和棱柱形光導(dǎo)33的表面33b相互齊平，并且光導(dǎo)33的表面33b和表面33c彼此垂直。截面為五邊形的棱鏡40具有一凹面輪廓，該凹面由分別與表面42b和33c成銳角的剩余兩表面42d和33a構(gòu)成。如圖11B所示，在表面42d和33a相交處形成的角或傾斜部分42f接近表面42a。
棱鏡40由圖11B中的角42f的之上的一部分形成接收光路，而由角42f的之下的一部分形成發(fā)送光路。從光纖入射的光束射到圍繞光軸Ox的透鏡43和44上。光軸Ox代表光纖光軸的位置(未示出)。光軸Ox比角42f進(jìn)一步移向棱鏡42的內(nèi)部。因此，由來自光纖的入射光照射的接收側(cè)透鏡43的表面積大于由入射光照射的發(fā)送側(cè)透鏡33B的表面積-這被用來減少入射光的損耗。通過確定光軸Ox與透鏡33B和43的位置關(guān)系，從而使入射光束可以如上所述同時(shí)射到兩透鏡上。來自光發(fā)射元件的發(fā)送光也可以經(jīng)透鏡33B射入光纖，而沒有發(fā)送光泄漏到光接收元件側(cè)。此外，從光纖平行于光軸Ox入射到透鏡33B上的光經(jīng)棱鏡33發(fā)射到光接收元件側(cè)并且變?yōu)閾p耗，但沒有串?dāng)_發(fā)生。
上述結(jié)構(gòu)的棱鏡40具有兩個(gè)會(huì)聚透鏡43和33B，它們與光纖端面相對(duì)的表面42a一體形成。會(huì)聚透鏡43和33B局部切除，并且通過它們的切除部分連接在一起。此外，會(huì)聚透鏡44和33D也分別與表面42b和33c一體形成，并且作為反射表面的內(nèi)表面42d和33a是凹形彎曲的。
雖然本實(shí)施例的光學(xué)部件30具有上述結(jié)構(gòu)，其中截面為五邊形的棱鏡40與會(huì)聚透鏡43，44，33B和33D一體形成并且內(nèi)表面42d和33a是凹面彎曲的，但是內(nèi)表面42d和33a也可以如圖12所示做成例如平面狀。
圖13A和圖13B示意性示出光如何通過圖11所示的光學(xué)部件發(fā)送和接收。光發(fā)射元件16相對(duì)于突出地設(shè)置在棱鏡40的表面33c上的會(huì)聚透鏡33D設(shè)置，并且光接收元件15相對(duì)于突出地設(shè)置在棱鏡40的表面42b的會(huì)聚透鏡44設(shè)置；從而，光發(fā)射元件16和光接收元件15設(shè)置為平行且相對(duì)關(guān)系。光纖14的光軸Ox與棱鏡40表面42a上的接收側(cè)的會(huì)聚透鏡43的光軸對(duì)準(zhǔn)。
如圖13A所示，從光發(fā)射元件16發(fā)射的發(fā)送光22經(jīng)會(huì)聚透鏡33D射入棱鏡40，然后經(jīng)凹形彎曲的反射面33a反射到表面33，并且經(jīng)會(huì)聚透鏡33B射到光纖14的端面。
另一方面，如圖13B所示，從光纖端面射出的接收光經(jīng)會(huì)聚透鏡43入射到棱鏡40上，然后經(jīng)凹形彎曲的反射面42d反射到表面42b，并且經(jīng)會(huì)聚透鏡44聚焦到光接收元件15上。
如上所述，本實(shí)施例的光學(xué)部件30利用棱鏡40中限定凹面以形成角或傾斜部分42f的傾斜面42d和33a作為反射面，由此可以隔離發(fā)送光路和接收光路，并使光發(fā)射元件16和光接收元件15相對(duì)設(shè)置。
圖14示出了圖11的光學(xué)部件30的一個(gè)結(jié)構(gòu)簡化模型。圖11實(shí)施例中棱鏡40的表面42a上的兩會(huì)聚透鏡43和33B由一個(gè)會(huì)聚透鏡43B代替，該會(huì)聚透鏡43B包括對(duì)稱的透鏡半部，其一形成接收光路而另一形成發(fā)送光路。
這種結(jié)構(gòu)使光學(xué)部件的制造容易，并且便于與光發(fā)射元件以及接收元件的裝配，因?yàn)閷?duì)于它們的放置位置沒有特殊限制。
通過實(shí)例，圖15示意性示出本發(fā)明的光學(xué)部件如何安裝在用于光電轉(zhuǎn)換裝置的單導(dǎo)線光纖連接器71上。在本實(shí)例中，圖9實(shí)施例的光學(xué)部件30結(jié)合到連接器中。附圖標(biāo)記32表示用于容納光纖插頭的套管。
如圖15所示，光學(xué)部件30尺寸小，并因此它適于結(jié)合到這樣的連接器71中。
在該結(jié)構(gòu)的光學(xué)部件中，其中專門用于發(fā)送的光導(dǎo)局部嵌入接收側(cè)部分，而例如發(fā)送側(cè)部分和接收側(cè)部分之間形成微小空隙結(jié)構(gòu)代替增加光導(dǎo)的折射率，也產(chǎn)生同樣的效果。
發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)榘l(fā)送光路和接收光路彼此分離所以發(fā)送光可以發(fā)射而不泄漏到接收側(cè)部分，所以可以減少串?dāng)_的發(fā)生；從而，有可能獲得用于雙向光通信系統(tǒng)的高效，高性能的光學(xué)部件。
此外，不同于圖16的現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)例，其中用兩個(gè)透鏡分別與棱鏡形成獨(dú)立的發(fā)散和會(huì)聚部分，本發(fā)明的光學(xué)部件形成一體化結(jié)構(gòu)，從而小巧且低成本。
權(quán)利要求
1.一種用于雙向光通信中的光學(xué)部件，該雙向光通信在單根光纖上進(jìn)行光發(fā)送和接收，該光學(xué)部件包含會(huì)聚裝置，用于將來自所述光纖的光會(huì)聚到一光接收元件上；和光導(dǎo)裝置，設(shè)置鄰近所述會(huì)聚裝置，用于將來自一光發(fā)射元件的發(fā)送光射入所述光纖中；其于，專門用于將來自所述光導(dǎo)裝置的所述發(fā)送光發(fā)射到所述光纖的區(qū)域鄰近所述會(huì)聚裝置中其上入射從所述光纖入射的所述接收光的區(qū)域而形成。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件，其中，所述會(huì)聚裝置包括相對(duì)于所述光纖的端面設(shè)置的會(huì)聚透鏡，而所述光導(dǎo)裝置包括折射率大于所述會(huì)聚透鏡的折射率的光導(dǎo)，并且該光導(dǎo)在其下端部嵌入與所述光纖端面相對(duì)的所述會(huì)聚透鏡的孔徑的直徑處；所述光導(dǎo)包括一嵌入所述會(huì)聚透鏡的部分，所述嵌入部分的底部形成一相對(duì)于所述會(huì)聚透鏡的光軸傾斜的反射面，所述光導(dǎo)還包括從所述嵌入部分徑向向所述會(huì)聚透鏡之外延伸的一部分，從所述延伸部分的端面入射的所述發(fā)送光經(jīng)所述反射面反射，且穿過所述專門的發(fā)射區(qū)域而射入所述光纖端面。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)部件，其中，所述反射面，所述延伸部分的端面以及所述光導(dǎo)中相對(duì)于所述光纖端面設(shè)置的所述延伸部分的表面中的至少一個(gè)是球形的。
4.如權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)部件，其中，所述光導(dǎo)裝置的所述延伸部分中位于所述會(huì)聚透鏡外部的那部分沿所述會(huì)聚透鏡的直徑方向朝所述端面逐漸變寬。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件，其中，所述會(huì)聚裝置包括一五邊形截面棱鏡，其具有相對(duì)于所述光纖端面的第一表面，相對(duì)于所述光接收元件的第二表面，和用于將入射到其上的所述接收光經(jīng)所述第一表面反射向所述第二表面的第三表面；以及第一和第二會(huì)聚透鏡，它們分別一體成形在所述棱鏡的所述第一和第二表面上；所述光導(dǎo)元件包括在所述第一會(huì)聚透鏡的孔徑的直徑上、嵌入所述會(huì)聚透鏡的光導(dǎo)，該光導(dǎo)沿所述第一和第三表面相交的邊的方向上與所述光纖端面相對(duì)；并且所述光導(dǎo)包括一嵌入部分，該嵌入部分的底部形成相對(duì)于所述第一會(huì)聚透鏡的光軸傾斜的反射面；以及從所述嵌入部分向所述邊外部延伸的一部分，所述光導(dǎo)的折射率大于所述接收光的入射區(qū)域的折射率，所述光導(dǎo)具有如下結(jié)構(gòu)，其中從所述延伸部分的端面入射的所述發(fā)送光經(jīng)所述反射面反射并通過所述專門的發(fā)射區(qū)域射入所述光纖的端面。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)部件，其中，所述反射面，所述延伸部分的所述端面以及所述光導(dǎo)的與所述光纖端面相對(duì)設(shè)置的所述延伸部分的表面中的至少一個(gè)是球形。
7.如權(quán)利要求5或6所述的光學(xué)部件，其中，所述光導(dǎo)的所述延伸部分從所述邊緣向外逐漸變寬。
8.如權(quán)利要求5或6所述的光學(xué)部件，其中，所述第三表面是球形。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件，其中，所述會(huì)聚裝置具有透鏡半部，該透鏡半部具有將透鏡沿平行于其光軸的一個(gè)平面切除的結(jié)構(gòu)；所述光導(dǎo)裝置具有在切割面與所述透鏡半部一體成形的發(fā)送棱鏡；所述發(fā)送棱鏡具有第一表面，該第一表面相對(duì)于連接到所述透鏡半部的所述切割面的表面相對(duì)，且其上入射所述發(fā)送光；相對(duì)于所述光纖端面的第二表面；以及第三表面，用于將自所述第一表面入射其上的所述發(fā)送光反射到所述第二表面；以及所述透鏡半部將來自所述光纖的所述接收光會(huì)聚到所述光接收元件上。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)部件，其中，所述會(huì)聚裝置包括與接收光發(fā)射表面一體成形的盒狀塊以及與所述盒狀塊中與所述透鏡半部相對(duì)的表面一體成形的會(huì)聚透鏡。
11.如權(quán)利要求9或10所述的光學(xué)部件，其中，會(huì)聚透鏡分別與所述發(fā)送棱鏡的所述第一和第二表面一體成形。
12.如權(quán)利要求9或10所述的光學(xué)部件，其中，所述第三表面是凹形彎曲的。
13.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)部件，其中，所述會(huì)聚裝置包括一接收棱鏡，該接收棱鏡與所述透鏡半部的光發(fā)射表面一體成形，并且與所述發(fā)送棱鏡整體成形；以及一接收會(huì)聚透鏡，用于將來自所述接收棱鏡的光會(huì)聚到所述光接收元件上；以及所述接收棱鏡具有相對(duì)于所述光纖端面的所述第二表面；連接所述第二表面并相對(duì)于所述光接收元件的第四表面，以及用于將從所述第二表面入射的光反射到所述第四表面的第五表面，所述發(fā)送棱鏡和所述接收棱鏡一體成形為五邊形截面的一塊棱鏡。
14.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)部件，其中，用于會(huì)聚所述接收的會(huì)聚透鏡接收分別與所述第一表面和第二表面一體成形。
15.如權(quán)利要求13或14所述的光學(xué)部件，其中，所述第三和第四表面在所述發(fā)送和接收棱鏡中分別是凹形彎曲的。
16.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)部件，其中，用于將所述接收光會(huì)聚到所述第二表面的所述會(huì)聚透鏡和用于將所述發(fā)送光會(huì)聚到所述第二表面的所述會(huì)聚透鏡是由單個(gè)透鏡形成；所述第三和第五表面都是凹形彎曲的；并且所述接收光通過的所述棱鏡的一個(gè)半部和所述發(fā)送光通過的另一半部形成為對(duì)稱關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于雙向光通信中的光學(xué)部件，其中光導(dǎo)(43)在透鏡孔徑的直徑上局部嵌入透鏡(43)，透鏡(43)將從光纖端面入射的接收光會(huì)聚到光接收元件(15)上，并且光導(dǎo)(33)的折射率大于透鏡(43)的折射率。該光導(dǎo)(33)由嵌入部分(33－1)和延伸部分(33－2)構(gòu)成，并且從延伸部分(33－2)的端面(33c)入射到光導(dǎo)(33)上的發(fā)送光(22)經(jīng)反射面(33a)反射且射入光纖。發(fā)送光(22)經(jīng)光導(dǎo)(33)引導(dǎo)到光纖端面上，而不泄漏到接收側(cè)部分。
文檔編號(hào)G02B5/04GK1455529SQ0313846
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者峰啟治, 中川浩志, 田丈司 申請(qǐng)人:星電株式會(huì)社