專利名稱：雙向光收發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信，尤其是涉及具有最小限度的部件對(duì)準(zhǔn)準(zhǔn)則的低成本雙向光收發(fā)器。
背景技術(shù)：
一般，在使用光纖的光通信中，雙向光收發(fā)器利用不同的光波長(zhǎng)同時(shí)發(fā)送多個(gè)信道。在單模光纖的情況下，通信典型地在兩個(gè)光波長(zhǎng)(例如1.3m和1.55m)下發(fā)生，因?yàn)檫@些波長(zhǎng)顯示出較小的衰減。光纖到戶(FTTH)系統(tǒng)是波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)，其使得把通信信道和有線電視(CATV)信號(hào)整合到一條光纖上成為可能。從而，不是使用分開(kāi)的光纖用于發(fā)送和接收，而是使用單條光纖同時(shí)執(zhí)行發(fā)送和接收。這節(jié)省了安裝光纖的成本，減少了光學(xué)元件的數(shù)目，并實(shí)現(xiàn)了更經(jīng)濟(jì)的光通信系統(tǒng)。
常規(guī)的雙向光收發(fā)器分為使用平面光波電路(PLC)基底的雙向光收發(fā)器和使用晶體管形罐(TO-Can)基底的雙向光收發(fā)器。圖1顯示了具有兩個(gè)TO-Can的常規(guī)雙向光收發(fā)器的橫斷面視圖。雙向光收發(fā)器1由以下部件組成波長(zhǎng)分配器6，其適于分配從外部信源輸入的光信號(hào)，以及被輸入到激光二極管(LD)3和光檢測(cè)器(PD)4的光信號(hào)或從LD 3和PD4輸出的光信號(hào)；以及由一組光纖5構(gòu)成的收發(fā)器模塊，它是適于識(shí)別從波長(zhǎng)分配器6分配的各個(gè)波長(zhǎng)的光接收器件。
波長(zhǎng)分配器6由以下部件組成波長(zhǎng)分配器6，其適于分配由LD 3提供的光信號(hào)以及來(lái)自外部信源的光信號(hào)；以及Y分配器(未顯示)，其作為光信號(hào)的傳輸/接收線。波長(zhǎng)分配器6介于收發(fā)器模塊和Y分配器之間。波長(zhǎng)分配器6可以由波分復(fù)用濾光器構(gòu)成，該波分復(fù)用濾光器根據(jù)輸入的光信號(hào)的波長(zhǎng)帶對(duì)輸入的光信號(hào)執(zhí)行多重分離。在這種情況下，可以使用復(fù)用器濾光器或者布拉格衍射光柵。
Y分配器是光波導(dǎo)，其具有作為用于從外部信源輸入的光信號(hào)和由LD 3提供的光信號(hào)兩者的線的共同波導(dǎo)。收發(fā)器模塊適于把輸入的信號(hào)調(diào)制為光信號(hào)，適于檢測(cè)通過(guò)光纖輸入的光信號(hào)的光檢測(cè)器(未顯示)監(jiān)測(cè)LD 3的光強(qiáng)。
雙向光收發(fā)器1具有光發(fā)射部分和光接收部分，每一部分都由主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)、且相互耦合的TO-Can 2構(gòu)成。因?yàn)門O-Can 2自身是用普通技術(shù)制造的，因此雙向光收發(fā)器的制造成本很低，從而具有高產(chǎn)量。
然而，常規(guī)雙向光收發(fā)器的體積變得較大。例如，在雙天線收發(fā)開(kāi)關(guān)(triplexer)的情況下，三個(gè)TO-Can被使用且被耦合在一起。與使用兩個(gè)TO-Can的雙工器(diplexer)相比，雙天線收發(fā)開(kāi)關(guān)需要額外的時(shí)間和努力去主動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)附加的TO-Can。更進(jìn)一步，因?yàn)椴考臄?shù)目增加了，因此缺陷發(fā)生的概率也增大了，由此生產(chǎn)量下降了。
圖2顯示了使用PLC基底20的常規(guī)雙向光收發(fā)器。雙向光收發(fā)器10包括在PLC基底20上形成的連接器30；PD 40；LD 50；以及適于監(jiān)測(cè)從LD 50輸出的光的強(qiáng)度的光信號(hào)監(jiān)測(cè)器(未顯示)。波導(dǎo)60以Y形支管的結(jié)構(gòu)被形成在PLC基底20上，該Y形支管結(jié)構(gòu)分為兩支分別連接到PD 40和LD 50。PD 40檢測(cè)經(jīng)由波導(dǎo)60輸入的光信號(hào)。LD 50產(chǎn)生預(yù)定波長(zhǎng)的光，其通過(guò)波導(dǎo)60輸出到器件之外。具有Y形支管結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)60的每一分叉部分分別位于與PD 40和LD 50的每一個(gè)相對(duì)的位置。
雙向光收發(fā)器10具有L形外殼70，PLC基底20位于該L形外殼70中。光纖80位于外殼70的一側(cè)，且連接器30位于與光纖80相對(duì)的位置。雙向光收發(fā)器10可以被配置為雙向光收發(fā)器模塊，其中光纖80被安裝在PLC基底20上，并且手動(dòng)地與波導(dǎo)60的一端對(duì)準(zhǔn)。
具有手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的這種雙向光收發(fā)器難以制造，這是因?yàn)楣鈾z測(cè)器、激光二極管和光信號(hào)監(jiān)測(cè)器必須精確地對(duì)準(zhǔn)，典型地在1-2μm的誤差范圍內(nèi)，并且被固定在單一PLC基底上。除了這種高精度要求之外，制造的光器件還應(yīng)該達(dá)到特定的要求。例如，制造的激光二極管必須使光以很小的出射角發(fā)出；否則，將發(fā)生高插入損失。進(jìn)一步，當(dāng)激光二極管是分布反饋激光器(DFB)時(shí)，沒(méi)有留出地方用于包括光隔離器。而且，光檢測(cè)器需要配合光波導(dǎo)?？傊捎谔厥饧す舛O管和光檢測(cè)器的要求，使得常規(guī)的制造光收發(fā)器的過(guò)程的成本進(jìn)一步增加，并且產(chǎn)量低。
因此，在工業(yè)中，需要一種尺寸緊湊且制造過(guò)程簡(jiǎn)單的雙向光收發(fā)器。
本發(fā)明的一方面是提供一種具有單外殼的雙向光收發(fā)器，其包括有源光子器件(例如LD、PD)和無(wú)源光子器件(例如波導(dǎo)、光纖)，以及改進(jìn)的光源結(jié)構(gòu)和光軸對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，從而具有低插入損耗且能夠被容易地制造。
本發(fā)明的另一方面是提供一種具有單外殼的雙向光收發(fā)器，其包括有源光子器件(例如LD、PD)和無(wú)源光子器件(例如波導(dǎo)和光纖)，從而其具有更少的部件和降低的制造成本。
在一個(gè)實(shí)施例中，雙向光收發(fā)器包括光纖，其適于輸入/輸出光信號(hào)，且具有有傾角的拋光斜面；基底，其具有在其上部形成的、用于把光纖置于其中的槽，優(yōu)選地為V形槽；波長(zhǎng)分配器濾光器，其傾斜地被插入基底中；光電二極管，其位于基底上用于接收來(lái)自波長(zhǎng)分配器濾光器的光信號(hào)；晶體管形罐，其具有位于與光纖相對(duì)的位置、用于發(fā)射光信號(hào)的激光二極管；以及單外殼，其適于在其上安裝光纖、基底和晶體管形罐。


由以下連同附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點(diǎn)將更明顯，其中圖1是具有TO-Can的常規(guī)雙向光收發(fā)器的橫斷面視圖；圖2是具有PLC基底的常規(guī)雙向光收發(fā)器的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的雙向光收發(fā)器的結(jié)構(gòu)的分解透視圖；圖4是放大了圖3的A部分的分解透視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙向光收發(fā)器的裝配透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙向光收發(fā)器的端截面視圖；以及圖7是放大了圖6的B部分的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照

本發(fā)明的實(shí)施例。為清楚和簡(jiǎn)明起見(jiàn)，當(dāng)在此引入的周知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說(shuō)明可能使本發(fā)明的主題變得不清楚，將省略對(duì)這些周知功能和結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
圖3至圖7圖解說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明原理的雙向光收發(fā)器100。圖3圖解說(shuō)明了雙向光收發(fā)器100的一個(gè)實(shí)施例的概觀，而圖4至圖7圖解說(shuō)明了雙向光收發(fā)器100的更詳細(xì)方面。
參考圖3，雙向光收發(fā)器100包括光纖200，基底300，波長(zhǎng)分配器濾光器400，PD 500，TO-Can 600以及單外殼700。光纖200用于輸入光信號(hào)800到雙向光收發(fā)器100，以及從雙向光收發(fā)器100輸出光信號(hào)900(參見(jiàn)圖7)。光纖200還包括一個(gè)傾斜的或有傾角的拋光斜面。基底300配有波長(zhǎng)分配器濾光器400和PD 500。基底300具有在其上部形成的槽301，從而光纖200能夠置于該槽301中。波長(zhǎng)分配器濾光器400以基本上與光纖200的斜面(參見(jiàn)圖4)相同的傾斜方向、基本上與槽301垂直或正交地插入基底300中。優(yōu)選地，槽301是V形槽。然而，應(yīng)該理解，可以形成和使用其它形式的槽或溝，而不改變本發(fā)明的范圍。為了說(shuō)明本發(fā)明，以下相對(duì)于V形槽301進(jìn)行說(shuō)明。
PD 500位于波長(zhǎng)分配器濾光器400的上部之上，從而PD 500能夠接收由波長(zhǎng)分配器濾光器400反射的光信號(hào)900。TO-Can 600在其中有用于發(fā)射光信號(hào)800的LD(未顯示)。該LD位于與光纖200相對(duì)的位置。在本發(fā)明的一方面，隔離器1000(參見(jiàn)圖6)可以介于TO-Can 600與光纖200之間。單外殼700適于在其上面安裝具有無(wú)源光子器件(即光纖200)和有源光子器件(PD 500、LD)的基底300，以及TO-Can 600。
參考圖4，基底300可以由硅光具座(SiOB)構(gòu)成，由此被稱為硅基底。作為選擇，基底300可以由PLC基底構(gòu)成。波長(zhǎng)分配器濾光器400位于基底300內(nèi)的狹縫302中，該狹縫302以與光纖200的斜面相同的方向傾斜。在該范例情況下，當(dāng)從頂視圖看時(shí)，狹縫302基本上與V形槽301正交。
返回到圖3，單外殼700具有U形結(jié)構(gòu)，且在其一側(cè)配有用于夾持(retain)光纖200的支撐支架(supporting holder)201，在其另一側(cè)配有用于夾持TO-Can 600的夾持支架(retaining holder)601。單外殼700具有在其兩側(cè)形成的耦合孔701。耦合孔701貫穿支撐支架201和夾持支架601，將它們耦合在一起。單外殼700還配有基底座702，用于把基底300安放且固定在上面。V形槽301適于把各種類型的光纖200置于其中。在另一方面，波長(zhǎng)分配器濾光器400可以用多種替換材料代替。在又一方面，波長(zhǎng)分配器濾光器400可以包括布拉格光柵。
以下將參照?qǐng)D3至圖7更詳細(xì)地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的雙向光收發(fā)器的操作。
如圖3和圖4所示，雙向光收發(fā)器100把光纖200、基底300和TO-Can600安裝到單外殼700上。
在這種狀態(tài)下，位于TO-Can 600中的激光器(未顯示)對(duì)通過(guò)被插入到基底300中的波長(zhǎng)分配器濾光器400的光信號(hào)800進(jìn)行調(diào)制。在一方面，TO-Can 600中的激光二極管(未顯示)是邊沿發(fā)光光源。當(dāng)LD受到正向偏壓時(shí)，光子的自生發(fā)射發(fā)生了，并且當(dāng)注入的電子重新組合時(shí)，光增益增大了。
參考圖6和圖7，光信號(hào)800在通過(guò)波長(zhǎng)分配器濾光器400之后，通過(guò)光纖200被輸出到外殼700之外。
當(dāng)光信號(hào)900經(jīng)由光纖200被輸入時(shí)，如圖7所示，它在波長(zhǎng)分配器濾光器400處被垂直反射，并被發(fā)射到位于分配器濾光器400之上的PD500。
PD 500檢測(cè)輸入的光信號(hào)900，并且響應(yīng)由波長(zhǎng)分配器濾光器400反射的光能，由此產(chǎn)生來(lái)自激光二極管的光的預(yù)定或已知測(cè)量。
返回到圖5，單外殼700在其一側(cè)配有光纖200，在與光纖200相對(duì)的位置配有上面安裝有LD的TO-Can 600。從激光二極管輸出的光信號(hào)800(參見(jiàn)圖7)以第一方向沿著V形槽被傳輸?shù)焦饫w200，而從外部提供的、即第二方向上的光信號(hào)900經(jīng)由波長(zhǎng)分配器濾光器400被提供給PD500。
如圖6和圖7所示，位于TO-Can 600與光纖200之間的光隔離器1000適于，當(dāng)光信號(hào)800以第一方向傳輸時(shí)幾乎不產(chǎn)生衰減，并且在相對(duì)的第二方向上產(chǎn)生足夠的衰減，以防止與光信號(hào)800的干涉。
雖然以參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例顯示和說(shuō)明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的改變，而不背離由權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙向光收發(fā)器，包括光纖，其適于輸入/輸出光信號(hào)，且具有有傾角的拋光斜面；基底，其具有在其上部形成的、用于把光纖置于其中的槽；波長(zhǎng)分配器濾光器，其被插入到基本上與光纖的斜面的傾角匹配的狹縫中，其中該狹縫基本上與基底上部的槽正交；光電二極管，其位于基底上用于接收來(lái)自波長(zhǎng)分配器濾光器的光信號(hào)；晶體管形罐，其具有位于與光纖相對(duì)的位置、用于發(fā)射光信號(hào)的激光二極管；以及單外殼，其適于在其上安裝光纖、基底和晶體管形罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光收發(fā)器，其中基底是由硅光具座構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光收發(fā)器，其中基底是由其中具有光波導(dǎo)的平面光波電路基底構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光收發(fā)器，其中單外殼具有U形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光收發(fā)器，其中光纖通過(guò)支撐支架被夾持在單外殼的一側(cè)，以及晶體管形罐通過(guò)夾持支架被夾持在單外殼的另一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光收發(fā)器，其中單外殼具有在其兩側(cè)形成的至少一個(gè)耦合孔，該耦合孔貫穿支撐支架和夾持支架以便將它們耦合在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光收發(fā)器，其中單外殼配有用于把基底安放且?jiàn)A持在其上的基底座。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光收發(fā)器，其中隔離器被夾持在晶體管形罐與光纖之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光收發(fā)器，其中波長(zhǎng)分配器濾光器包括布拉格光柵。
10.一種雙向光收發(fā)器，包括基底，其在上表面中有槽；狹縫，其基本上與基底上表面中的槽正交，且有角度地切入基底中；波長(zhǎng)分配器濾光器，其位于狹縫中；以及光檢測(cè)器，其位于基底上用于檢測(cè)由波長(zhǎng)分配器濾光器提供的光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的收發(fā)器，其還包括光纖，其位于槽中；以及激光二極管，其相對(duì)于波長(zhǎng)分配器濾光器位于與光纖相對(duì)的位置，用于產(chǎn)生光到光纖中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的收發(fā)器，其中光纖的一端具有以基本上平行于狹縫角度的角度形成的拋光面。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的收發(fā)器，其還包括用于根據(jù)光電二極管檢測(cè)的光能級(jí)使激光二極管偏壓的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的收發(fā)器，其中波長(zhǎng)分配器濾光器包括布拉格光柵。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的收發(fā)器，其中基底是從包括硅或平面光波電路的組中選擇的。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的收發(fā)器，其中根據(jù)波長(zhǎng)、光纖類型、光纖組成、反射率和插入損耗確定所述的角度。
17.一種雙向光器件，包括光纖，其在第一端包括有傾角的拋光斜面；基底，其具有在其上部上形成的、用于把光纖置于其中的槽；波長(zhǎng)分配器濾光器，其以基本上與光纖第一端的傾角匹配的傾斜度被插入基底中，且基本上與槽正交；光電二極管，其位于基底上用于接收來(lái)自波長(zhǎng)分配器濾光器的光信號(hào)；激光二極管，其位于與光纖相對(duì)的位置，用于通過(guò)所述V形槽發(fā)射光信號(hào)；以及單外殼，其適于安裝光纖、基底和晶體管形罐，所述單外殼包括在第一側(cè)和相對(duì)的第二側(cè)的每一側(cè)上形成的耦合孔，其中光纖通過(guò)支撐支架被夾持在第一側(cè)上，以及激光器通過(guò)夾持支架被夾持在相對(duì)的第二側(cè)上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的器件，其還包括位于激光器與基底之間的隔離器。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的器件，其中濾光器包括布拉格光柵。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的器件，其中激光器被安裝在晶體管形罐中。
全文摘要
一種雙向光收發(fā)器，包括光纖，其適于輸入/輸出光信號(hào)，且具有有傾角的拋光斜面；基底，其具有在其上部形成的、用于把光纖置于其中的槽；波長(zhǎng)分配器濾光器，其以基本上與光纖中的傾角匹配的傾斜度被插入基底中；光電二極管，其位于基底上用于接收來(lái)自波長(zhǎng)分配器濾光器的光信號(hào)；晶體管形罐(TO－Can)，其具有位于與光纖相對(duì)的位置、用于發(fā)射光信號(hào)的激光二極管；以及單外殼，其適于在其上安裝光纖、基底和晶體管形罐。
文檔編號(hào)H01L31/0232GK1651954SQ20041008610
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2004年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月4日
發(fā)明者表宣亨, 尹泳權(quán), 文基態(tài), 柳現(xiàn)皓 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社