專利名稱：集成光收發(fā)功能的同軸激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域中的半導(dǎo)體光電器件，尤其涉及同軸激光器。
背景技術(shù)：
光通信技術(shù)作為信息時代的核心技術(shù)之一，在語音通信、數(shù)據(jù)交換、視頻傳輸、傳 感、精密測量等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。信息的傳遞離不開對信號的收和發(fā)。目前，單纖雙向 器件作為信號收發(fā)的核心器件，當(dāng)在同一根光纖內(nèi)同時傳輸兩種波長的光信號時，單纖雙 向器件的結(jié)構(gòu)是將一個半導(dǎo)體激光器和一個半導(dǎo)體探測器通過兩次耦合焊接固定在裝好 分光片的金屬結(jié)構(gòu)件中，其缺陷是結(jié)構(gòu)和工藝比較復(fù)雜，制造成本高，加工時間周期長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、加工 時間短的集成光收發(fā)功能的同軸激光器，通過微加工、微組裝工藝，將信號光源的發(fā)射與探 測的芯片同時集成在一個同軸激光器中。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是上部具有透鏡系統(tǒng)的管帽與光收發(fā)組件載體組成密封 結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)內(nèi)具有光分路組件和光收發(fā)組件分別固定于光收發(fā)組件載體上，光纖從 管帽上部的透鏡系統(tǒng)伸入；所述光收發(fā)組件具有光發(fā)射端和光接收端，光分路組件具有一 個45°濾光片，所述45°濾光片的正面鍍有反射膜和增透膜，反面鍍有增透膜或不鍍膜； 45°濾光片相對于水平方向以45°角設(shè)置于光分路組件的最上部；光發(fā)射端或光接收端 設(shè)置于45°濾光片的正面的側(cè)部，相對應(yīng)的光接收端或光發(fā)射端設(shè)置于45°濾光片的反 面的下部；光發(fā)射端發(fā)射的和光接收端接收的光的波長不相等，且光路聚交于45°濾光片 的正面上。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明通過一次耦合焊接，完成對光信號收發(fā)芯片的對準(zhǔn)和固定，與現(xiàn)有技術(shù) 對比，本發(fā)明減少了零部件數(shù)量，減小了外觀尺寸，其外圍配套結(jié)構(gòu)件省掉了一半，后續(xù)耦 合生產(chǎn)的加工時間也縮短了一半，實現(xiàn)了光電器件發(fā)射與探測集成化、小型化和低成本的 要求。2、對光的整合和匯聚的穩(wěn)定性高，可以保證輸出光功率和輸入響應(yīng)度滿足使用要 求。3、可廣泛應(yīng)用于數(shù)字光通信、光纖到戶、視頻監(jiān)控等相關(guān)器件和場合。


圖1是本發(fā)明光分路組件2為45°濾光片2-1、光發(fā)射端3-1位于45°濾光片2_1 側(cè)面、光接收端3-2位于45°濾光片2-1下面以及光傳播方向的示意圖。圖2是圖1中45°濾光片2-1放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是光分路組件2為45°濾光片2-1、光發(fā)射端3-1位于45°濾光片2_1下面、光接收端3-2位于45°濾光片2-1側(cè)面以及光傳播方向的示意圖。圖4是0°濾光片2-2放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是光分路組件2為45°濾光片2-1和0°濾光片2_2、光發(fā)射端3_1位于45° 濾光片2-1側(cè)面、光接收端3-2位于0°濾光片2-2下面以及光傳播方向的示意圖。圖6是光分路組件2為45°濾光片2-1和0°濾光片2_2、光發(fā)射端3_1位于0° 濾光片2-2下面、光接收端3-2位于45°濾光片2-1側(cè)面以及光傳播方向的示意圖。
具體實施例方式參照圖1，管帽1是一種具有光路匯聚及密封作用的結(jié)構(gòu)，與光收發(fā)組件載體4罐 型封裝，管帽1的上部具有透鏡系統(tǒng)，管帽1的透鏡系統(tǒng)起到對光的整合和匯聚作用。在管 帽1密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部集成了光分路組件2和光收發(fā)組件3，光分路組件2和光收發(fā)組件3分 別固定安裝在光收發(fā)組件載體4上面。光纖5起光信號傳輸?shù)淖饔?，光纖5從管帽1上部 伸入管帽1內(nèi)。光收發(fā)組件3所發(fā)射和接收的信號經(jīng)過管帽1的透鏡系統(tǒng)后通過光纖5傳 輸，管帽1的透鏡系統(tǒng)將半導(dǎo)體激光器發(fā)射的光發(fā)射信號匯聚耦合到光纖5中去，并且將光 纖5傳播過來的光接收信號匯聚耦合到半導(dǎo)體探測器芯片上。光收發(fā)組件3具有光發(fā)射端3-1和光接收端3-2，光發(fā)射端3-1是由半導(dǎo)體激光器 芯片粘貼陶瓷基片上，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光接收端3-2是由半導(dǎo)體探測器芯片粘貼 到陶瓷基片上，將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。光分路組件2具有一個起光路控制作用的45°濾光片2-1。如圖2，在45°濾光 片2-1的正面2-1-1同時鍍有反射膜和增透膜，反面2-1-2可鍍有增透膜或不鍍膜。相對于水平方向，將45°濾光片2-1以45°角設(shè)置于光分路組件2的最上部，將 光發(fā)射端3-1或光接收端3-2設(shè)置于45°濾光片2-1的正面2-1-1的側(cè)部，相對應(yīng)地，將 光接收端3-2或光發(fā)射端3-1設(shè)置于45°濾光片2-1的反面2-1-2的下部。具體是當(dāng)光 發(fā)射端3-1設(shè)置于45°濾光片2-1的正面2-1-1的側(cè)部時，光接收端3-2便設(shè)置于45°濾 光片2-1的反面2-1-2的下部，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。為保證光發(fā)射端3-1和光接收端3-2 的兩路光在同一根光纖5中傳輸，圖1中發(fā)射和接收的光的光路聚交于45°濾光片的正面 2-1-1上，并且發(fā)射光的波長和接收光的波長不能相等。圖1所示同軸激光器的工作原理是光發(fā)射端3-1的半導(dǎo)體激光器芯片將接收到 的電信號轉(zhuǎn)化為光信號，通過45°濾光片2-1正面2-1-1的反射膜反射并通過管帽1的透 鏡系統(tǒng)匯聚進入光纖5，見圖1中帶箭頭實線所表示的光路。光纖5傳輸過來的光信號經(jīng)過 管帽1的透鏡系統(tǒng)匯聚，并通過45°濾光片2-1正面2-1-1的增透膜透射到光接收端3-2 的半導(dǎo)體探測器芯片上，并由半導(dǎo)體探測器芯片轉(zhuǎn)化為電信號，見圖1中帶箭頭虛線所表 示的光路。當(dāng)光接收端3-2設(shè)置于45°濾光片2-1的正面2_1_1的側(cè)部時，光發(fā)射端3_1便 設(shè)置于反面2-1-2的下部，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3中的光發(fā)射端3-1和光接收端3-2所 分別發(fā)射和接收的光的光路必須聚交于45°濾光片的正面2-1-1上，并且發(fā)射光的波長和 接收光的波長不能相等。陶瓷基片聯(lián)通半導(dǎo)體激光器或半導(dǎo)體探測器的電極，并起到散熱 和調(diào)節(jié)焦距的作用。光收發(fā)組件載體4是承載光收發(fā)的組件，其管腳數(shù)目需大于四條，并且 負(fù)責(zé)將芯片的電極與外部電路聯(lián)通。
圖3所示同軸激光器的工作原理是光發(fā)射端3-1的半導(dǎo)體激光器芯片將接收到 的電信號轉(zhuǎn)化為光信號，通過45°濾光片2-1正面2-1-1的增透膜透射并通過管帽的透鏡 系統(tǒng)匯聚進入光纖5，見圖3中帶箭頭實線所表示的光路。光纖5傳輸過來的光信號經(jīng)過管 帽1的透鏡系統(tǒng)匯聚，并通過45°濾光片2-1正面2-1-1的反射膜反射到光接收端3-2的 半導(dǎo)體探測器芯片上，并由半導(dǎo)體探測器芯片轉(zhuǎn)化為電信號，見圖3中帶箭頭虛線所表示 的光路。本發(fā)明利用了 45°濾光片正反兩面鍍膜層的不同而具有的改變光路的特性，從而 使半導(dǎo)體激光器發(fā)射的光和半導(dǎo)體探測器接收的光在通過45°濾光片時其中一路光發(fā)生 方向改變，使得兩種不同波長和正反兩個方向的光信號在同一根光纖中傳輸，實現(xiàn)在一個 同軸激光器內(nèi)同時具有光信號發(fā)射與接收的功能。本發(fā)明在具體實施時，光分路組件2還可增加安裝一個0°濾光片2-2，見圖4所 示，該0°濾光片2-2的正面2-2-1需同時鍍反射膜和增透膜，反面2-2-2可鍍增透膜或不鍍膜。0°濾光片2-2的具體應(yīng)用見圖5和圖6所示，其中，圖5中，光分路組件2包括一 個45°濾光片2-1和一個0°濾光片2-2，光發(fā)射端3-1位于45°濾光片2_1側(cè)面，光接收 端3-2位于45°濾光片2-1的下面，并且，在光接收端3-2和45°濾光片2_1之間水平安 裝一個0°濾光片2-2。為保證兩路光在同一根光纖5中傳輸，發(fā)射和接收的光的光路聚交 于45°濾光片的正面2-1-1上，并且發(fā)射光的波長和接收光的波長不能相等。其工作原理 是光發(fā)射端3-1的半導(dǎo)體激光器芯片將接收到的電信號轉(zhuǎn)化為光信號，通過45°濾光片 2-1正面2-1-1的反射膜反射并通過管帽1的透鏡系統(tǒng)匯聚進入光纖5。光纖5傳輸過來 的光信號經(jīng)過管帽1的透鏡系統(tǒng)匯聚，并通過45°濾光片2-1正面2-1-1和0°濾光片2-2 正面2-2-1的增透膜透射到光接收端3-2的半導(dǎo)體探測器芯片上，并由半導(dǎo)體探測器芯片 轉(zhuǎn)化為電信號。圖6中，光分路組件2包括一個的45°濾光片2_1和一個0°濾光片2_2，光發(fā)射 端3-1位于45°濾光片2-1下面，光接收端3-2位于45°濾光片2_1的側(cè)面，并且，在光接 收端3-2和45°濾光片2-1之間垂直安裝一個0°濾光片2-2。為保證兩路光在同一根光 纖5中傳輸，發(fā)射和接收的光的光路聚交于45°濾光片的正面2-1-1上，并且發(fā)射光的波長 和接收光的波長不能相等。其工作原理是光發(fā)射端3-1的半導(dǎo)體激光器芯片將接收到的 電信號轉(zhuǎn)化為光信號，通過45°濾光片2-1正面2-1-1的增透膜透射并通過管帽1的透鏡 系統(tǒng)匯聚進入光纖5。光纖5傳輸過來的光信號經(jīng)過管帽的透鏡系統(tǒng)匯聚，并通過45°濾 光片2-1正面2-1-1的反射膜反射和0°濾光片2-2正面2-2-1的增透膜透射到光接收端 的半導(dǎo)體探測器芯片上，并由半導(dǎo)體探測器芯片轉(zhuǎn)化為電信號。本發(fā)明在管帽1內(nèi)封裝了對光路起控制作用的結(jié)構(gòu)，如45°濾光片、0°濾光片， 以及起到光收、發(fā)作用的半導(dǎo)體激光器芯片和探測器芯片，通過45°濾光片改變光路的特 性實現(xiàn)在同一同軸激光器內(nèi)具有發(fā)射和接收光信號的功能。
權(quán)利要求
一種集成光收發(fā)功能的同軸激光器，上部具有透鏡系統(tǒng)的管帽(1)與光收發(fā)組件載體(4)組成密封結(jié)構(gòu)，其特征是該密封結(jié)構(gòu)內(nèi)具有光分路組件(2)和光收發(fā)組件(3)分別固定于光收發(fā)組件載體(4)上，光纖(5)從管帽(1)上部的透鏡系統(tǒng)伸入；所述光收發(fā)組件(3)具有光發(fā)射端(3-1)和光接收端(3-2)，光分路組件(2)具有一個45°濾光片(2-1)，所述45°濾光片(2-1)的正面(2-1-1)鍍有反射膜和增透膜，反面(2-1-2)鍍有增透膜或不鍍膜；45°濾光片(2-1)相對于水平方向以45°角設(shè)置于光分路組件(2)的最上部；光發(fā)射端(3-1)或光接收端(3-2)設(shè)置于45°濾光片(2-1)的正面(2-1-1)的側(cè)部，相對應(yīng)的光接收端(3-2)或光發(fā)射端(3-1)設(shè)置于45°濾光片(2-1)的反面(2-1-2)的下部；光發(fā)射端(3-1)發(fā)射的和光接收端(3-2)接收的光的波長不相等，且光路聚交于45°濾光片(2-1)的正面(2-1-1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成光收發(fā)功能的同軸激光器，其特征是光分路組件(2) 具有一個0°濾光片(2-2)，該0°濾光片(2-2)的正面(2-2-1)鍍有反射膜和增透膜，反面 (2-2-2)鍍增透膜或不鍍膜；光發(fā)射端(3-1)位于45°濾光片(2-1)側(cè)面，光接收端(3_2) 位于45°濾光片(2-1)下面，所述0°濾光片(2-2)水平設(shè)置于光接收端(3-2)和45°濾 光片(2-1)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成光收發(fā)功能的同軸激光器，其特征是光分路組件(2) 具有一個0°濾光片(2-2)，該0°濾光片(2-2)的正面(2-2-1)鍍有反射膜和增透膜，反面 (2-2-2)鍍增透膜或不鍍膜；光發(fā)射端(3-1)位于45°濾光片(2-1)下面，光接收端(3_2) 位于45°濾光片(2-1)的側(cè)面，所述0°濾光片(2-2)垂直設(shè)置于光接收端(3-2)和45° 濾光片(2-1)之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光通信技術(shù)領(lǐng)域中集成光收發(fā)功能的同軸激光器，管帽與光收發(fā)組件載體組成密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)內(nèi)具有光分路組件和光收發(fā)組件分別固定于光收發(fā)組件載體上，光收發(fā)組件具有光發(fā)射端和光接收端，光分路組件具有一個45°濾光片，45°濾光片正面鍍有反射膜和增透膜，反面鍍增透膜或不鍍膜；以45°角設(shè)置于光分路組件的最上部；光發(fā)射端或光接收端設(shè)置于45°濾光片的正面的側(cè)部，相對應(yīng)的光接收端或光發(fā)射端設(shè)置于45°濾光片的反面的下部；本發(fā)明通過一次耦合焊接，其外圍配套結(jié)構(gòu)件省掉了一半，后續(xù)耦合生產(chǎn)的加工時間縮短了一半，實現(xiàn)了光電器件發(fā)射與探測集成化、小型化和低成本，對光的整合和匯聚的穩(wěn)定性高。
文檔編號H01L25/00GK101800218SQ201010123668
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者史智青, 徐輝, 李明, 簡小忠, 薛京谷, 陳嶺 申請人:江蘇奧雷光電有限公司