專利名稱：光收發(fā)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光收發(fā)模塊，特別涉及一種將衍射光柵應(yīng)用于波分復(fù)用的光纖通訊系統(tǒng)的雙向光收發(fā)模塊。
已知的光收發(fā)模塊如圖1所示，主要是利用一分波器10(如截止濾光片Edge Filter)將不同波長的發(fā)射光路與接收光路分開。激光二極管11發(fā)出的激光束沿著發(fā)射光路經(jīng)過一圓球透鏡12之后，先經(jīng)過分波器10再經(jīng)由一漸變折射率透鏡13耦合入光纖14中，至于來自于光纖14的入射光信號則會被分波器10反射而沿著接收光路抵達(dá)光檢測器15。這種使用圓球透鏡12與漸變折射率透鏡13的光收發(fā)模塊，其中由激光二極管11發(fā)出的激光束經(jīng)耦合入光纖14的耦合效率大約只有40％。而類似的技術(shù)也可見于美國專利第5,487,124號“BIDIRECTIONAL WAVELENGTH DIVISIONMULTIPLEX TRANSCEIVER MODULE”(雙向波分復(fù)用收發(fā)模塊)所揭露。
另外在美國專利第5,838,859號的“BIDIRECTIONAL OPTICALTRANSCEIVER ASSEMBLY”(雙向光收發(fā)器裝置)中，則是公開了一種利用非球面透鏡來增加其耦合效率的技術(shù)。
由以上的已知技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)除了激光束的耦合效率仍然不佳之外，利用分波器將不同波長的發(fā)射光路與接收光路分開，也將使得光收發(fā)模塊需要較大的體積。
本實用新型的另一目的是提供一種可以精簡體積的光收發(fā)模塊。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種用于光纖通訊系統(tǒng)中的光收發(fā)模塊，包括一光源產(chǎn)生器；一檢測器；和一衍射光柵，該衍射光柵具有不同的衍射能階和衍射角，所述光源產(chǎn)生器輸出的第一波長的光束經(jīng)所述衍射光柵耦合入光纖中，來自該光纖的第二波長的光束經(jīng)所述衍射光柵衍射至所述檢測器中。
如上所述的光收發(fā)模塊，還包括一耦合透鏡，位于所述光源產(chǎn)生器的發(fā)射光路上，所述光源產(chǎn)生器所發(fā)出的光束經(jīng)所述耦合透鏡轉(zhuǎn)換為平行光。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述耦合透鏡是一種非球面準(zhǔn)直透鏡。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述衍射光柵配置在所述耦合透鏡的輸出光軸處。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述檢測器與所述光源產(chǎn)生器位于所述耦合透鏡的同一側(cè)。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述衍射光柵直接成形于所述耦合透鏡的出射面或入射面。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述衍射光柵以蝕刻或全像技術(shù)成形于所述耦合透鏡上。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述光源產(chǎn)生器為激光二極管。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述檢測器為一光電二極管。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述光源產(chǎn)生器所發(fā)出的光束由零階衍射耦合入光纖，來自該光纖的第二波長的光束由一階衍射到所述檢測器。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述衍射光柵為波導(dǎo)型反射式衍射光柵。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述光源產(chǎn)生器設(shè)在所述波導(dǎo)型反射式衍射光柵的橢圓的第二焦點處，所述波導(dǎo)型反射式衍射光柵的橢圓的第一焦點處設(shè)有一光纖連接端口與光纖耦合。
如上所述的光收發(fā)模塊，其中所述檢測器設(shè)在所述波導(dǎo)型反射式衍射光柵的橢圓的第二焦點處，所述波導(dǎo)型反射式衍射光柵的橢圓的第一焦點處設(shè)有一光纖連接端口與光纖耦合。
本實用新型的有益效果是，利用一衍射光柵將激光光源產(chǎn)生器所發(fā)出的激光束耦合入光纖，進(jìn)而改善以往耦合效率不佳的問題；本實用新型所設(shè)計的衍射光柵可針對不同波長的激光束提供不同的衍射能階與衍射角，例如讓激光光源產(chǎn)生器所產(chǎn)生的激光束大部份集中在零階衍射(此時的衍射角等于入射角)，并且通過衍射光柵耦合入光纖，反之，來自于光纖的另一波長的光信號則集中于一階衍射(此時的衍射角大于入射角，且衍射角的正弦值比入射角的正弦值多出相當(dāng)于入射波長與衍射周期的比值的大小)，并且在通過衍射光柵之后以不同的衍射角射入光檢測器，這種設(shè)計可以讓激光光源產(chǎn)生器與光檢測器被配置在衍射光柵的同一側(cè)，以達(dá)到精簡光收發(fā)模塊的體積的功效。
以下結(jié)合附圖及具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為已知光收發(fā)模塊的構(gòu)造圖。
圖2為本實用新型第一實施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本實用新型第二實施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本實用新型第三實施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。
圖5為第三實施例中光纖連接端口與激光光源產(chǎn)生器的配置關(guān)系圖。
圖6是圖5的另一實施例，為顯示光纖連接端口與光檢測器的配置關(guān)系圖。
如圖2所示，為本實用新型的第一較佳實施例。光收發(fā)模塊主要包括激光光源產(chǎn)生器20，非球面準(zhǔn)直透鏡30，光檢測器40和衍射光柵50。
該激光光源產(chǎn)生器20，為激光二極管(laser diode，LD)，用以輸出某一波長的光信號。
該非球面準(zhǔn)直透鏡30(aspherical collimating lens)，位于激光光源產(chǎn)生器20的發(fā)射光路上，用以將激光光源產(chǎn)生器20發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)換為平行光。
該光檢測器40(photo detector，PD)，與激光光源產(chǎn)生器20位于非球面準(zhǔn)直透鏡30的同一側(cè)，用以將來自光纖60的輸入光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
該衍射光柵(diffraction grating)50，配置在非球面準(zhǔn)直透鏡30的輸出光軸處，具有兩個不同的衍射能階與衍射角，用以分別將激光光源產(chǎn)生器20發(fā)出的激光束耦合入光纖60，以及將來自于光纖60的另一波長的光信號衍射至光檢測器40。
其中該衍射光柵50可以利用蝕刻或是全像技術(shù)制出所需的衍射圖樣，使得來自激光光源產(chǎn)生器20而波長為1310nm或是1550nm的激光束，在通過衍射光柵50后的能量集中在零階衍射(zero-order)，反之來自光纖60的另一波長為1550nm或是1310nm的光信號，在通過衍射光柵50后的能量集中在一階衍射(first-order)，并且以不同的衍射角射入光檢測器40。因為一階衍射和零階衍射間會有衍射角的差別，所以光檢測器會斜置于一邊。
如圖3所示，為本實用新型的第二較佳實施例，其中的光學(xué)組件仍然以第一較佳實施例的構(gòu)造為基礎(chǔ)，不同的是將衍射光柵50a直接成形于耦合透鏡30a的出射面或是入射面，而形成一種復(fù)合式透鏡，其可同時將激光二極管所發(fā)出的激光束耦合進(jìn)入光纖60以及將光纖傳入的光信號聚焦至斜置的光檢測器40，這種耦合透鏡30a可以是上述的非球面準(zhǔn)直透鏡30或是其類似者。通過這種設(shè)計可以減少組件的數(shù)目，進(jìn)而簡化了流程。
如圖4所示，為本實用新型的第三較佳實施例，其將前述實施例中的衍射光柵50改以波導(dǎo)型反射式衍射光柵70。使用這種波導(dǎo)型反射式衍射光柵70將會使光收發(fā)模塊的發(fā)射光路與接收光路不同于上述的二種實施例。
以圖4的配置為例，波導(dǎo)型反射式衍射光柵70采用橢圓表面的設(shè)計，激光光源產(chǎn)生器20，光檢測器40以及光纖60的連接端口61都設(shè)在面對波導(dǎo)型反射式衍射光柵70的同一側(cè)，這樣可以減少光收發(fā)模塊的體積。激光光源產(chǎn)生器20發(fā)出波長為1550nm的激光束在經(jīng)過波導(dǎo)型反射式衍射光柵70反射衍射之后，將從連接端口61耦合入光纖60，反之來自于光纖60的連接端口61進(jìn)入的另一波長為1330nm的光信號，在經(jīng)過波導(dǎo)型反射式衍射光柵70反射衍射之后，將沿著另一衍射能階的衍射角度射入光檢測器40。
而可行的方式是使激光光源產(chǎn)生器20發(fā)出的激光束在經(jīng)過波導(dǎo)型反射式衍射光柵70反射之后，集中于零階衍射，而來自光纖60的連接端口61的光信號在經(jīng)過波導(dǎo)型反射式衍射光柵70反射之后，集中于一階衍射而以不同的衍射角度射入光檢測器40。較佳的配置位置則是例如將光纖60的連接端口61設(shè)在波導(dǎo)型反射式衍射光柵70的橢圓的第一焦點71處，如圖5所示，激光光源產(chǎn)生器20則設(shè)在橢圓的第二焦點72處。
與前述的兩種較佳實施例相比，采用第三較佳實施例的設(shè)計，在激光光源產(chǎn)生器20與光檢測器40的位置互換時，如圖6所示，也不需改變波導(dǎo)型反射式衍射光柵70的設(shè)置，即可達(dá)到相仿的效果。反之，前述的兩種較佳實施例則需要變更衍射光柵50和50a的衍射能階和衍射角度。
以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用以限制本實用新型的保護(hù)范圍，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以后附的權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)所作的些許變動，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于光纖通訊系統(tǒng)中的光收發(fā)模塊，其特征在于包括一光源產(chǎn)生器；一檢測器；和一衍射光柵，該衍射光柵具有不同的衍射能階和衍射角，所述光源產(chǎn)生器輸出的第一波長的光束經(jīng)所述衍射光柵耦合入光纖中，來自該光纖的第二波長的光束經(jīng)所述衍射光柵衍射至所述檢測器中。
2.如權(quán)利要求1所述的光收發(fā)模塊，其特征在于還包括一耦合透鏡，位于所述光源產(chǎn)生器的發(fā)射光路上，所述光源產(chǎn)生器所發(fā)出的光束經(jīng)所述耦合透鏡轉(zhuǎn)換為平行光。
3.如權(quán)利要求2所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述耦合透鏡是一種非球面準(zhǔn)直透鏡。
4.如權(quán)利要求2所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述衍射光柵配置在所述耦合透鏡的輸出光軸處。
5.如權(quán)利要求2所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述檢測器與所述光源產(chǎn)生器位于所述耦合透鏡的同一側(cè)。
6.如權(quán)利要求2所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述衍射光柵直接成形于所述耦合透鏡的出射面或入射面。
7.如權(quán)利要求6所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述衍射光柵以蝕刻或全像技術(shù)成形于所述耦合透鏡上。
8.如權(quán)利要求1或2所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述光源產(chǎn)生器為激光二極管。
9.如權(quán)利要求1或2所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述檢測器為一光電二極管。
10.如權(quán)利要求1或2所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述光源產(chǎn)生器所發(fā)出的光束由零階衍射耦合入光纖，來自該光纖的第二波長的光束由一階衍射到所述檢測器。
11.如權(quán)利要求1或2所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述衍射光柵為波導(dǎo)型反射式衍射光柵。
12.如權(quán)利要求11所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述光源產(chǎn)生器設(shè)在所述波導(dǎo)型反射式衍射光柵的橢圓的第二焦點處，所述波導(dǎo)型反射式衍射光柵的橢圓的第一焦點處設(shè)有一光纖連接端口與光纖耦合。
13.如權(quán)利要求11所述的光收發(fā)模塊，其特征在于所述檢測器設(shè)在所述波導(dǎo)型反射式衍射光柵的橢圓的第二焦點處，所述波導(dǎo)型反射式衍射光柵的橢圓的第一焦點處設(shè)有一光纖連接端口與光纖耦合。
專利摘要本實用新型所公開的光收發(fā)模塊是將激光光源產(chǎn)生器，光檢測器以及衍射光柵組合在一起；其中的衍射光柵針對二種不同波長的激光束提供不同的衍射能階與衍射角，分別將激光光源產(chǎn)生器的激光束耦合入光纖，以及將來自于光纖的另一波長的光信號衍射至光檢測器，通過衍射光柵的設(shè)計，可以提高光纖耦合效率以及精簡光收發(fā)模塊的體積。
文檔編號H04B10/04GK2544473SQ0223407
公開日2003年4月9日 申請日期2002年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月24日
發(fā)明者張紹雄, 黃郁湘 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司