用于光学三路复用器的准直球透镜的制作方法

专利名称：用于光学三路复用器的准直球透镜的制作方法
用于光学三路复用器的准直球透镜
背景技术：
在对高速多^^体业务的增长的需求的驱动下，对宽带光纤接入网的兴
趣在增长。光纤接入网通常被称为光纤到路边(FTTC)、光纤到楼宇 (FTTB)、光纤到驻地(FTTP)或者光纤到户(FTTH)。每个这样的网 络提供从中央局经由光纤到楼宇或者家庭的接入。由于这样的光缆的传输 量远大于每个用户实际所需的带宽，因此开发了通过分路器在许多用户之 间共享的无源光网络(PON)。
例如，对于FTTH市场，双向数据传输需要在光电模块中封^A排 列多个元件，所述光电模块包括用于上行和下行流数据传输的双工器或者 用于视频覆盖加双向数据传输的三路复用器。然而，这些设备对成本非常 敏感，对于三路复用器U如此，因为三路复用器对所有三路光信号都需 要高性能，包括高输出功率、高灵敏度以及低^t。
传统上，非^it:镜用于获得高耦合效率，例如大于50%的耦合效率。 但是，非球透镜比球透镜昂贵很多。此外，如果使用单个 :镜，则通常 可达到的最大耦合效率仅为30%,或者可能获得的耦合效率甚至低至 10%~20%。因此，有利的是以相对低的成本制造的包括高输出功率、高 灵敏度以及低分歉的改进的三路复用器。
这里所要求保护的主题内容不限于解决任何特定缺点或者仅在诸如 这里所描述的那些在特定的环境中操作的实施例。相反地，提供这样的环 境和缺点仅仅为了说明其中可以实践若干实施例的技术领域的例子。

发明内容
公开了一种光学三路复用器。所述光学三路复用器包括光纤，三路复 用光信号在所述光纤内传输。光学三路复用器还包括第一^it镜，其光学 耦合第一光电设备和第一波长选择滤波器之间的第一光信号。光学三路复 用器还包括第二^it:镜，其光学耦合第二光电设备和第一波长选择滤波器 之间的第二光信号。光学三路复用器还包括第二波长选择滤波器，其光学 耦合第 一波长选择滤波器和第三球透镜之间的第 一和第二光信号。光学三 路复用器还包括第四^Ut镜，其光学耦合第三光电设备和第二频率选择滤波器之间的第三光信号.笫二波长选择滤波器光学耦合第四 :镜和笫三 ^Ut:镜之间的第三光信号'这样，每个光信号通过两个球透镜被选择性地 耦合在所述光电设备中的一个和光纤之间。
公开了一种光学三路复用器，其包括光纤、第一光学组件、第二光学 组件和笫三光学组件。第一光学组件包括布置在第一光学部件的容器中的
第 一球透镜以及第 一光电设备。第二光学组件包括布置在第二光学组件的 容器中的第二球透镜以及第二光电设备。笫三光学組件包括布置在第三光
学组件的容器中的第四球透镜和第三光电设备.光学三路复用器还包括第 一波长选择滤波器。第一^it镜光学耦合第一光电设备和第一波长选择滤 波器之间的第一光信号。第二球透镜光学耦合第二光电设备和第 一波长选 择滤波器之间的第二光信号。光学三路复用器还包括第二波长选择滤波 器，其光学耦合第一波长选择滤波器和第三^it镜之间的第一和第二光信 号。第二波长选择滤波器还光学耦合第四^it:镜和第三5tt镜之间的第三 光信号。每个所述光信号通过两个^it:镜而被准直。第一光电设备被配置 用来接收具有约14卯纳米的相关波长的第一光信号，第二光电设备被配 置用来发射具有约1310纳米的相关波长的笫二光信号，以及第三光电i更 备被配置用来接收具有约1555纳米的相关波长的第三光信号。光学三路 复用器还包括第一阻挡滤波器，其配置用来允许第一光信号通过所述第一 阻挡滤波器到第一球透镜，以及配置用来阻止从第一波长选择滤波器^Jt 的其他波长的光通过所述第一阻挡滤波器。光学三路复用器还包括第二阻 挡滤波器，其配置用来允许第三光信号通过所述第二阻挡滤波器到第四球 透镜，以及配置用来阻止从第二波长选择滤波器反射的其他波长的光通过 所述第二阻挡滤波器。
从以下说明和所附的权利要求，本发明的这些和其他方面将变得更加 充分清楚。


为了进一步阐明本发明的以上和其他方面，将参考在附图中示出的
本发明的具体实施例iMt本发明进行更详细的描述。应当理解，这些图仅 描绘了本发明的典型实施例，因此不能被认为是对本发明范围的限制。将
通过使用附图更具体和详细地来描述和解释本发明，其中 图l公开了光学三路复用器的光学布局。图2公开了本发明光学三路复用器的示例实施例。
具体实施例方式
本发明涉及光学三路复用器。光学三路复用器对在三个光电设备和单 个光纤之间的三个光信号进行多路分解和多路复用。如这里所提到的，光 电i殳备可以指iUL射器或光检测器。M射器的一个例子是激光器或发光 二級管(LED)。激光器的例子包括边缘发射激光器，诸如双异质结构激 光器、量子阱激光器、应变层激光器、分布式反馈激光器和分布式布4M^ 反射器激光器。激光器的进一步的例子包括垂直腔表面发射激光器 (VCSELs),其具有发射垂直于半导体设备的平面的光的垂直激光器腔。 光接收器的例子包括PIN 二极管，诸如光电二极管、雪崩光电检测器和 金属-半导体-金属检测器。
这样的光电设备通常包含在TO-Can型的光学封装中。TO-Can封装 的例子包括TO-46和TO-56封装。TO-Can封装通常包括具有用于发射 或接收数据的光电设备的金属外壳，光电i更4^i于其上的头部，从二极管 引出的用于连接到电源的金属接触引线以及与所述二极管相对的玻璃窗， 其中，光信号穿过所述玻璃窗。所述TO-Can封装被密闭封装.根据这里 所公开的实施例，可以使用光信号穿过的球透镜来取代所^璃窗。球透 镜使穿过所*透镜的光信号准直。
参考图l，公开了光学三路复用器的光学布局.所述光学三路复用器 包括光纤100，其内传输三路复用光信号。该三路复用器还包括第一球透 镜105，其光学耦合第一光电设备115和第一波长选择滤波器120之间的 第一光信号U0。光学三路复用器还包括第二^Ut:镜125，其光学耦合第 二光电设备135和笫一波长选择滤波器120之间的第二光信号130。光学 三路复用器还包括第二波长选择滤波器140，其光学耦合第一波长选择滤 波器120和第三^ii镜145之间的第一光信号110和第二光信号130。光 学三路复用器还包括笫四^it镜150，其光学耦合笫三光电设备160和第 二频率选择滤波器140之间的第三光信号155。第二波长选择滤波器140 还光学耦合第四^Ut:镜150和第三^it:镜145之间的第三光信号155。这 样，光信号110、 130和155中的每一个通it^透镜105、 125、 145和150 中的两个被可选择地耦合在光电设备115、 135及160中的一个和光纤100 之间。光电设备U5、 135和160配置用来发射和/或接收光信号，所述光信 号所具有的相关波长不同于其他光电i殳备115、 135和160中的每一个。 所述光波长可以在375纳米和1800纳米之间。
在一个示例实施例中，第一光电设备U5包括配置用来接收第一光信 号110的光接收器，笫二光电设备135包括配置用来发射第二光信号130 的^il射器，以及第三光电设备160包括配置用来接收第三光信号155 的光接收器。第一光电设备115可以配置用来接收具有约14卯纳米的相 关波长的第一光信号110。第二光电设备135可以配置用来发射具有约 1310纳米的相关波长的第二光信号130。第三光电i殳备160可以配置用来 接收具有约1555纳米的相关波长的第三光信号155。如这里所提到的， 约1310纳米可以指在12卯纳米和1330纳米之间，约1490纳米可以指在 1480纳米和1500纳米之间，以及约1555纳米可以是在1550纳米和1560 纳米之间。
第一波长选择滤波器120可以配置用来^JN"笫一光信号IIO以及允许 笫二光信号130通过该第一频率选择滤波器120。例如，第一波长选择滤 波器120可以>^射具有14卯纳米波长的光以及允许具有1310纳米波长的 光通过该第一频率选择滤波器120。第二波长选择滤波器140可以配置用 来^^射第三光信号155以及允许笫一光信号110和第二光信号130通过该 第二频率选择滤波器140。例如，第二波长选择滤波器140可以配置用来 反射具有1555纳米波长的光以及允许具有14卯纳米波长的光和具有1310 纳米波长的光通过该第二波长选择滤波器140。
光学三路复用器还可包括笫一阻挡滤波器165，其配置用来允许第一 光信号110通过第一阻挡滤波器165到第一^it:镜105。第一阻挡滤波器 165还可以配置用来阻止从第一J^镜105 >^射的光通过该第一阻挡滤波 器165。因此，阻止了来自第一球透镜105的任何背反射穿过第一阻挡滤 波器165。例如，第一阻挡滤波器165可以配置用来仅允许与约1490纳 米的波W目关联的光通过第一阻挡滤波器165。
光学三路复用器还可包括第二阻挡滤波器170，其配置用来允许第三 光信号155通过第二阻挡滤波器到第三^Ut:镜150。第二阻挡滤波器170 还可以配置用来阻止从第三球透镜150反射的光通过第二阻挡滤波器 170。因此，阻止了来自第三球透镜150的伶河背反射穿过第二阻挡滤波 器170。例如，第二阻挡滤波器170可以配置用来仅允许与约1555纳米 的波"M目关联的光通过第二阻挡滤波器170。参考图2，示出了本发明的第二示例实施例。与图l相似，图2的实 施例示出了光学三路复用器。所述光学三路复用器包括其内传输三路复用 光信号的光纤200。所述光纤200由配置用来容纳光纤200的末端的光纤 接收器205来接纳。
所述三路复用器还包括第一球透镜210，其光学耦合第一光电设备 220和笫一波长选择滤波器225之间的第一光信号215。所述光学三路复 用器还包括第二^Uf镜230，其光学耦合第二光电设备240和第一波长选 择滤波器225之间的第二光信号235。所述光学三路复用器还包括第二波 长选择滤波器245 ，其光学耦合第 一波长选择滤波器225和第三 镜250 之间的笫一光信号215和笫二光信号235。光学三路复用器还包括第四球 透镜255，其光学耦合第三光电设备265和第二频率选择滤波器245之间 的第三光信号260。第二波长选择滤波器245光学耦合第四球透镜255和 第三球透镜250之间的第三光信号260。这样，光信号215、 235或者260 中的每一个通过两个^Ut:镜而被可选择地耦合在光电i殳备220、240或265 中的一个和光纤200之间。
光电设备220、 240和265中的每一个包含在光学组件内。例如，第 一光电设备220包含在第一光学组件270内，第二光电设备240包含在第 二光学组件275内，以及第三光电i殳备265包含在笫三光电组件280内. 光学组件270、 275和280中的每一个包括头部，以及用于为发送到和/ 或来自光电i殳备220、 240和265的信号提供电源的引线。
光学组件270、 275和280中的每一个还包括容器285。根据图2所 示的实施例，第一^Ut:镜210被合并到第一光学组件270的容器285中， 第二^Ut镜230被合并到第二光学组件275的容器285中，以及第四^it 镜255被合并到第三光学组件280的容器285中。
光学组件270、 275和280中的每一个可以为任何类型的光学封装。 例如，光学组件270、 275和280可以为TO-Can型光学封装，其包括头 部、容器以及第一球透镜210、第二球透镜230或者笫四^it:镜255中的 一个。
光电设备220、 240和265配置用来发射和/或接收光信号，所述光信 号所具有的相关波长不同于其他光电i殳备中的每一个。所述光学波长可以 在375纳米和1800纳米之间。
在一个示例实施例中，第一光电设备220包括配置用来接收第一光信号215的光接收器，第二光电设备230包括配置用来发射第二光信号235 的光发射器，以及第三光电设备265包括配置用来接收第三光信号260 的光接收器。笫一光电设备220可配置用来接收具有约1490纳米的相关 波长的第一光信号215。第二光电设备240可配置用来发射具有约1310 纳米的相关波长的第二光信号235。第三光电设备265可以配置用来接收 具有约1555纳米的相关波长的第三光信号260。
第一波长选择滤波器225可配置用来反射第一光信号215以及允许第 二光信号235通过该第一频率选择滤波器225。例如，第一波长选择滤波 器225可以反射具有1490纳米波长的光以及允许具有1310纳米波长的光 通过该第一频率选择滤波器225。第二波长选择滤波器245可配置用来反 射第三光信号260以及允许第一光信号215和第二光信号235通过该第二 频率选择滤波器245。例如，笫二波长选择滤波器245可配置用来反射具 有1555纳米波长的光以及允许具有1490纳米波长的光和具有1310纳米 波长的光通过该第二波长选择滤波器245。
所述光学三路复用器还可包括第一阻挡滤波器2卯，其配置用来允许 第一光信号215通过第一阻挡滤波器290到第一^it镜210。第一阻挡滤 波器290还可配置用来阻止从第一^it镜210反射的光通过第 一阻挡滤波 器290。因此，阻止了来自第一球透镜210的任何背反射穿过第一阻挡滤 波器290。例如，第一阻挡滤波器290可以配置用来仅允"^午与约1490纳 米的波^M目关联的光通过该第一阻挡滤波器290。
所述光学三路复用器还可包括第二P且挡滤波器295，其配置用来允许 第三光信号260通过改第二阻挡滤波器295到第三球透镜255。第二阻挡 滤波器295还可以配置用来阻止从笫三^if镜255反射的光通过该第二阻 挡滤波器295。因此，阻止了来自第三^lt镜255的任何背反射穿过该第 二阻挡滤波器295。例如，第二阻挡滤波器295可以配置用来仅允许与1555 纳米的波"M目关联的光通过该笫二阻挡滤波器295。
所述光学三路复用器还可包括外壳296。外壳296围住第一频率选择 滤波器225、第二频率选择滤波器245以及第三^it镜250。外壳296包 括用于容纳第一光学组件270、第二光学組件275和第三光学组件280的 容器部分285的开口，所述容器部分285分别包含第一光电设备220、第 二光电设备240和第三光电设备265。
由此，在图l和2的实施例中，以在两个^lii镜之间具有光信号的准 直光束的方式来使用所述两个球透镜，以达到相对高的耦合。例如，相对于传统的实施例，这样的耦合可以得到约50%或更高的耦合效率。
这里所公开的实施例可以以任何其他光波长来IM乍。此外，可以交换、 取代或者改变信号的波长。例如，>^光信号，诸如在图l和2所示的那 些，可以具有在375纳米和1800纳米之间的任何波长。第一光信号的波 长可以具有所公开的用于第二光信号或者第三光信号的波长，反之亦然， 只要每个光信号具有不同的波长。因此，本发明不限于这里所公开的作为 例子的那些特定的波长。
这里所/>开的实施例可展现优于现有技术的一个或多个益处。例如， 所述实施例可具有相对高的激光器到光纤的耦合效率以及低成本。由于是 被放置于准直光束中，因此，所述实施例可具有较好的光学滤波器性能(较 低的插入损耗和高隔离)。由于耦合对滤波器的角运动不敏感，因此，所 述实施例可具有较好的稳定性。所述实施例可具有较长的工作距离，这使 得设计灵活，诸如在两个透镜之间加入额外的元件而不改变其他部分。所 述实施例可具有较低的接收器光学装置的偏差，这也增加了接收器的灵敏 度和稳定性。
这里所要求保护的主题不限于解决任何特定的缺点或者仅在诸如这
里所描述的在特定环境中^Mt的实施例。所述实施例不限于任何期望的效 率或插入益处。相反地，提供这样的环境、优点和缺点仅用于示出其中可
实践若干实施例的技术领域。
应理解，所述附图是这样的示例性实施例的图解的和示意性的表示， 因此，它们并非《_对本发明的范围的限制，也不一定是按照比例绘制的。 可以以其他具体的形式来实施本发明而不脱离本发明的精神或本质特征。 应认为所描述的实施例在所有方面仅作为说明性的而不是限制性的。因 此，本发明的范围是由所附权利要求而不是由前面的描述来指出。落入权 利要求的等同内容的含义和范围内的所有变化均包括在本发明的范围内。 对本领域普通技术人员而言在本发明的领域内已知的装置和处理技术的 详细描述不包括在内。
权利要求
1.一种光学三路复用器，包括光纤；第一球透镜，其光学耦合第一光电设备和第一波长选择滤波器之间的第一光信号；第二球透镜，其光学耦合第二光电设备和第一波长选择滤波器之间的第二光信号；第二波长选择滤波器，其光学耦合第一波长选择滤波器和第三球透镜之间的所述第一和第二光信号；和第四球透镜，其光学耦合第三光电设备和第二频率选择滤波器之间的第三光信号；所述第二波长选择滤波器光学耦合第四球透镜和第三球透镜之间的所述第三光信号。
2. 根据权利要求1所述的光学三路复用器，其中所述光电设备中 的每一个配置用来发射和/或接收光信号，所述光信号具有的相关波长不 同于其他光电设备中的每一个。
3. 根据权利要求1所述的光学三路复用器，其中所述第一光电设 备包括配置用来接收所述第 一光信号的光接收器，第二光电设备包括配置 用来发射所述第二光信号的光发射器，以及所述第三光电设备包括配置用 来接收所述第三光信号的光接收器。
4. 根据权利要求3所述的光学三路复用器，其中所述第一光电设 备包括配置用来接收所述第一光信号的光电二极管，所述第二光电设备包 括配置用来发射所述第二光信号的激光器，以及所述第三光电设备包括配 置用来接收所述第三光信号的激光器。
5. 根据权利要求3所述的光学三路复用器，其中所述第一光电设 备配置用来接收具有约14卯纳米的相关波长的第一光信号，所述第二光 电设备配置用来发射具有约1310纳米的相关波长的第二光信号，以及所 述第三光电设备配置用来接收具有约1555纳米的相关波长的第三光信 号。
6. 根据权利要求1所述的光学三路复用器，其中所述光电设备中的每一个配置用来发射和/或接收光信号，所述光信号具有在375纳米和 1800纳米之间的不同的相关波长。
7. 根据权利要求1所述的光学三路复用器，其中第 一频率选择滤 波器配置用来反射所述第一光信号，以及配置用来允许所述第二光信号通 过所述第 一频率选择滤波器。
8. 根据权利要求7所述的光学三路复用器，其中所述第 一波长选 择滤波器配置用来反射与14卯纳米的波^目关联的光，以及配置用来允 许与1310纳米的波长相关联的光通过所述第一频率选择滤波器。
9. 根据权利要求7所述的光学三路复用器，其中所述笫二频率选 择滤波器配置用来反射所述第三光信号，以及配置用来允许所述第 一和第 二光信号通过所述第二频率选择滤波器。
10. 根据权利要求7所述的光学三路复用器，还包括第一阻挡滤波 器，其配置用来允许所述第一光信号通过所述第一阻挡滤波器到所述第一 ，透镜，以及配置用来阻止从所述第一^Ut4t^射的光通过所述第一阻挡
11. 根据权利要求10所述的光学三路复用器，还包括笫二阻挡滤 波器，其配置用来允许所迷第三光信号通过所述第二阻挡滤波器到所述第 四球透镜，以及配置用来阻止从所述第四球透4^^射的光通过所述第二阻 挡滤波器。
12. 根据权利要求11所述的光学三路复用器，其中所述笫一阻挡 滤波器仅允许约1490纳米的相关波长通过所述第一阻挡滤波器；以及第 二阻挡滤波器仅允许与1555纳米的波W目关联的光通过所述第二阻挡滤 波器。
13. 根据权利要求1所述的光学三路复用器，其中所述光电设备中 的每一个包含在光学组件内.
14. 根据权利要求13所述的光学三路复用器，其中所述第一a 镜被合并到笫 一光学组件的容器中，在所述容器内布置有所述第 一光电设 备，所述第二^镜被合并到第二光学组件的容器中，在所述第二光学组 件的容器内布置有所述第二光电设备，以及所述第三^Ut镜被合并到第三光学组件的容器中，在所述第三光学组件的容器内布置有所述第三光电设 备。
15. 根据权利要求l所述的光学三路复用器，还包括外壳，所述夕卜壳围住所述笫一和第二频率选择滤波器以及第三^it镜，所述外壳包括用 于接纳第一、第二和第三光学组件的容器部分的开口，所^器部分分别 包含所述笫一、第二和第三光电设备。
16. 根据权利要求15所述的光学三路复用器，其中所述第一、第 二和第三光学组件的容器部分分别包括所述第一、笫二和第四 镜.
17. 根据权利要求15所述的光学三路复用器，其中所述光学组件 的每一个包括TO-Can型封装，所述TO-Can型封装包括头部、容器以 及所述第一、第二或者第四^it镜中的一个。
18. —种光学三路复用器，包括 光纤；第一光学组件，包括布置在所述第一光学部件的容器中的第一^it镜；和第一光电设备； 第二光学组件，包括布置在所述第二光学组件的容器中的第二球透镜；和第二光电设备；第 一波长选择滤波器，所述第 一球透镜光学耦合所述笫 一光电设备 和所述第 一波长选择滤波器之间的第 一光信号，所述第二^it:镜光学耦合 第二光电设备和所述第一波长选择滤波器之间的第二光信号；第三光学组件，包括布置在所述第三光学组件的容器中的第四球透镜；和第三光电设备；以及第二波长选择滤波器，其光学耦合所述第一波长选择滤波器和第三 球透镜之间的第 一和第二光信号，所述第二波长选择滤波器还光学耦合所 述第四 :镜和所述第三^lit:镜之间的第三光信号，其中所述光信号中的 每一个通过两个^lit:镜而被准直，并且其中所述笫一光电设备配置用于接 收具有约1490纳米的相关波长的第一光信号，所述第二光电设备配置用 来发射具有约1310纳米的相关波长的第二光信号，以及所述笫三光电设 备配置用来接收具有约1555纳米的相关波长的第三光信号；第一阻挡滤波器，其配置用来允许第一光信号通过所述笫一阻挡滤波器到所述第一^ut镜，以及配置用来阻止从所述第 一球透4t^射的光通 过所述第一阻挡滤波器；和第二阻挡滤波器，其配置用来允许第三光信号通过所述第二阻挡滤 波器到所述第四^Ut镜，以及配置用来阻止从所述第四球透4t^射的光通 过所述第二阻挡滤波器。
19.根据权利要求18所述的光学三路复用器，其中所述光学组件 中的每一个包括TO-46或TO-56型光学封装。
全文摘要
公开了一种光学三路复用器。所述光学三路复用器包括光纤，第一球透镜，其光学耦合第一光电设备和第一波长选择滤波器之间的第一光信号，以及第二球透镜，其光学耦合第二光电设备和第一波长选择滤波器之间的第二光信号。所述光学三路复用器还包括光学耦合第一波长选择滤波器和第三球透镜之间的第一和第二光信号的第二波长选择滤波器，以及光学耦合第三光电设备和第二频率选择滤波器之间的第三光信号的第四球透镜。所述第二波长选择滤波器光学耦合第四球透镜和第三球透镜之间的第三光信号。这样，每个光信号均被选择性地耦合在所述光电设备中的一个和光纤之间。
文档编号G02B6/32GK101652689SQ200880010772
公开日2010年2月17日 申请日期2008年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者杜腾达, 贝恩德·许布纳 申请人:菲尼萨公司