具有多个信号通道的光发射器模块的制作方法_3

文档序号:9630814阅读:来源:国知局
透镜4之间的相对位置的图7A至7C进一步具体说明了调节透镜14a至14d的对准方向。图7A显示出当第一透镜12和调节透镜14与相应的焦点重合时的布置。在该布置中,从调节透镜14输出的光束变成准直光束。图7B示出了另一布置,其中调节透镜14被设置为更靠近聚光透镜4。在这种布置下,从调节透镜14输出的光束变成会聚光束。最后,图7C示出了最后一种布置,其中调节透镜14被设置为更靠近预聚焦透镜12且从调节透镜14输出的光束变得分散。
[0047]如图7B和图7C示意性所示,当从调节透镜14输出的光束是分散光束或会聚光束时,光束不再聚焦于光纤5的端部上,而是焦点或束腰进入到光纤5内。也即,与调节透镜14的焦点与预聚焦透镜12的焦点重合的布置(即,准直后的光束从调节透镜14输出)相比,焦点或束腰变为远离聚光透镜4。因此,当从调节透镜14输出的光束分散或会聚时,与光纤5的光耦合效率降低。
[0048]与光纤5的光耦合效率需要考虑到跟踪误差,即,如透镜12、14和4以及光纤5的各光学组件的物理尺寸随温度而变化;也即,各组件的热膨胀会改变光耦合效率。如上所述,聚光透镜4和光纤5配备在壳体2之外的親合部3内,这意味着聚光透镜4和光纤5这两个组件受外部环境温度和壳体2的温度影响。另一方面,第一透镜12和调节透镜14配备在壳体2内,更具体而言,配备在壳体2内的热电冷却器(TEC)上。因此,可以稳定透镜12和14的温度。
[0049]当环境温度升高时,耦合部3热膨胀而使得光纤5变为远离聚光透镜4。也即,在图7B和图7C示意性示出的光耦合系统中,光纤5的端部变为更靠近聚光透镜4的焦点。另一方面,调节透镜14通过TEC8的顶板的机械变形而移动成远离聚光透镜。而且,在图7B所示的耦合系统中,因为随着温度升高调节透镜14移动成远离聚光透镜4,这意味着光学系统接近图7A所示的构造,与光纤5的光耦合效率提高。因此,图7B的光学布置随着环境温度升高而提高了耦合效率。但是,图7B的光学布置相反地随着环境温度降低而显著地降低了耦合效率。
[0050]关于图7C所示的耦合系统,随着环境温度升高,与光纤5的耦合效率下降,这是因为调节透镜14移动成远离聚光透镜。然而,随着环境温度升高,光纤5的一端接近聚光透镜4的焦点,这使得与光纤5的耦合效率提高。
[0051]也即,因为调节透镜14移动成远离聚光透镜4,随着温度升高,所以图7C所示的光耦合系统的耦合效率降低,但是光纤5的端部偏移为靠近聚光透镜4的焦点(这能够提高耦合效率)可以补偿由于调节透镜14的偏移而引起的耦合效率的降低。另外,当温度下降时,调节透镜14朝向聚光透镜4的偏移提高了耦合效率,但是光纤5的端部偏移成远离光纤5的焦点可以补偿耦合效率的提高。因此,图7C所示的光学布置(也即,调节透镜14被设置成相对于调节透镜14的焦点不与预聚焦透镜12的焦点重合且从调节透镜14输出的光信号变得分散的点而更靠近预聚焦透镜12)可以改善耦合效率的温度相依性,即,光耦合系统的跟踪误差。
[0052]图8A和图8B示出了光耦合效率(耦合损耗)与温度之间的关系,其中图8A对应于调节透镜14朝向聚光透镜4偏移而将从调节透镜14输出的光信号形成为分散光束的情况,以及图8B对应于调节透镜14被设置为更靠近预聚焦透镜12而使得从调节透镜14输出的光信号会聚的另一情况。在图8A和图8B中,通道0对应于LD lid的通道,即从LDlid输出的光信号直线前进且与光纤5耦合;通道1对应于通过第二 WDM滤波器16与信道1的光信号多路复用的LD lib ;通道2对应于在PBC 19中内部反射之后与光纤5耦合的LD 11c;通道3对应于LD 11a,通过第一 WDM滤波器15使得LD 11a的光信号与LD 11c的光信号多路复用。信道的光程分别为22.61mm、23.52mm、23.69mm和24.65mm。
[0053]当调节透镜14朝向聚光透镜4偏移时,如图8A所示,在所有信道中观察到了较大的跟踪误差,并且相应信道的跟踪误差的幅值也表现出较大的差异。因此,调节透镜14朝向聚光透镜4偏移的光耦合系统具有在极大程度上取决于温度的与光纤5的耦合效率。这是因为如上所述光纤5的端部接近聚光透镜4的焦点且从调节透镜输出的光信号接近准直光束的协同作用。图8A中的广泛分散的跟踪误差是由于从调节透镜14到聚光透镜4的光程在各信道中都不同而引起的。
[0054]当调节透镜14更靠近预聚焦透镜12时,如图8B所示,跟踪误差在所有信道中都变小,并且相应信道的跟踪误差的变化也变小。在这种光学布置中,光耦合效率稳定在较小的值上,即使温度变化,各耦合效率之间的变化也保持较小。这是由于通过使光纤5朝向聚光透镜4偏移补偿了调节透镜14远离聚光透镜4的偏移。也即,由于调节透镜14的偏移引起的耦合效率的降低可以通过因光纤5朝向聚光透镜4偏移而使得耦合效率提高来进行补偿。
[0055](第二实施例)
[0056]图10是示出根据本申请的第二实施例的光发射器模块1A的平面图。光发射器模块1A也设置有四个通道,其中每个通道均包括作为光源的LD 11a至lld、调节透镜14a至14d以及监控PD 13a至13d。底座7上安装有LD 11a至lld、调节透镜14a至14d以及光耦合系统这些光学组件,但没有在底座7下方安装TEC 8。光发射器模块1A的区别特征在于,各个通道省略了设置在前述的光发射器模块1中的预聚焦透镜12a至12d,以及PBC 19由合束器(BC) 19a来替代。
[0057]也即,LD 11a至lld生成朝向调节透镜14a至14d发射的光信号。因为调节透镜14a至14d放置在相应位置上而使得在LD 11a至lld—侧的焦点与LD 11a至lld的光发射点基本重合,确切地为,调节透镜14a至14d的焦点略微偏离相应的光发射点;穿过相应的调节透镜14a至14d的光束变成准直光束。如图10所示,处理来自于调节透镜14a至14d的光束的光学系统将四个光束组合成一个光束。具体而言,来自第一 LD 11a的光束通过反射镜17朝向第一 WDM滤波器15反射,且通过第一 WDM滤波器15与从第三LD 11c发射的第三光束多路复用。
[0058]从第二 LD lib输出的光束也通过反射镜17朝向第二 WDM滤波器16反射,且与从第四LD lld输出的第四光束多路复用。两个多路复用的光束进入BC 19a从而进行组合。具体而言,包括来自第一 LD 11a和第三LD 11c的那些光束的前述多路复用光束从BC 19a的一个表面进入BC 19a且在BC 19a的另一表面处完全地朝向前述表面反射。BC 19a的表面可以设置有高反射(HR)涂层19b。另一方面,BC 19a的表面的一部分具有半反射镜19c,后述的来自于第二 WDM滤波器16的多路复用光束进入该部分。来自HR涂层19b的光束在半反射镜19c处反射一半,而来自于第二 WDM滤波器16的光束一半透过半反射镜19c。因此,BC 19a可以输出包括第一至第四光束的组合光束。组合光束穿过壳体2的前壁2A且穿过聚光透镜4会聚到设置在耦合部3中的光纤5的端部上。
[0059]因此,本实施例的光发射器模块1A将PBC 19替换成BC 19a以将四个光束组合,而不转化光束的偏振,这样可以在很大程度上简化光学系统。不需要在第一实施例中与光隔离器18集成在一起的偏振旋转器。相反,BC 19a中的半反射镜19c对来自WDM滤波器15和16的相应的多路复用光束造成较大的光损耗。也即,来自第一 WDM滤波器15的第一多路复用光束被半反射镜19c反射一半,但透过一半,来自于第二 WDM滤波器16的第二多路复用光束一半透过半反射镜19c,但一半被反射。因为从调节透镜14a至14d输出的光束基本上为准直光束;前述多路复用光束的透过半反射镜19c的一部分以及后述多路复用光束的由半反射镜19c反射的一部分变成留下较大强度的杂散光束。因此,本实施例的光发射器模块1A设置有光吸收器21来吸收透过半反射镜19c和被半反射镜19c反射的多路复用光束的杂散成分。
[0060]另外,本实施例的光发射器模块1A设置有位于不在光学系统内的耦合部3中的光隔离器18a。如上所述,本实施例的光学系统独立于光束的偏振。也即,从相应的LD 11a至lld输出的光束保持其如LD 11a至lld的那些光束的偏振。具体而言,相应光束的偏振与光束的横向和纵向平行,即,平行于壳
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