专利名称：光纤通信用的激光发射模块的制作方法
技术领域：
本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种光纤通信用的激光发射模块，该激 光发射模块能减少在实际使用环境中由于光连接组件受外应力作用所导致的光功率变化， 从而能通过IEC标准草案规定的Wiggle指标检测。
背景技术：
公知的光通信用的激光发射模块包括激光发射器，适配器、单模插芯、陶瓷套管和 光纤连接头。激光发射器与适配器相配合，单模插芯和光纤连接头同轴容纳于陶瓷套管内， 陶瓷套管容纳于适配器内。激光发射器发射的激光束通过光学微透镜聚焦到9 μ m的单模 插芯上，再通过光纤连接头与作为外跳线且芯径为9 μ m的光纤连接输出。光纤通信用的激光发射模块可在已公开的中国专利文献中见诸，如CNM11626Y (直接集成光发射模块)，又如CN256783Y (—种半导体激光发射模块)，还如公开号 CN101178447A (发射模块和光接收模块)，再如公开号CN1530681A (垂直腔面激光发射器列 阵的并行光发射模块及制作方法，等等)。上述专利文献均未给出如何使激光发射模块在外加应力的条件下使光功率变 化不超过1. 5db的技术启示。然而，国际电工委员会(IEC)制定有测试标准草案(全称 IEC-Wiggle Standard Draft SubimittedVer)，标准规范了自光发射器通过光纤连接头连 接到光纤之间由于应力作用而产生的光功率变化的测试方法。该方法采用步进电机带动激 光发射模块旋转，并且在外接光纤上载重0. 1,0. 25和0. 5磅，每2. 5°测一个点，各个点的 功率变化平均值< 1.5db。业界称该测试为Wiggle特性检测，这种特性检测是模拟野外各 种使用环境的严酷的检测方法。但是，已知的即申请人在上面提及的光纤通信用的激光发射模块往往难以通过前 述Wiggle特性检测(也称指标检测)，从而制约了我国激光发射模块向高端产品发展以及向 国外市场的拓展。本申请人认为，难于通过Wiggle特性检测的原因主要有以下两个方面一是耦 合效率问题，根据模式耦合理论，耦合到光纤中的光能依赖于光纤的数值孔径，光纤仅能接 收被光纤的数值孔径和芯径所限定的光锥内的那些光线。其中，光源和光纤的数值孔径、 光源的尺寸和芯径这些参数决定了耦合效率，光源的尺寸和光源的数值孔径之积是一个常 数。由于半导体激光器的发射场型不是圆形而是椭圆形，发射的激光虽经聚焦，但是相对于 9 μ m的单模插芯而言仍作为大光源，其光束直径大于光纤的数值孔径。根据小孔衍射理论， 进入到光纤的光束只是基模能量的一部分，仍有部分能量未注入到光纤中。二是结构问题， 激光发射器发射的激光经过9 μ m的单模插芯后再经光纤连接头与作为外跳线的9 μ m光纤 连接，必须在机械结构上保证单模插芯与光纤连接头的同轴度，以保证光束与光纤之间的 光同轴，然而由于实际使用环境中的外加应力的大小和方向变化，前述的单模插芯与光纤 连接头两者客观上难以保证同轴，从而无法保证光同轴。由上述说明可知结构因素(由于外力作用使二纤芯间产生角度和横向错位)会给耦合效率产生实质的影响，也就是说，前述两个方面中的后者影响于前者，因此甚有必要对 已有技术中的光纤通信用的激光发射模块的光输出结构加以改进，为此，本申请人作了有 益的探索，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种有助于解决由激光发射器与光连接组件间激光光束 的同轴度，避免在360°的范围内因二纤芯间角度和横向错位引起的光功率起伏变化的光 纤通信用的激光发射模块。本发明的任务是这样来完成的，一种光纤通信用的激光发射模块，包括用于发射 激光光束的激光发射器、第一、第二、第三适配器、多模插芯、陶瓷套管和光纤连接头，第一 适配器的左端与激光发射器配接，并且激光发射器探入第一适配器的容腔内，第二适配器 的左端端面与第一适配器的右端端面相配合，该第二适配器具有多模插芯孔、第一台阶腔 和第二台阶腔，光纤连接头的左端与陶瓷套管插配，右端探出第三适配器，第三适配器的左 端与所述的第二台阶腔插配，右端探出第二适配器，陶瓷套管的左端与第一台阶腔插配，右 端与第三适配器插配，多模插芯的左端插置于多模插芯孔内，右端与陶瓷套管插配，其中 所述的多模插芯与所述的光纤连接头同轴，并且多模插芯的右端端面与光纤连接头的左端 端面相配合，以及多模插芯的中央孔与所述激光发射器发射的激光光束同轴，并且还与光 纤连接头的光纤插孔同轴。本发明所述的中央孔的纤芯孔径为50 μ m、62. 5 μ m或100 μ m。本发明提供的技术方案能保障多模插芯的中央孔与外跳线的9μπι纤芯保持有 效的光连接，避免在360°的范围内因光连接组件在外应力作用下引起光功率变化大于 1. 5db的情形，提高光耦合效率，满足Wiggle特性测试要求。
图1为本发明的组装结构图。图2为图1的剖视图。
具体实施例方式请见图1和图2，本发明提供的光纤通信用的激光发射模块可应用于单纤双向和 三向及单模使用的T0SA、B0SA以及时性光通信领域的所有光信号输出。包括激光发射器1、 第一、第二、第三适配器2、3、4、多模插芯5、陶瓷套管6和光纤连接头7，在第一适配器2的 容腔21的左端即朝向激光发射器1的一端的内壁上构成有数个配接台阶腔211，藉由该配 接台阶腔211与激光发射器1上的配接台阶11紧配合而使第一适配器2与激光发射器1 配接。第二适配器3的左端端面与第一适配器2的右端端面相配接，配接方式优选使用激 光焊接，但并不排斥以其它方式将第二适配器3与第一适配器2固定。第二适配器3具有 一多模插芯孔31、一第一台阶腔32和一第二台阶腔33，多模插芯孔31、第一台阶腔32和第 二台阶腔33彼此形成由小及大的梯度关系。光纤连接头7的轴向中央具有一光纤插孔71， 在使用时将由图2示意的作为外跳线的光纤9插入于光纤插孔71内，该光纤连接头7的左 端与陶瓷套管6的管腔的右端插配，而光纤连接头7的右面端探出于陶瓷套管6，并且还探出于第三适配器4。第三适配器4的左端插置于前述的第二台阶腔33内，右端探出第二适 配器3。陶瓷套管6的左端与前述的第一台阶腔32插配，而陶瓷套管6的右端与第三适配 器4插配。多模插芯5的左端插置于前述的多模插芯孔31内，而右端与陶瓷套管6插配。 多模插芯5的中央孔51的孔径为50 μ m、62. 5 μ m或者更大例如100 μ m甚至更大。多模插 芯5的右端端面与光纤连接头7的左端端面相贴合，两者形成同轴关系，并且，光纤连接头 7的光纤插孔71与多模插芯5的中央孔51保持同轴，多模插芯5的中央孔51与由前述的 激光发射器1发射的激光光束8 (图2示)同轴。前述部件的安装属于精密机械装配，调试借助于夹具，并且在加电状态下调整X、Y 和Z之间三轴，当接收信号最大时采用胶粘剂固定并烘干，前述的第一适配器2与激光发射 器1也同样在加电(通电)状态下在二维平面上调整，使接收到的信号最大时，才采用激光焊 接固定。本申请人在实施例中提及的左和右的概念均是为了有助于理解而依据目前由图1 和图2示意的位置状态而言的，因此对本发明方案不具有约束力，即不能以方向改变而认 为有脱本发明范畴。本发明的理论依据模式耦合理论设计，并经过多个样本检测证明了设计的正确性。鉴于62. 5/125 μ m的多模光纤首先被美国采用为多家行业标准，因为50 μ m以上 的多模光纤芯径大，数值孔径高，能从激光发射源耦合入更多的即更大的光功率。又鉴于耦 合到光纤中的光能依赖于光纤的数值孔径，光纤仅能接收被光纤的数值孔径和芯径所限定 的光锥内的那些光线。还鉴于国际著名的康宁公司采用折射率分布控制，推出这种以前只 有单模光纤才能给出的特性而且能在网络中使用以前给多模光纤配套的低成本系统。基于以上三个因素，本申请人设计采用了 50 μ m、62. 5 μ m或100 μ m的多模插芯5， 使其端面接近或大于径透镜聚焦到其端面上的光斑直径。并且由于多模插芯5的长度不足 4mm，根据模式耦合理论，耦合比可以忽略不计，而主要取决于信号波长。因此本发明方案能 保障进入多模插芯5中的光能量(功率)增大。又，由于多模插芯5的中央孔51 (实际为多 模50 μ m以上的纤芯，现简称为中央孔51)增大为50μπι、62. 5μπι或IOOym以上，相比较， 在多模插芯5的右端面上(与光纤9之间的接触端上)的光斑直径增大，光纤9尽管存在由 接插连接方式或外加应力引起的变化的因素，但均可保证9 μ m的光纤9的芯径处于耦合多 模插芯5的端面上的光斑直径内，纵使光纤9使用50 μ m的芯径，因注入到多模插芯5内的 光功率大，所以功率变化范围可忽略不计。从而能使本发明提供的技术方案得以满足前述 的Wiggle特性测试要求。
权利要求
1.一种光纤通信用的激光发射模块，其特征在于包括用于发射激光光束的激光发射器 (1)、第一、第二、第三适配器(2、3、4)、多模插芯(5)、陶瓷套管(6)和光纤连接头(7)，第一 适配器(2 )的左端与激光发射器(1)配接，并且激光发射器(1)探入第一适配器(2 )的容腔 (21)内，第二适配器(3)的左端端面与第一适配器(2)的右端端面相配合，该第二适配器 (3)具有多模插芯孔(31)、第一台阶腔(32)和第二台阶腔(33)，光纤连接头(7)的左端与 陶瓷套管(6)插配，右端探出第三适配器(4)，第三适配器(4)的左端与所述的第二台阶腔 (33)插配，右端探出第二适配器(3)，陶瓷套管(6)的左端与第一台阶腔(32)插配，右端与 第三适配器(4)插配，多模插芯(5)的左端插置于多模插芯孔(31)内，右端与陶瓷套管(6) 插配，其中所述的多模插芯(5)与所述的光纤连接头(7)同轴，并且多模插芯(5)的右端端 面与光纤连接头(7)的左端端面相配合，以及多模插芯(5)的中央孔(51)与所述激光发射 器(1)发射的激光光束同轴，并且还与光纤连接头(7)的光纤插孔(71)同轴。
2.根据权利要求1所述的光纤通信用的激光发射模块，其特征在于所述的中央孔(51) 的纤芯孔径为50 μ m、62. 5 μ m或100 μ m。
全文摘要
一种光纤通信用的激光发射模块，属于光纤通信技术领域。包括用于发射激光光束的激光发射器、第一、第二、第三适配器、多模插芯、陶瓷套管和光纤连接头，第一适配器的左端与激光发射器配接，第二适配器的左端端面与第一适配器的右端端面相配合，第二适配器具有多模插芯孔、第一台阶腔和第二台阶腔，光纤连接头的左端与陶瓷套管插配，右端探出第三适配器，第三适配器的左端与第二台阶腔插配，右端探出第二适配器，陶瓷套管的左端与第一台阶腔插配，右端与第三适配器插配，多模插芯的左端插置于多模插芯孔内，右端与陶瓷套管插配。优点能保障多模插芯的中央孔与外跳线的9μm纤芯保持有效的光连接，提高光耦合效率，满足Wiggle特性测试要求。
文档编号H04B10/04GK102111216SQ20111007523
公开日2011年6月29日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者孙全意 申请人:孙全意, 常熟市宝源光电科技有限公司