专利名称：传输和检测光的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种传输和检测光的装置及方法。同时，本发明还涉及一种检测具有特定波长之光的光学器件。
背景技术：
传统上，在JP-09-806458(A)中已经披露一种用来接收光的光学模块或器件。该光学器件200有一玻璃制的基片或定位块201。该定位块201的主表面202具有V形槽203和与V形槽203交叉的角矩形槽204，两者都被确定在其中。矩形槽204容纳滤光器205，该滤光器205反射波长为λ1的光，并传输另一种波长为λ2的光。V形槽203容纳分别位于滤光器205相对侧上的第一和第二光纤206和207。主表面202支撑电极208，而电极208又通过用来在光接收器209和电极208间进行连接的焊接点来支撑带有光接收器的光学元件209。
在操作时，具有波长λ1和λ2的光被从第一光纤206的开口端送至滤光器205，在该滤光器205处，波长为λ1的光被朝光接收器209反射，而波长为λ2的光被在其中被传输至第二光纤207。
然而，这种光学器件具有几个缺点。例如，如从附图可见，由于光接收器209被支撑在电极208上，并且焊接点210被安置在电极211上，以致它与滤光器205明显地隔开，这造成从滤光器205反射部分传向光接收器209的光的扩散。这就意味着小的光检波器不能接收到被滤光器反射的所有光，于是就有碍适用于高速通信的紧凑、高响应光接收器结合在这种光学器件中。
同时，根据这篇出版物，在光纤被粘合在所述定位块上后，形成用来容纳滤光器的角槽(angled groove)，这就很不利地增大了分开光纤之相对端面之间的距离。从而降低反向的光纤之间的光传输效率。
此外，不能确保所述滤光器在槽内，这就会引起滤光器弯曲。从而改变由滤光器所反射的光的方向，降低光接收器接收光的效率。
发明内容
相应地，本发明的光学器件包括定位块，其中确定有第一定位部分和第二定位部分；第一和第二光导，以彼此对准的关系被定位在所述第一定位部分中，该第一和第二光导的相对端被成形特定的角度；滤光器，它被定位在所述第二定位部分中，并且位于所述第一和第二光导相对端之间，以使成角度的相对端各自基本接触滤光器的相对表面，该滤光器有一滤层，用来反射具有第一波长的光和透射具有第二波长的光；光接收器，它用于接收由所述滤层发射的光；以及粘合剂，被填充从所述的定位块、所述第一和第二光导、所述滤光器和所述光接收器中所选择的至少一个相邻部件之间，这种粘合剂的折射率实质上与这些相邻部件的相同，并且透射相邻部件之间的光。
另外，本发明光学器件的制造方法具有如下步骤将滤光器定位在定位块的第一定位部分中，所述滤光器有一滤层，该滤层用来反射具有第一波长的光并透射具有第二波长的光；将第一和第二光导以彼此对准的关系分别定位在第二定位部分中，该第二定位部分形成于所述滤光器的相对两侧，所述第一和第二光导的相对端被成形特定的角度；向所述第一和第二光导相对的成角度端部施加第一粘合剂，该第一粘合剂的折射率与所述这些光导的相同；将所述滤光器固定在所述第一和第二光导的成角度端部之间；将具有第二波长的光引入到所述第一和第二光导之一内；调节所述第一光导相对于所述第二光导的位置，使得从所述第一和第二光导当中的另一个射出预定量的光，然后固定所述第一和第二光导；借助其间的第二粘合剂，把光接收器定位在所述的定位块上，这种第二粘合剂的折射率与所述这些光导的相同；将具有第一波长的光引入到所述第一和第二光导之一内；以及调节所述光接收器相对于所述光导的位置，使所述光接收器接收到预定量的光，然后固定所述光接收器。
图1是依照本发明第一实施例光学器件的放大横截面图；图2是定位块的放大透视图；图3是表示制造图1光学器件方法的流程图；图4是表示形成一个有角度矩形槽情况的侧向主视图；图5是依照本发明第二实施例光学器件的放大横截面图；图6是另一个定位块的放大透视图；图7是表示用以形成V形槽方法的侧向前视图；图8是依照本发明第三实施例光学器件的放大侧向主视图；图9是表示制造图8光学器件方法的流程图；图10是依照本发明第四实施例光学器件的放大侧向主视图；图11是依照本发明第五实施例光学器件的放大侧向主视图；图12是表示制造图11光学器件方法的流程图；图13A和13B是制造图11光学器件时所用定位块的放大透视图；图14是依照本发明第六实施例光学器件的放大侧向主视图；图15是表示制造图14光学器件方法的流程图；图16是依照本发明第七实施例光学器件的放大透视图；图17是表示制造图16光学器件方法的流程图；图18是依照本发明第八实施例光学器件的放大透视图；图19是表示制造图18光学器件方法的流程图；图20是依照本发明第九实施例光学器件的放大侧向主视图；图21是图20光学器件中的定位块的放大透视图；图22是表示用以形成所述定位块之成角度表面方法的侧向主视图；图23是表示制造图20光学器件方法的流程图；图24是现有技术光学器件的横截面图。
应予说明的是，虽然本发明的光学器件尺寸很小，但是为了清楚起见，光学器件的每一个部件都被以夸大的形式绘出。同时，在整个附图中，类似的部件被用类似的参考数字来标明。
具体实施例方式
以下将参照附图详细讨论本发明的几种具体实施例。
第一实施例图1表示本发明第一实施例的光学元件或器件，用参考数字10一般性地表示。该光学器件10具有倒置地示于图2的主体或定位块11。该定位块11最好由比如玻璃之类的透明材料制成，并具有矩形盒的形状，但是并不限制本发明。定位块11的主表面12(图1中的底面和图2中的顶面)具有沿一个方向的第一定位部分或槽13，还有沿与所述方向垂直的另一个方向延伸的第二定位部分或槽14，两个槽都形成在其内。最好是所述第一槽13为V形，而该第二槽为矩形。所述第二槽14与主表面12成θ角。
回到图1，第二槽14容纳有一个光学板或滤光器15，它由比如玻璃或者包含聚酰亚胺的合成树脂等透明材料制成。滤光器15的一个表面上附有滤层16，该滤层16以选择的方式反射具有波长λ的特定光。最好由传统的汽相沉积工艺形成该滤层16。将滤光器15设置于第二槽14内，使所述滤层面向槽14的一个侧壁17(见图2)。这就造成沿箭头18所示方向传播的光λ1受到滤层16有选择的反射，射向定位块11的主表面12。
将一对比如由光纤或中空管制成的光导19和20被轴向对准地设置在被第二槽14所分开之第一槽13的相应部分内。光导19和20通过滤光器15彼此相对的一端均倾斜θ角。使如此构造的光导19和20被定向成使成角度的端面实质上与滤光器15的相对侧壁接触，以防止滤光器15弯曲。
借助适宜的粘合材料23，使带有光接收器22的光接收元件或器件21被定位在光导19的主表面12上，从而由滤光器15的滤层16所反射的光被光接收器23接收。能够很有效地传输光λ1的粘合剂被用作该粘合材料23。最好是这种粘合材料的折射率与光导19和20及滤光器15的相同。
通过多种过程制造光学器件10。譬如图3中所示那样，使定位块11成形，具有第一槽13和第二槽14。最好是如图4所示那样，在使用定位装置(未示出)将定位块11成角(90°-θ)期间，用旋转刀具或锯形成矩形槽14。然后，将滤光器15插入成角度的槽14内，使滤层16面向与图2中所示主表面12一起确定角度θ的壁17。将光导19和20的一端抛光或研磨磨光，以使其与各自的纵轴成θ角。接着，将光导19和20安装在第一槽13被隔开的相应部分内，成角度的端面对接在滤光器15的相对侧面上。在设置光导19和20之前，用一种能够通过像紫外线之类的光曝光来固化的适宜粘合材料，即UV固化粘合剂23涂覆滤光器15的相对侧面或光导19和20的成角度端面。所述粘合材料最好具有与所述光导和滤光器相同的折射率。然后，将具有波长λ2的光引入第一光导19远离其成角度端面的相对端。调整光导19和20的位置，使从第二光导20远离其成角度端面的相对端所发出的光量最大化。接着，使所述粘合材料曝光于紫外线中，以固化该粘合材料，从而在光导19、20与滤光器15之间实现固定连接。
当所述光导19和20的成角度端面被促使与滤光器15的相应面紧密接触时，加在光导19和20末端处的过量粘合材料23就会流出在光导19和20的外表面上。这也阻止滤光器的可能弯曲。光导19和20上的粘合材料能够在滤光器15的光反射部分与光接收器22之间延伸一段距离，同时使打在光接收器22上的光的直径扩展。因此，低粘度的粘合剂优选被用作这种粘合材料。或者可以去掉过多的固化树脂，将光导19和20上粘合材料的厚度减至最小。另外，最好通过比如抛光或研磨去掉滤光器15从相对的光导19和20伸出并且又位于其间的部分。
接下来，将UV固化树脂24涂覆在定位块11的主表面12上，接着再在粘合剂24上安装光接收器件21。然后，将光λ1引入第一光导19内，并调节光接收器件21相对于定位块11的位置，以使光接收器件22接收的光量最大化。最后，将UV固化树脂24曝光于穿过定位块11的紫外线中，使其固化。
在如此构造光学器件10的操作中，当把波长为λ1和λ2的光引入第一光导19内时，波长为λ1的光在滤层16处受到反射，进入光接收器22，而波长为λ2的光被传输穿过滤层16和滤光器15，进入第二光导20。此时，由于第一光导19通过粘合材料薄层充分地接触光接收器22，而且滤光器15受到所述光导的对接面夹持，因此反射光就被有效地传输进光接收器22。
另外，由于通过滤光器19使第一和第二光导19、20被极好地连接，使其间的间距最小化，因而促使波长为λ2的光能以得到提高的效率被传输进入第二光导20。
此外，因为粘合材料的折射率与光导19、20和滤光器15的相同，所以就使在这些部件边界处的反射所引起的光的损失被最小化。这也消除了光路的任何位移，否则会因这些部件边界处的反射引起所述光路的位移。
尽管采用V形槽13定位光导19和20，但是可代替采用任何结构或装置。
另外，定位块11由石英制成，以使光纤光导19和20与定位块11热膨胀率之间的差别最小。这反过来也把因对热的依赖性所引致的热老化降至最小。
第二实施例图5和6表示本发明第二实施例的另一种光学器件。这种光学器件10B的特征在于第二定位部分被具体化为V形槽14的形式。该槽14具有一对对称的相对面25，每一个都与垂直于定位块11之表面12的垂线成90°-θ角。滤光器15被定位在两表面25中的任一个上，以使滤层16对向于此。
如图7所示，使用具有角度180°-2θ之锥形切削刃的切割装置26形成所述V形槽14。最好是在随后将会被分成各定位块11的大基片28上按规则的间隔形成所述槽14。这提高了定位块和光学器件的生产率，并降低生产成本。
第三实施例图8表示本发明第三实施例的又一种光学器件。这种光学器件10C具有一对第一和第二定位块31和32。第一定位块31的表面33与第二定位块32相对，该表面33与主表面34成90°-θ角，所述主表面34中形成第一定位部分，如V形槽35。另一方面，第二定位块32的表面36与第一定位块31相对，表面36与主表面37成90°+θ角，所述主表面36中形成第二定位部分，如V形槽38。最好使所述第一和第二定位块31、32的成角度表面33和36被抛光，然后再使其光滑，以减小光传输的损失。将所述第一和第二定位块31和32设置成，使所述成角度的表面33和36以平行的方式彼此相对，以将滤光器15固定于其间。这可避免滤光器15弯曲。
通过多种过程制造该光学器件10C。譬如图9中所示那样，准备两块玻璃主体，每一块都呈矩形棱镜的形式。对于每一块玻璃主体而言，在该玻璃体的主表面34、37内形成第一定位部分，如V形槽35、38。然后，将光导19、20定位在槽35、38中，光导19、20的一端从其中确定有成角度表面之所述主体的相应侧面伸出。接下来，使用适宜的粘合剂，如能被紫外线照射固化的粘合材料，将光导19、20固定在槽35、38中。
然后，抛光玻璃体的侧面以及从中伸出的光导一端，使它们分别形成90°-θ角和90°+θ角，从而完成第一定位块31和第二定位块32。继而，将UV固化树脂23加于第一定位块31的成角度表面33和第一光导19的成角度端面。把滤光器15安装在第一光导19的成角度端面上，使它的滤层16与角度表面33相对。另外，将第二定位块32定位成，使它的成角度平面36与第一定位块31的相应成角度表面33相对，并使第二光导20以轴向对准的方式与第一光导19相对。
接下来，把波长为λ2的光引入第一光导19。设置适宜的光检测器(未示出)，以检测从第二光导20远离滤光器的相对端面发出的光。利用该检测器的输出，调整第一定位块31和第二定位块32的相对设置，以使从第二光导20发射的光量最大化。这之后，曝光于紫外光中，以固化UV固化树脂23。如果需要，去除从定位块31和32的主表面34和37伸出的滤光器部分。
通过一种适宜的粘合材料，如UV固化粘合剂24，将光接收器件21固定在第一定位块31或者第一和第二定位块31、32的主表面34上。然后，将波长为λ1的光引入第一光导19。在这种情况下，滤层16处反射的光被光接收器22接收。利用该光接收器22的输出，调整光接收器件21相对于定位块31和32的位置，以使光接收器22接收的光量最大化。所述粘合剂24最好具有与定位块31和32、光导19和20以及滤光器15相同的折射率，以将这些部件各自边界处的光损失减至最小。
依照本实施例，把光导固定在定位块31和32上，然后再彼此对准，从而能以极大的精度对准，并使其间的光损失减至最小。另外，把滤光器15固定和定位在定位块31和32之间，以避免不需要的位移或弯曲，从而使其传输和反射特征的变劣(deterioration)最小。比较而言，根据发明人进行的试验，本发明第一和第二实施例的光学器件的传输损耗分别是0.6dB和0.3dB。
第四实施例图10表示本发明第四实施例的再一种光学器件。该光学器件10D具有设置成一排的三个定位块41、42和43。所述定位块41、42和43的主表面44、45和46位于沿图中水平方向延伸的平面上，并分别确定有定位部分或V形槽47、48和49。另外，第一定位块41的表面51与第二定位块42相对，所述表面51与主表面44成90°-θ1角。第二定位块42具有与第一定位块41和第二定位块42的相对的表面52和53，它们分别与其主表面45成90°+θ1角和90°-θ2角。第三定位块43的表面54与第二定位块42相对，所述表面54与主表面46成90°+θ2角。
所述第一至第三定位块41、42、43的槽47、48、49分别容纳第一至第三光导或光纤55、56、57。特别是，邻近第一定位块41的成角度表面51的第一光导55的一端被抛光，与成角度表面51齐平。第二光导56的相对两端被分别抛光，与它的相对成角度的表面52和53齐平。类似地，邻近第三定位块43的成角度表面54的第三光导57的一端被抛光，与成角度表面54齐平。
第一和第二滤光器58和59被抛光，分别被固定在第一定位块41和第二定位块42的成角度的相对面51和52之间以及第二定位块42和第三定位块43的成角度的相对面53和54之间。从而防止滤光器58和59弯曲。第一滤光器58带有第一滤层(未示出)，它能够在其相对于第一定位块41的成角度表面上反射波长为λ1的光而透射波长为λ2和λ3的光。第二滤光器59带有第二滤层(未示出)，它能够在其相对于第二定位块42成角度表面上反射波长为λ2的光而透射波长为λ3的光。最好是通过传统的薄膜形成技术，如汽相沉积形成所述第一和第二滤层。使用适宜的粘合材料24，使这些定位块和滤光器被可靠地彼此固定。另外，光接收器件21被紧固在第二定位块42的主表面45上，以使由第二滤光器反射的光被该光接收器件21的光接收器22接收。所述粘合材料最好是UV固化材料。另外，所述粘合材料具有与各定位块、光导和滤光器这些部件相同的折射率。
通过多种过程制造该光学器件10D。例如，准备三个玻璃主体，每个都采用矩形棱镜形式。对于每个玻璃主体，在玻璃主体的主表面上形成定位部分，如V形槽。然后，将第一光导55定位在第一玻璃主体的槽47内，第一光导55的一端从该玻璃主体的相应侧面略有伸出，所述玻璃主体中将确定有成角度的表面。同时，第二光导56被定位在第二玻璃体的槽48内，该第二光导56的相对端从该玻璃主体的相对侧面略有伸出，所述玻璃主体中将确定有成角度的表面。此外，第三光导57被定位在第三玻璃主体的第三槽49内，该第三光导57的一端从该玻璃主体的相对侧面略有伸出，所述玻璃主体中将确定有成角度的表面。
使用UV固化粘合剂，将第一至第三光导55-57固定在相应的槽47-49中。然后，有光导的线端从其中伸出的玻璃主体的每个侧面都受到抛光，使其见于光导伸出端，以便形成所述定位块和光导的成角度表面。如上所述，第一定位块41的成角度表面具有90°-θ1角。第二定位块42的相对成角度的面分别具有90°+θ1角和90°-θ2角。第三定位块43的成角度表面具有90°+θ2角。
接下来，向第一定位块41的成角度表面加给UV固化树脂61，使第一滤光器58以及第二定位块42的相应成角度表面定位于该第一块41的成角度表面，使得第一光导55和第二光导56通过第一滤光器58同轴地彼此对准。第一滤光器58的滤层(未示出)面对第一定位块的成角度表面。然后，将波长为λ2和λ3的光引入第一光导55。用适宜的检测器来检测从第二光导56发出的光。另外，调整第一定位块41和第二定位块42的位置，使被检测器测得的光量最大。之后，使UV固化树脂曝光于紫外线中，实行固化。如果需要，切掉从这些定位块伸出的第一滤光器部分。
类似地，向第二定位块42的相对的成角度表面加给UV固化树脂62，将第二滤光器59以及第三定位块43所相应成角度表面定位于该第二块42的相对的成角度表面，使得第一光导56和第二光导57通过第二滤光器59彼此同轴对准。第二滤光器59的滤层面对第二定位块的成角度表面。接下来，就波长为λ3的光引入第一光导55。用适宜的检测器检测从第二光导56发出的光。同时，调整第一定位块和第二定位块的位置，使被检测器测得的光量最大。之后，将UV固化树脂曝光于紫外线中，实行固化。如果需要，切掉从这些定位块伸出的第一滤光器部分。
随后，通过在其间加给UV固化树脂，将光接收器件21固定在第二定位块上。利用光接收器22的输出，调整光接收器件21相对于第二定位块42的位置，使被光接收器22接收的光量最大。最后，将UV固化树脂曝光于紫外线中，实行固化。
在如此构成的光学器件10D的操作中，当把波长为λ1、λ2和λ3的光引入第一光导41时，波长为λ1的光受到反射，而波长为λ2和λ3的光被透射穿过第一滤光器58，进入第二光导56。然后，光传播穿过第二光导56到达第二滤光器59，其中波长为λ2的光在此受到反射，进入光接收器22，而波长为λ3的光被透射穿过滤光器59和第三光导57，继而再从第三光导57的相反端射出。此时，由于光导、滤光器和光接收器通过粘合剂光学连接，因此就使这些部件边界处的光损失减至最小。
另外，各滤光器被可靠地固定在各光导的相邻表面之间，以避免滤光器的弯曲，这就确保被各滤光器反射的光沿预定方向定向。
第五实施例图11表示本发明第五实施例的另一种光学器件。该光学器件10E具有一对第一和第二光导65和66。这些光导最好由光纤制成。该第一和第二光导的端面67和68被抛光具有90°-θ角。使用适宜的粘合材料70，使第一光导65和第二光导66的成角度端面67和68通过滤光器69以同轴的方式彼此连接，使得它们彼此紧密地接触。在这种情形下，滤光器69被固定在两个光导的相对表面之间，可避免滤光器的弯曲。滤光器69在它面对第一光导65的表面上具有滤层(未示出)。最好是通过传统的薄膜形成技术，如汽相沉积形成所述滤层，它反射波长为λ1的光而透射波长为λ2的光。用UV固化树脂73将带有光接收器72的光接收器件71固定在第一光导65的外侧，使得在滤层处反射的光被光接收器72接收。
通过多种过程制造该光学器件10E。譬如图12中所示那样，准备两个由光纤制成的光导。通过适宜的抛光或研磨磨光，使光导65和66各自的一端成90°-θ角。为了通过滤光器连接该第一光导65和该第二光导66，向第一光导的成角度端加给UV固化树脂70，由粘合剂使滤光器被定位在该第一光导的成角度端面上，其滤层与成角度表面相对。然后，照射紫外光来固化粘合材料。
接下来，给出图13A或13B所示的定位块。这种定位块75包括主表面76，该主表面76具有沿一个方向延伸的第一定位部分77和沿垂直于该方向的另一个方向延伸的第二定位部分78。在本实施例中，该第一定位部分77和第二定位部分78被分别确定为一个V形槽和一个矩形槽。如图13A所示，所述矩形槽78最好与定位块主表面倾斜成θ角。
利用该定位块75，以预定的方式定位第一光导65和第二光导66。例如，将第一光导65定位在V形槽77中，以使滤光器59被定位在所述成角度的槽中。最好是增大矩形槽78的宽度，使滤光器59能够很容易地被定位在槽78中而不与定位块75接触。将UV固化树脂70加于第二光导66的成角度表面68上，接着将该第二光导66定位在V形槽76的剩余部分内。另外，使第二光导66的成角度表面68与滤光器69的相对表面紧密接触，以使第二光导66与第一光导65对准。
将波长为λ2的光引入第一光导的相反端，该光透射穿过滤光器进入第二光导。用光检测器检测从第二光导66相反端射出的光。利用所述光检测器的输出，实行第二光导66相对于第一光导65的定位，使由光检测器测得的光量最大。然后，使UV固化树脂70曝光于紫外线中。用比如研磨磨光或者抛光切掉从第一光导65和第二光导66伸出的滤光器69的任何部分，否则它会额外地增大自滤光器到光接收器的光路长度，并从而使光接收器所接收的光点增大。
继而，通过加于其间的UV固化粘合剂，将光接收器件71固定在第一光导65上。将波长为λ1的光引入第一光导65，该光在滤光器69的滤层处受到反射，接着传向光接收器72，其中所述滤光器69被两个光导的相对端面所固定。利用光接收器72的输出，调节光接收器件71的位置，使光接收器72接收到最大量的光。最后，将UV固化树脂73曝光于紫外线中。
第六实施例图14表示本发明第六实施例的另一种光学器件。该光学器件10F具有一对第一和第二光导75和76。所述光导75和76最好由光纤制成。该第一光导75和第二光导76的端面77和78被抛光成具有90°-θ角。第一光导75的成角度端面77带有一个滤光器79，用来有选择地反射波长为λ1的光。仅由一薄的滤层形成所述滤光器79，借助传统的薄膜形成技术，如汽相沉积而沉积所述滤层。这可防止滤层变形。使用适宜的粘合材料80，通过滤光器69，使第一光导75和第二光导76的成角度端面77和78以同轴方式彼此连接，使得它们彼此紧密地接触。由UV固化树脂83使带有光接收器82的光接收器件81被固定在第一光导75的外侧，使得在滤层77处反射的光被光接收器82所接收。
通过多种给出制造该光学器件10F。譬如图15中所示那样，准备两个由光纤制成的光导75和76。通过适宜的抛光或研磨磨光，使光导75和76各自的一端成90°-θ角。另外，借助传统的薄膜形成技术，如汽相沉积，在第一光导75的成角度表面77上形成滤光器79。
为了连接第一光导75和第二光导76，向第一光导75的滤光器79加给UV固化树脂80。所述UV固化树脂80最好具有与光导相同的折射率。然后，在图13A或13B所述定位块的V形槽内定位并对准第一光导75和第二光导76。为防止粘合剂可能沉积到定位块上，最好将光导75和76的连接部分置于矩形槽中。在那里不可能有粘合剂的沉积，同时也可以用不带这种矩形槽的另一个定位块来替代。
将波长为λ2的光引入第一光导75的相反端面，该光透射穿过滤层79进入第二光导76。用光检测器检测从第二光导76相反端面射出的光。利用该光检测器的输出，实行第二光导76相对于第一光导75的定位，使被光接收器所接收的光量最大。然后，通过紫外线曝光固化所述UV固化树脂80。
在这样构造的光学器件10F中，具有与光导相同折射率的粘合剂被完全填充在第一光导和第二光导的连接部分处，这就使在光导界面处引起的光损失减至最小。同时，这也消除了由这些部件边界处的反射所引起的任何光路位移。
另外，这种光学器件不携带任何笨重的定位块，从而对于整体包括这种定位块的光学器件是更经济的。
此外，滤光器仅仅由滤层形成，这就进一步减小了第一光导和第二光导相对表面之间的间距。这使光的散射最小，并且改善从第一光导到第二光导的光传输。而且，滤光器本身并不弯曲，从而就沿预定的方向反射光。
第七实施例图16表示依照本发明第七实施例的另一种光学器件。本实施例的光学器件10G带有一个光发射器85，如激光二极管，用以发射包含波长为λ2的激光束。所述光发射器85安置在基片86上，而基片86固定在定位块88的主表面87上。另外，该光发射器85光学连接在第一光导89的相对端或入口端上，以使从光发射器发出的光被良好地引入第一光导89。
通过多种操作制造光学器件10G。譬如图16和17所示，定位块88被形成具有第一定位部分，如V形槽90，其中容纳由光纤制成的光导89，并用适宜的粘合材料来固定；光导的相反端从定位块88的相对侧面伸出。光导89的一端91被抛光或研磨磨光，形成角度。继而，在定位块88的主表面87上形成第二定位部分，如矩形槽92，以沿垂直于V形槽90的方向V形槽90和光导89正交交叉。所述矩形槽92最好与和光导89抛光端面相邻的主表面部分成90°+θ角。
滤光器93的一个表面上带有能反射波长为λ1的光的滤层，使用适宜的粘合材料将滤光器93定位并固定在两个光导相对端面之间的成角度的槽92内，使滤层面对矩形槽92的成角度侧面和光导89的成角度端面。这就确保滤光器93被固定在光导之间而不会弯曲，从而又确保来自滤光器的光沿预定的方向定向。
借助加于其间的UV固化树脂，使光发射器85被固定在基片86上，再将基片86固定在定位块88的主表面87上。最好选择能够有效地透射波长为λ1和λ2的光并具有与光导89相同折射率的粘合剂。在光导89的相反端部设置光检测器或功率表，以便能够检测到穿过光导89相反端面射出的光。然后，使光发射器86受到激发，发射波长为λ2的光。该光受到光检测器的检测。调节光发射器85和基片86相对于定位块88的位置，使被光检测器检测到的光量最大。在光发射器85定位之后，通过紫外光曝光固化所述UV固化树脂。
随后，借助加于其间的UV固化树脂，将带有光接收器95的另一基片94安装在定位块88的主表面87上。最好选择能够透射波长为λ1的光且具有与光导相同折射率的粘合剂。然后，在光导的相反端面处设置另一个光发射器(未示出)，将波长为λ1和λ2的光发射进入光导89。光传播穿过光导89到达滤层，光在这里受到反射，继而再被光接收器95接收。利用光接收器的输出，调节第二基片94相对于定位块88的位置，使被光接收器接收的光量最大。之后，通过紫外线曝光固化所述UV固化树脂。
在操作中，从光导相反端引入的波长为λ1的光受到滤光器93的反射，接着被光接收器95检测。在这种情况下，由于光接收器设置得近邻光导89，因此光被光接收器95有效地接收，并使光导89和光接收器95之间的光损失最小。
另一方面，把光发射器85发出的波长为λ2的光引入光导89，该光传播穿过滤光器93，然后从光导89的相反端面射出。在这种情况下，由于与光发射器85相邻的光导89的端面91被略成角度，使得光难于在光导的成角度端面处反射到光发射器85，而这会使发自光发射器的强度不稳定。
本实施例的光学器件10G，确定第一基片86和光发射器85的位置，使光检测器测得来自光发射器的最大量光。这就使光能够被有效地传输穿过光导，而与有源层的可能变化或半导体层的厚度无关。
再有，确定第二基片94的位置，使光接收器95接收最大量的光。这就使波长为λ1的光能够被传输至光接收器95，而没有任何由所述各槽以及光导的尺寸变化所引起的负面影响。
此外，光导89靠近光接收器95被定位，这就使被滤光器93反射的光束扩展最小，以在光接收器95上形成很小的光点。这也允许使用高速的光接收器。
此外，尽管光导89的端面受到抛光而形成角度，以避免光的不必要反射，但是也可以通过在光导端面涂覆抗反射层来减小反射。第八实施例图18表示本发明第八实施例的另一种光学器件。本实施例的光学器件10H具有譬如由玻璃制成的第一定位块101和第二定位块102。第一定位块101和第二定位块102具有主表面103和104，其中形成有第一定位部分，如V形槽105和106。所述第一定位块101和第二定位块102的V形槽105和106分别容纳光导，如光纤107和108。第一定位块101的侧面109与它的主表面103邻接。所述侧面109与第一光导107相应的端面一起被抛光，以相对于其主表面103成90°-θ角。第二定位块102的侧面110同样与其主表面104邻接。该侧面110与第二光导108的相应端面一起被抛光，以相对于其主表面110成90°+θ角。优选的是，相对的侧面111与第二光导108的对应相对端面一起被略成角度。
装配第一定位块101和第二定位块102，使成角度表面109和110以平行的方式彼此面对，并且第一光导107和第二光导108以轴向对准的发射对接。滤光器112有选择地反射波长λ1光，它被用适宜的粘合材料可靠地固定在第一定位块101与第二定位块102的相对成角度表面109和110之间。这也能避免滤光器的弯曲，确保反射光被沿预定的方向定向。
利用UV固化树脂将带有能发射波长为λ2光的光发射器114，如激光二极管的第一基片113固定在第二定位块102的主表面104上，以使光发射器114与第一光导108的略成角度端面相对，促成光被引入第二光导108。利用UV固化树脂将带有光接收器116的第二基片115固定在第一定位块101的主表面103上，使光接收器116接收传输穿过第一波导107并且随后从滤光器112反射的光。
通过多种给出制造光学器件10H。譬如图19中所示难于，在第一定位块101和第二定位块102的主表面103和104上形成第一定位部分和第二定位部分，如第一V形槽105和第二V形槽106，所述槽中分别容纳由光纤制作的第一光导107和第二光导108，并用适宜的粘合材料固定之，第一光导107和第二光导108的相对端部从定位块101和102的相应侧面伸出。所述第一定位块101的一个侧面与从其中伸出的第一光导107的相应端面一起受到抛光或研磨磨光而成90°-θ角。类似地，所述第二定位块102的一个侧面与从其中伸出的第二光导108的相应端面一起受到抛光或研磨磨光而成90°+θ角。另外，如果需要，光导108的相对端面和定位块102的对应相对侧面也受到抛光或研磨磨光成很小的角度。
向定位块101和102中的任何之一或者两个成角度表面加给UV固化树脂。所述粘合剂最好具有与光导107和108相同的折射率，并且能够有效地透射波长为λ1和λ2的光。将滤光器112置于已经加有粘合材料的第一或第二定位块的成角度表面上，使滤光器112面对相应光导的成角度端面。定位所述第一定位块101和第二定位块102，使所述成角度表面以平行的方式彼此相对，并且彼此接触。
将未予示出的光检测器或功率表设置在第二光导108的略成角度的端面上。然后，将波长为λ2的光引入第一光导107，该光传播穿过滤光器112和第二光导108进入所述光检测器。利用该光检测器的输出，调节第一定位块101和第二定位块102的位置，使被光检测器测得的光量最大。调节之后，通过紫外线曝光固化所述UV固化树脂。同时，移除该光检测器。
向第二定位块102的主表面或第一基片113的相应表面加给UV固化树脂。最好使用能够有效传输波长为λ1和λ2的光并且具有与光导相同折射率的粘合剂。然后，将第一基片113定位在第二定位块102的主表面上，使光发射器114面对第二光导106的略成角度的端面。另外，将光检测器或功率表定位在第一光导107的相对端面。然后，从光发射器114发出波长为λ2的光，该光在第二光导108中从它的略成角度端面传输穿过滤光器112，进入第一光导107。用光检测器检测从第一光导107的相反端面射出的光。调节第一基片113相对于定位块102的位置，使光检测器接收到的光量最大。调节之后，用紫外线曝光固化所述UV固化树脂。另外，移除该光检测器。
随后，借助加于其间的UV固化树脂，将第二基片102安装在第一定位块101的主表面103上。最好使用能够有效地传输λ1光和λ2光并且具有与光导相同折射率的粘合剂。然后，在第二光导107的相对端面处设置另一光发射器，将波长为λ1的光射进第一光导107。该光传播穿过第一光导107至滤光器112，波长为λ1的光在这里受到反射并被光接收器114接收。利用该光接收器114的输出，调节第二基片115相对于定位块101的位置，使被光接收器接收的光量最大。之后，用紫外线曝光固化所述UV固化树脂。
在操作中，从光导107相对端面所引入波长为λ1的光受到滤光器112的反射，然后再由光接收器116检测。由于光接收器116与光导107邻近定位，因此光被光接收器116有效地接收，并使光导107和光接收器116之间的光损失被最小化。
另一方面，从光发射器114发出的波长为λ2的光被引入光导108，该光传播穿过滤光器112，而且接着从光导107的相对端面射出。此时，由于与光发射器114相邻的光导108端面形成角度，从而光很难在光导108的成角度端面处受到反射而返回光发射器114，否则，这会使从光发射器114发出的光强不稳定。
此外，由于第一定位块101和第二定位块102的成角度端面109和110仅通过薄的滤光器112而彼此相对，这就减小了在光导107和108连接处所引起的光损失。
另外，通过有效对准技术使所述第一定位块101和第二定位块102连接，其中将第一定位块101与第二定位块102对准，使在所述两个光导107和108之间传输的光量最大。
此外，光导108的略成角度的端面避免了光的散射，这就使光可能的交叉干扰最小。
此外，尽管光导邻近光发射器114的端面被抛光成角，用以防止不所不希望的光反射，但是也可通过在光导108的端面上涂覆抗反射层以减小这种反射。
第九实施例图20表示本发明第九实施例的另一种光学器件。该光学器件10I具有第一基片121和安装在第一基片121上的第二基片122。第二基片122的顶面被略成角度θ1。该第一基片121还支撑第三基片123，第三基片123用来支持光接收器124。光接收器124上设置比如玻璃制成的定位块125。
定位块125有一个底面或主表面126，它的侧面127与主表面126成θ2角。该主表面126内确定一个定位部分或者V形或矩形的槽128(见图21)。该槽128容纳比如由光纤制成的光导129，使光导129的一个端面与成角度侧面127齐平。另外，定位块125的成角度侧面127支撑滤光器130，使滤光器130覆盖光导129的成角度端面。滤光器130有选择地反射波长为λ1的光。与滤光器130相对，在第二基片122的角顶面上安装光发射器或光电二极管131，使得从光发射器131发出的光被导引穿过滤光器130进入光导129的成角度端面。
通过图23中的各个过程制造光学器件10I。具体地说，准备一个采用矩形棱镜制式的玻璃主体132(见图21)，通过研磨或压制，使该玻璃主体形成矩形槽128。利用适宜的粘合材料将光导129定位并固定在槽128中，并使它的一端133从玻璃主体132的相邻侧面134略有伸出。这个侧面134与略有伸出的光导端部133一起受到抛光或研磨磨光，形成定位块125。在这种情况下，优选如图22所示，用定位器件135固定玻璃主体132，并使其相对磨床136成θ2角，从而很容易确定定位块125和光导129的成角度表面。
接下来，向定位块125的成角度表面127或滤光器130的一个表面加给UV固化粘合剂。然后，把滤光器130推向定位块125的成角度表面127上，使滤光器130面对光导129的成角度端面。这可防止滤光器的弯曲。如果需要，消除滤光器130的弯曲。另外，还除去滤光器130与定位块125之间任何困难存在的空气。接着，通过紫外线曝光固化所述UV固化树脂。
将已经固定有光接收器124的第三基片123固定在第一基片121上。在光接收器124或定位块125的主表面126上加给UV固化树脂。然后，借助该树脂将定位块125定位在光接收器124上。在这种情况下，波长为λ1的光在光导129中自其远离滤光器130的一端传输，该光受到滤光器130的反射，然后再被光接收器124接收。调节定位块125相对于光接收器124的位置，使光接收器124接收到的光量最大。调节之后，通过紫外线曝光固化所述UV固化树脂。
通过其间的UV固化树脂，将光发射器131固定在第二基片122上，然后将第二基片122定位在第一基片121上，使光发射器131通过滤光器130面对光导129的成角度端面。在光导129远离滤光器130的相对端设置光检测器或功率表。然后，激励光发射器131来发射光，该光传输穿过滤光器130进入光导129。从光导129射出的光被光检测器检测。利用光检测器的输出定位第二基片122。在这种定位中，调节第二基片122，使检测器检测到的光量最大。最后，通过紫外线曝光，固化所述UV固化树脂。
依照该光学器件10I，从光导129远离滤光器130的一端引入的光传输至滤光器130，光在这里受到反射，进入光接收器124。在这种情况下，光导129接近于光接收器124，这就保证光接收器124极为有效地接收光。
另外，从光发射器131发出的波长为λ2的光被导入光导129，该光传播穿过滤光器130，继而从光导129的相反端面射出。这时，光导129的成角度端面难于将光反射回去进入光发射器131，否则这将会使从光发射器发出的光强不稳定。
此外，根据本实施例，仅需抛光或研磨磨光定位块125的一个表面，这就减小了光的散射。同时这不但减小了边界处光的“交叉干扰”，还有减小了光的损失。
再有，依照本实施例，仅需一个定位块125，这就是更加经济，而且可以减轻研磨磨光和定位过程。
尽管采用三个单独的基片121-123，但是通过使用三维布线(wiring)可以将它们组合成一个基片。
虽然各实施例中使用的都是选择性地反射特定波长光的滤光器，但为了简单地把引入光分成两路，所述滤光器可以是半透半反射镜。
此外，虽然各实施例中使用的是UV固化树脂，但可以采用另一种能够被光或者热曝光固化的粘合材料替代使用。
另外，虽然前述各实施例中的定位块都是由透明材料制成的，但这并非对本发明的限制。而且，对于所述定位块，最好使用玻璃或者石英，以将玻璃定位块与玻璃纤维之间的热膨胀差异降至最小。
应予说明的是，本申请基于日本专利申请第2000-310389号，这里将它的公开内容被全文引作参考文献。
权利要求
1.一种光学器件，它包括定位块，其中确定有第一定位部分和第二定位部分；第一和第二光导，按彼此对准的关系被定位在所述第一定位部分中，该第一和第二光导的相对端被成形为一定角度；滤光器，被定位在所述第二定位部分中，并位于所述第一和第二光导的相对端面之间，使所述成角度的相对端面各自实质上与所述滤光器的相对表面接触，所述滤光器带有用以反射具有第一波长光并透射具有第二波长光的滤层；光接收器，它接收被所述滤层反射的光；和粘合剂，填充在选自所述定位块、第一和第二光导、滤光器以及光接收器当中的至少一个相邻部件之间，所述粘合剂的折射率实质上与这些相邻部件的相同，并透射相邻部件之间的光。
2.依照权利要求1所述的光学器件，其中，所述第二定位部分是确定在所述定位块中的V形槽。
3.一种光学器件，它包括第一和第二光导；定位成排的第一和第二定位块，用来以彼此对准的关系定位所述第一和第二光导，所述第一和第二定位块的相对表面及所述第一和第二光导的相对端面被成形为一定角度；滤光器，它的一个表面上具有滤层，所述滤层反射具有第一波长的光而透射具有第二波长的光，并被定位在所述第一和第二定位块之间，使该第一滤层与所述第一光导的一端接触；光接收器，它接收被所述滤层反射的光；粘合剂，填充在选自所述第一和第二光导、第一和第二定位块、滤光器以及光接收器当中的至少一个相邻部件之间，所述粘合剂的折射率实质上与这些相邻部件的相同，并透射相邻部件之间的光。
4.一种光学器件，它包括第一至第三光导；定位成排的第一至第三定位块，用来以彼此对准的关系定位所述第一至第三光导，所述第一和第二定位块的相对端面以及所述第一和第二光导的相对端面被成形为第一角度，并且所述第二和第三定位块的相对端面以及所述第二和第三光导的相对端面被成形为第二角度；第一滤光器，它的一个表面上具有第一滤层，所述第一滤层反射具有第一波长的光并透射具有第二和第三波长的光，它被定位在所述第一和第二定位块之间，使所述第一滤层与所述第一光导的一端接触；第二滤光器，它的一个表面上具有第二滤层，所述第二滤层反射具有第二波长的光并透射具有第三波长的光，它被定位在所述第二和第三定位块之间，使该第二滤层与所述第二光导的另一端接触；光接收器，它接收被所述第二滤层反射的光；和粘合剂，填充在选自所述第一至第三光导、第一至第三定位块、第一和第二滤光器以及光接收器当中的至少一个相邻部件之间，所述粘合剂的折射率实质上与这些相邻部件的相同，并透射相邻部件之间的光。
5.一种光学器件，它包括第一和第二光导，以彼此对准的关系设置，该第一和第二光导的相对端面被成形为一定角度，以平行的方式彼此面对；滤光器，它被固定在所述第一和第二光导的相对成角度表面之间，所述滤光器的相对表面分别与所述第一和第二光导的相对端面接触，所述滤光器在与所述第一光导端表面相邻的表面上带有滤层，所述滤层反射具有第一波长的光并透射具有第二波长的光。光接收器，它接收被所述滤层反射的光；粘合剂，填充在选自所述第一和第二光导、滤光器以及光接收器当中的至少一个相邻部件之间，所述粘合剂的折射率实质上与这些相邻部件的相同，并透射相邻部件之间的光。
6.一种光学器件，它包括第一和第二光导，以端部对端部的关系同轴设置，该第一和第二光导的相对端面被成形为一定角度；滤层，沉积在所述第一光导的相对端面上，它反射具有第一波长的光并透射具有第二波长的光；光接收器，它接收被所述滤层反射的光；和粘合剂，填充在所述第一和第二光导的相对端面之间和/或光接收器与所述第一和第二光导中任何一个之间，由所述滤层反射的光穿过该粘合剂传向所述光接收器。
7.依照权利要求1至5中任一项所述的光学器件，其中，还包括光发射器，它光学地连接在任一光导的一个开口端。
8.一种光学器件，它包括光导，它的一端被成形为一定角度；滤光器，带有滤层，以反射具有第一波长光并透射具有第二波长光，所述滤光器被定位成使所述滤层与所述成角度端面接触；光接收器，它接收被所述滤光器反射的光；光发射器，它使具有第二波长的光被导引穿过所述滤光器进入所述光导；基片，它定位所述光导和所述光接收器；粘合剂，填充在选自所述光导、滤光器以及光接收器当中的至少一个相邻部件之间，所述粘合剂的折射率实质上与这些相邻部件的相同，并透射相邻部件之间相关联的光。
9.一种制造光学器件的方法，它包括如下步骤将滤光器定位在定位块的第一定位部分中，所述滤光器带有滤层，所述滤层反射具有第一波长的光并透射具有第二波长的光；将第一和第二光导以彼此对准的关系分别定位在形成于所述滤光器相对侧的第二定位部分中，所述第一和第二光导的相对端面被成形为一定角度；向所述第一和第二光导的相对成角度端面加给第一粘合剂，所述第一粘合剂的折射率与所述这些光导的相同；将所述滤光器固定在所述第一和第二光导的成角度端面之间；将具有第二波长的光引入所述第一和第二光导之一内；调节所述第一光导相对于所述第二光导的位置，使得从所述第一和第二光导的另一个射出预定量的光，然后固定所述第一和第二光导；借助其间的第二粘合剂，将光接收器定位在所述定位块上，所述第二粘合剂的折射率与所述这些光导的相同；将具有第一波长的光引入所述第一和第二光导之一内；调节所述光接收器相对于所述光导的位置，使所述光接收器接收预定量的光，然后固定所述光接收器。
10.一种制造光学器件的方法，它包括如下步骤制备第一和第二定位块；通过将光导置于基片的定位部分内制备所述每一定位块；在所述光导与基片之间加给粘合剂，所述粘合剂的折射率与所述光导的相同；固化所述粘合剂，使所述光导固定在所述基片上，以此形成定位块；抛光所述第一定位块的一端和固定于其上的所述第一光导的相应一端，使它们具有90°-θ角；抛光所述第二定位块的一端和固定于其上的所述第二光导的相应一端，使它们具有90°+θ角；向所述第一和第二光导的一个成角度端面加给粘合剂，所述粘合剂的折射率与所述光导的相同；将滤光器置于所述第一或第二光导的成角度端面上，所述滤光器带有滤层，所述滤层反射具有第一波长的光并透射具有第二波长的光；将具有所述第二波长的光引入所述第一和第二光导之一内；调节所述第一和第二块的相对位置，使从所述第一和第二光导的另一个发出预定量的光；将光接收器置于所述第一和第二光导之一上；向所述第一或第二光导加给粘合剂，所述粘合剂的折射率与所述光导的相同；将具有所述第一波长的光引入所述第一和第二光导之一内，并调节所述光接收器的位置，使所述光接收器接收预定量的光。
11.一种制造光学器件的方法，它包括如下步骤制备第一和第二光导，所述第一和第二光导中的每一个都有一端被成形为一定角度；对准所述第一和第二光导，使它们的成角度端面以平行的方式彼此面对；在所述第一和第二光导相对的成角度端面上加给粘合剂，所述粘合剂的折射率与所述光导的相同；将滤光器固定在所述第一和第二光导相对的成角度端面之间，所述滤光器有滤层，该滤层反射具有第一波长的光并透射具有第二波长的光；将具有第二波长的光引入所述第一和第二光导之一内，调节所述第一和第二光导的相对位置，使从所述第一和第二光导中的另一个发出预定量的光；将光接收器置于所述第一和第二光导之一上；向所述第一或第二光导加给粘合剂，所述粘合剂的折射率与所述光导的相同；将具有第一波长的光引入所述第一和第二光导之一内，调节所述光接收器的位置，使所述光接收器接收预定量的光。
12.一种制造光学器件的方法，它包括如下步骤制备第一和第二光导，所述第一和第二光导中的每一个都有一端被成形为一定角度，所述第一光导的成角度端面带有滤层，所述滤层反射具有第一波长的光并透射具有第二波长的光；在所述第一和第二光导相对的成角度端面上加给粘合剂，所述粘合剂的折射率与所述光导的相同；借助所述粘合剂对准所述第一和第二光导，使它们的成角度端面彼此接触；将具有第二波长的光引入所述第一和第二光导之一内，调节所述第一和第二光导的相对位置，使从所述第一和第二光导中的另一个发出预定量的光；将光接收器置于所述第一和第二光导之一上；给所述第一或第二光导加以粘合剂，所述粘合剂的折射率与所述光导的相同；将具有第一波长的光引入所述第一和第二光导之一内，调节所述光接收器的位置，使所述光接收器接收预定量的光。
13.依照权利要求9-12中任一项所述的方法，其中，被引入第二波长光的所述光导与光发射器相连，所述光发射器发射具有所述第二波长的光。
14.一种制造光学器件的方法，它包括如下步骤制备各定位块；通过把光导放置在基片的定位部分内制备所述定位块；在所述光导与基片之间加给粘合剂，所述粘合剂的折射率与所述光导的相同，以此形成定位块；抛光所述定位块的一端和其上固定有所述光导的相应一端，使它们具有一定角度；向所述光导的一个成角度端面加给粘合剂，所述粘合剂的折射率与所述光导的相同；将滤光器置于所述光导的成角度端面上，所述滤光器带有滤层，所述滤层反射具有第一波长的光并透射具有第二波长的光；借助具有与所述光导相同折射率的粘合剂，将光接收器置于所述光导上；将具有第二波长的光引入所述光导；调节所述光接收器的位置，使所述光接收器接收预定量的光；将发射第二波长光的光发射器与所述滤光器相对放置；从该光发射器发射具有第二波长的光，使预定量的光被引入所述光导。
全文摘要
定位于定位块上的滤光器反射波长为λ1的光而透射另一波长λ2的光。第一和第二光导以彼此对准的关系定位在所述定位块上，使它们的成角度端面彼此相对。向这些光导的成角度端面加给粘合剂，以固定滤光器。将波长为λ2的光引入各光导，以调节各光导的位置，使从光导发出预定量的光。借助粘合剂将光接收器定位在所述定位块上，则光被引入光导，以调节光接收器的相对位置，从而使光接收器接收预定量的光。特别是所述粘合剂的折射率与这些光导的相同。
文档编号G02B6/293GK1484774SQ01817290
公开日2004年3月24日 申请日期2001年10月11日 优先权日2000年10月11日
发明者伊藤正弥, 桑原雅弘, 古田宽和, 和, 弘 申请人:松下电器产业株式会社