专利名称：一种具有新型滤光片的光收发器件的制作方法
技术领域：
一种具有新型滤光片的光收发器件技术领域[0001]本实用新型涉及光纤传输领域，尤其涉及一种光收发器件。
背景技术：
[0002]随着光纤到户FTTH (Fiber TO The Home)的普及，市场上对于小型热插拔封装的 单纤双向光模块需求量逐步增大，但同时市场给予光模块的成本压力也在加大。例如，作为 EPON(Ethernet Passive Optical Network )和GPON(Gigabit Passive Optical Network )光模块的关键器件，单纤双向光器件(BOSA)占据了光模块成本的60%以上。因此，如何降 低光器件的成本成为光模块生产厂家的重中之重。[0003]目前，光器件厂商降本的主要方法是降低PON光器件中的LD TO (Laser Diode Transistor Outline)成本。而降低LD TO成本的途径主要是将非球透镜更改为球透镜。 然而，一般地，非球透镜的耦合效率可以达到30%以上，而球透镜一般为20%，两者相差达到 10%以上，这就使耦合效率成为低成本PON光器件中设计、生产中的关键因素。因此，采用低 成本LD T0，也就是球透镜LD T0，如何有效提高耦合效率已成为研发和生产中的关键因素。[0004]以传统的GPON光收发器件为例，如图1所示，其包含本体101，光纤插芯102，收端 的PD TO (Photodiode Detector)光接收组件103，发端的LD TO光发射组件104，成45° 设置的滤光片105。其基本工作原理为出射光从光发射组件104发出，直接透过45°滤光 片105，由光纤插芯102接收；而接收光从光纤插芯102射入，经过45°滤光片105反射进 入光接收组件103。[0005]目前业界，普遍采用如下的方法来提高耦合效率[0006]方法I，采用特殊设计的光纤插芯，以提高耦合效率。如图2所示，该方法中的光 收发器件基本结构和前述传统GPON光收发器件类似，具有本体201，光纤插芯202，光接收 组件103，光发射组件104及滤光片105，它和传统光收发器件的差异为将光纤插芯202中 的收光部件206倾斜一定角度设置。该方法的基本原理如图3所示，根据菲涅尔定律，若收 光部件的倾斜角为8°，此时折射到光纤中的主光线对应的入射光线与光纤的光轴夹角为 3.79°，假定光纤纤芯介质折射率n2=l. 4676，入射波长1550nm，空气折射率nl=l。因此， 相比之下，斜8°收光部件206的耦合效率会比平端光纤有不少下降，这主要是斜8°收光 部件206端面的反射以及斜8°收光部件数值孔径与光发射组件204出射激光的数值孔径 不匹配造成的。为提高耦合效率，容易想到将斜8°收光部件206按照倾斜3. 79°安装， 此时由光发射组件204发出的光线入射到收光部件206上，就相当于直接入射到平端光纤 上。因此，此种插芯设计相比斜8°插芯设计，可以提高耦合效率。但此法的缺点是光纤插 芯202制造工艺复杂，成本高昂，并且光纤插芯202可靠性仍无法保证。[0007]方法2，如图4所示，该方法中的光收发器件基本结构和前述传统GPON光收发器件 类似，具有本体401，光纤插芯402，光接收组件403，光发射组件404及滤光片405，它和传 统光收发器件的差异为将光纤插芯202与本体401按照一定角度焊接装配。容易看出此法 的原理类似于方法I。该法的缺点是，生产过程中插芯与本体需按照一定角度装配，对人员及夹、治具的要求极高，同时对激光焊接系统也提出苛刻的要求，不利于生产。[0008]方法3，如在专利US2012/0148257A1中提到的，采用光发射组件与本体按照特定角度装配的方法来提高耦合效率。同样地，也存在与方法2相同的弊端，对生产工艺要求苛刻，不易于实现。实用新型内容[0009]本实用新型所要解决的技术问题为，提供一种具有新型滤光片，能提高耦合效率， 并简化生产操作的光收发器件。[0010]本实用新型的目的通过提供以下一种光收发器件实现[0011]一种具有新型滤光片的光收发器件，包括本体；光纤插芯，一端位于本体中；光发射组件，至少部分位于本体中，所述光发射组件和光纤插芯相对同轴设置；光接收组件， 至少部分位于本体中；滤光片，倾斜设置于光纤插芯和光发射组件之间，所述光发射组件发出的光束穿过所述滤光片射入光纤插芯，所述光纤插芯发出的光束被所述滤光片反射后射入光接收组件，光纤插芯中的光纤的收光端面相对光纤插芯的中轴线的垂线具有一个角度 Θ，该角度Θ导致入射的光线偏转一定角度a，所述滤光片的第一面倾斜的面向所述光发射组件，第二面倾斜的面向所述光接收组件和所述光纤插芯，所述第一面和光纤插芯的中轴线所成的第一偏角c不等于所述第二面和所述光纤插芯的中轴线所成的第二偏角e，且第一偏角c和第二偏角e使得光发射组件发出的光线经过滤光片后，偏移角度a投射到光纤插芯上。[0012]优选的，所述第二偏角e根据以下公式计算得到a+e=90° _e。[0013]优选的，所述第一偏角c根据以下公式组计算得到sin(45_a)=n2*sin(b)； e-c=d-b ;sin(90-c)=n2*sin(d);其中角度d为光发射组件发出的光线进入滤光片并偏转后、与第一面的垂线所成的夹角，角度b为前述光线进入滤光片并偏转后、与第二面的垂线所 成的夹角，n2为滤光片的折射率。[0014]优选的，所述角度Θ为8度，角度a为3. 79度。[0015]优选的，所述第二偏角e为43.1度。[0016]本实用新型的有益效果主要体现在通过在光收发器件中设置两侧面的倾斜角度不等的滤光片，补偿发射到光纤插芯上的光线的角度偏移，在提高了耦合效率的同时，生产和装配简单。
[0017]图1为传统的GPON光收发器件结构图。[0018]图2为现有技术中方法I的光收发器件结构图。[0019]图3为现有技术中方法I的原理图。[0020]图4为现有技术中方法2的光收发器件结构图。[0021]图5为本实用新型具体实施方式
的第一原理图。[0022]图6为本实用新型具体实施方式
的第二原理图。
具体实施方式
[0023]本实用新型的具体实施方式
提供了一种具有新型滤光片的光收发器件，和现有的光收发器件类似，其包括本体，以及安装在本体上或本体中的光纤插芯，光发射组件，光接收组件和滤光片。具体的，光纤插芯和光发射组件相对的设置，分别设置于本体的两端，且均至少部分进入到本体中，光纤插芯和光发射组件优选的同轴设置，即它们的中轴线重合。 滤光片位于它们两者之间，倾斜设置。光接收组件同样至少部分进入到本体中，但设置在本体的一侧，其在光纤插芯和光发射组件的轴向上位于光纤插芯和光发射组件之间，且光接收组件的自身中轴线方向和光纤插芯的中轴线方向垂直。[0024]光收发器件能够实现光信号的双向传输。光发射组件发出的光线经过滤光片后进入到光纤插芯中，而光纤插芯发出的光纤经过滤光片反射，偏转45度角进入光接收组件中。[0025]如图5，滤光片505具有第一面511和第二面512，第一面511倾斜的面向光发射组件，第二面倾斜的面向光接收组件。在本实施例中，滤光片的第一面和第二面不平行，第一面511和光发射组件的中轴线所成的第一偏角c不等于45度，第二面512与光纤插芯的中轴线所成的第二偏角e也不等于45度。[0026]如前所述的，光纤插 中的光纤的收光端面相对光纤插芯的中轴线的垂线具有一个角度Θ，角度Θ位于6度至10度之间，该角度Θ会导致入射的光线偏转一定角度a， 从而造成耦合效率降低，该偏转角度a在3度至5度之间。角度Θ业界通常设置为8度， 而偏转角度a为3. 79度。[0027]如图6，从光纤插芯中射出的光线投射到滤光片505的第二面512上后，按照要求需要垂直入射到光接收组件中，光接收组件的中轴线垂直于光纤插芯的中轴线，因此，借助几何光学中的反射定律即可得到，a+e=90° -e,即当a为3. 79度时，第二偏角e为43.1度时最能满足要求。[0028]为了克服前述的耦合效率降低的缺陷，本实用新型的具体实施方式
通过为滤光片 505的第一面511设置特定的第一偏角c来达到，从光发射组件发出的光线经过滤光片505 后，偏移一个前述的偏转角度a投射到光纤插芯上，该角度a使得进入光纤插芯的光纤类似于从平端的光纤插芯射入。[0029]以下介绍第一偏角c的选择方式。[0030]如图5，第一偏角c为从光发射组件发出的光线和第一面所成的夹角；角度d为该光线进入滤光片505并偏转后，与第一面的垂线所成的夹角；角度b为该光线进入滤光片 505并偏转后，与第二面的垂线所成的夹角；如前所述，角度a为光纤插芯的端面倾角为角度Θ时，入射光线的偏转角度，从而相应的为使入射光线沿光线插芯中轴线射入时，所需要的光纤插芯光线入射角，在图5中，也即是该光线从滤光片505的第二面射出后，与光线从光发射组件射出的原始方向所成的夹角。[0031]由菲涅尔定律可得[0032]sin (45_a) =n2*sin (b)(I)[0033]由几何关系可得，[0034]e-c=d-b(2)[0035]又由菲涅尔定律，可知在滤光片的左面存在如下关系[0036]sin (90_c) =n2*sin (d)(3)[0037]基于以上三式，可得到当光线偏转角度a时对应的滤光片第一面与从光发射组件发出的光线所成的第一偏角C。[0038]此法的优点是直接通过空间光学来改变从光发射组件射出的光的方向，以达到耦合效率的提闻。[0039]按照本实用新型的该具体实施方式
，可以按如下的方式容易的进行光收发器件的制造，该制造方法包括以下步骤[0040]提供一本体；[0041]在本体上安装一光纤插芯，使光纤插芯的一端位于本体中，光纤插芯中的光纤的收光端面相对光纤插芯的中轴线的垂线具有一个角度Θ，该角度Θ导致入射的光线偏转一定角度a ；[0042]在本体上安装一光发射组件，使光发射组件和光纤插芯相对同轴布置；[0043]在本体上安装一光接收组件；[0044]在本体中安装一滤光片，滤光片倾斜的位于光纤插芯和光发射组件之间，使得该滤光片的第一面倾斜的面向所述光发射组件，第二面倾斜的面向所述光接收组件和所述光纤插芯，所述第一面和光发射组件的中轴线所成的第一偏角c不等于所述第二面和所述光纤插芯的中轴线所成的第二偏角e，且使得第一偏角c和第二偏角e使得光发射组件发出的光线经过滤光片后，偏移角度a投射到光纤插芯上。其中，还包括以下步骤，根据公式a+e=90° _e,计算第一偏角e的值。[0046]其中，还包括以下步骤，根据以下公式组，计算得到第一偏角c的值， sin(45-a)=n2*sin(b) ；e-c=d-b ；sin(90-c) =n2*sin(d);其中角度 d 为光发射组件发出的光线进入滤光片并偏转后、与第一面的垂线所成的夹角，角度b为前述光线进入滤光片并偏转后、与第二面的垂线所成的夹角，n2为滤光片的折射率。[0047]通过上述的方式，在实际的生产中就可以通过简单的将数据代入公式获得需要的滤光片设置方式，照此进行生产和组装，，即可提高耦合效率。相比现有方法，此法极大简易生产工艺，降低了夹具、治具的要求。[0048]本实用新型并不限于前述实施方式，本领域技术人员在本实用新型技术精髓的启示下，还可能做出其他变更，但只要其实现的功能与本实用新型相同或相似，均应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种具有新型滤光片的光收发器件，包括本体；光纤插芯，一端位于本体中；光发射组件，至少部分位于本体中，所述光发射组件和光纤插芯相对同轴设置；光接收组件，至少部分位于本体中；滤光片，倾斜设置于光纤插芯和光发射组件之间，所述光发射组件发出的光束穿过所述滤光片射入光纤插芯，所述光纤插芯发出的光束被所述滤光片反射后射入光接收组件，光纤插芯中的光纤的收光端面相对光纤插芯的中轴线的垂线具有一个角度 Θ，该角度Θ导致入射的光线偏转一定角度a，其特征在于，所述滤光片的第一面倾斜的面向所述光发射组件，第二面倾斜的面向所述光接收组件和所述光纤插芯，所述第一面和光纤插芯的中轴线所成的第一偏角c不等于所述第二面和所述光纤插芯的中轴线所成的第二偏角e，且第一偏角c和第二偏角e使得光发射组件发出的光线经过滤光片后，偏移角度 a投射到光纤插芯上。
2.根据权利要求1所述的一种具有新型滤光片的光收发器件，其特征在于，所述第二偏角e根据以下公式计算得到a+e=90° -e。
3.根据权利要求2所述的一种具有新型滤光片的光收发器件，其特征在于，所述第一偏角 c 根据以下公式组计算得至Ij :sin(45-a)=n2*sin(b) ;e-c=d_b ;sin (90_c) =n2*sin (d)； 其中角度d为光发射组件发出的光线进入滤光片并偏转后、与第一面的垂线所成的夹角， 角度b为前述光线进入滤光片并偏转后、与第二面的垂线所成的夹角，n2为滤光片的折射率。
4.根据权利要求1至3中任一所述的一种具有新型滤光片的光收发器件，其特征在于， 所述角度Θ为8度，角度a为3. 79度。
5.根据权利要求1至3中任一所述的一种具有新型滤光片的光收发器件，其特征在于， 所述第二偏角e为43.1度。
专利摘要本实用新型提供了一种具有新型滤光片的光收发器件，包括本体；光纤插芯；光发射组件，和光纤插芯相对同轴设置；光接收组件；滤光片，所述光发射组件发出的光束穿过所述滤光片射入光纤插芯，所述光纤插芯发出的光束被所述滤光片反射后射入光接收组件，所述滤光片的第一面倾斜的面向所述光发射组件，第二面倾斜的面向所述光接收组件和所述光纤插芯，所述第一面和光纤插芯的中轴线所成的第一偏角c不等于所述第二面和所述光纤插芯的中轴线所成的第二偏角e。本实用新型的有益效果主要体现在通过在光收发器件中设置两侧面的倾斜角度不等的滤光片，补偿发射到光纤插芯上的光线的角度偏移，在提高了耦合效率的同时，生产和装配简单。
文档编号G02B6/42GK202837615SQ20122050626
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者胡朝阳, 刘俊, 肖明珠, 胡勇 申请人:苏州海光芯创光电科技有限公司