本实用新型涉及光通信领域，特别是用于高速光通信的一种基于WDM的多波段激光光学组件。
背景技术：
随着智能手机、高清晰度电视和其他带宽光信号的广泛采用，目前的光学网络比以往任何时候都更需要适应光通信速率的高速增长。在众多的选择中，使用更多的光纤是其中最简单的方法之一，然而，这种方法将需要安装更多额外的光纤和硬件设施，这必然会导致成本大幅度增加并且需要更大的安装空间，这显然是不合适的。另一个选择是提高单载波的传输速度。然而，这种方法将涉及昂贵的硬件升级，并面临更多的技术挑战，目前这种技术也是不具备产业化生产的。第三种方法是将更多的不同波长的信号叠加到现有光纤上，这种方法不需要安装新的光纤，也不需要进行小的硬件修改，更不需要更大的安装空间。因此，它是更经济和快速的解决方案，也是目前扩大现有网络扩容的主要途径。为了将多个波长信号输入到单个光纤中，不同波长的激光器必须被封装在一起，并结合成单一的光纤。因此，一种用于将多波长光源叠加到现有光纤上且成本更低的光学组件将成为其关键技术。
技术实现要素：
有鉴于此，有必要提供了一种适用于芯片级封装的基于WDM的多波段激光光学组件，以满足上述需求。
一种基于WDM的多波段激光光学组件包括一个外壳，一个设置在所述外壳中的光纤组件，一个水平激光光学组件，多个垂直激光光学组件，多个与所述垂直激光光学组件相对应的波分复用器，以及一个第一准直透镜。所述外壳包括一个用于容置所述光纤组件的第一套筒，一个用于容置所述多个波分复用器的第二套筒，一个用于容置所述水平激光光学组件的水平容置腔，多个用于容置垂直激光光学组件的垂直容置腔。所述光纤组件设置在所述第一套筒中且包括一个光纤套筒，以及至少一根沿所述光纤套筒的轴向设置的光纤。所述水平激光光学组件与所述垂直激光光学组件具有相同的组成及结构并分别包括一个基座，一个设置在所述基座上的第一激光器，一个设置在所述基座上的第二激光器，以及一个设置在所述基座上的偏振光束组合器。所述基座包括一个本体，一个开设在所述本体上且用于设置所述第二激光器的第一收容筒，一个开设在所述本体上且用于设置所述偏振光束组合器的第二收容筒，以及一个用于设置所述第一激光器的放置台。所述第一收容筒与所述第二收容筒同轴设置。所述放置台包括一个延伸方向垂直于所述第二收容筒的中心轴的台面，以及一个与该台面相连的斜面。所述台面沿所述光纤套向的轴向的厚度小于所述第二收容筒的轴向长度，且该台面的自由侧与所述第二收容筒的侧壁重合。所述斜面与所述台面的夹角为钝角且与所述第二收容筒间隔设置。所述第一激光器包括一个设置在所述台面上的第一激光发生器，一个设置在所述斜面上的第一监控光电二极管，以及一个穿过所述基座的本体的第一导体。所述第一激光发生器所发射的光线与所述第二收容筒的中心轴垂直。所述第二激光器包括一个收容在所述第一收容筒中的基板，一个设置在所述基板上的第二激光发生器，以及一个与所述第二激光发生器间隔设置的第二监控光电二极管。所述第二激光发生器所发射的光线垂直于所述第一激光发生器所发射的光线并与所述第二收容筒的中心轴重合。所述第二监控光电二极管设置在所述基板上。所述偏振光束组合器设置在所述第二收容筒中。所述偏振光束组合器的反射面用于接收所述第一激光发生器的出射光，所述偏振光束组合器的入射面用于接收所述第二激光发生器的出射光。所述准直透镜组件包括一个第二准直透镜。该第二准直透镜包括一个光轴，所述水平激光光学组件的出射光方向及光轴与所述第二套筒的中心轴重合，所述垂直激光光学组件的出射光方向及光轴与所述水平激光光学组件的出射光方向及光轴垂直。所述波分复用器设置在所述第二套筒中且其数量与垂直激光光学组件的数量相对应。所述波分复用器包括一个第一入射面和一个第二入射面，所述第一入射面与所述第二套筒的中心轴之间的夹角为45度，所述第二入射面与所述垂直激光光学组件的出射光方向及光轴的夹角为 45。所述第一准直透镜设置在所述第一套筒中用于将入射的光束准直后出射并射入所述光纤组件。
进一步地，所述垂直激光光学组件的出射光的波长与所述水平激光光学组件的出射光的波长相等。
进一步地，所述垂直激光光学组件的出射光的波长与所述水平激光光学组件的出射光的波长不等。
进一步地，每一个所述垂直激光光学组件的出射光的波长相等。
进一步地，所述准直透镜组件包括一个透镜安装座，所述第二准直透镜设置在所述透镜安装座上。
进一步地，所述光纤的延伸方向与所述光纤套筒的中心轴重合。
进一步地，每一个所述垂直激光光学组件的出射光的波长都不等。
进一步地，所述第一激光发生器的出射光的波长与第二激光发生器的出射光的波长相同或不同。
与现有技术相比，本实用新型提供的基于WDM的多波段激光光学组件有利于将一个水平激光光学组件和多个垂直激光光学组件整合在一个组装结构中，而每一个激光光学组件包括两个激光发生器，从而可以将多种波长的激光整合在一起。同时通过所述第一准直透镜的使用，使得使用再多的波分复用器也最后可以准直为一条与第一套筒的中心轴重合的光束，从而可以将该准直后的光束进入到光纤组件中。
附图说明
图1为本实用新型提供的基于WDM的多波段激光光学组件的结构示意图。
具体实施方式
以下对本实用新型的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本实用新型实施例的说明并不用于限定本实用新型的保护范围。
如图1所示，其为本实用新型提供的一种基于WDM的多波段激光光学组件的结构示意图。所述基于WDM的多波段激光光学组件包括一个外壳10，一个设置在所述外壳10中的光纤组件20，一个水平激光光学组件30，多个垂直激光光学组件40，多个与所述垂直激光光学组件40相对应的波分复用器50，以及一个第一准直透镜60。可以想到的是，所述基于WDM的多波段激光光学组件还包括其他的一些功能结构，如电源，导线，安装组件，控制组件等等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。
所述外壳10可以为一个筒形，也可以四方形，其与要安装的位置所具有的形状相适应，但是该外壳10必须首先以能收容所述光纤组件20与水平激光光学组件30以及多个垂直激光光学组件40及波分复用器50为准。所述外壳10可以由塑料制成，也可以由金属制成。在本实施例中，所述外壳10为一个塑料圆筒形结构，并包括一个第一套筒11，一个与该第一套筒11连通且同轴的第二套筒12，一个与该第二套筒12连通且同轴的水平容置腔13，以及多个与所述第二套筒12连通且中心轴垂直的垂直容置腔14。所述第一、第二套筒11、12以及水平容置腔13和垂直容置腔14的具体结构及作用会在下面连同所述光纤组件20、水平激光组件30、垂直激光光学组件40、以及波分复用器50一起详细说明。所述第二套筒12与所述垂直突围腔14的交界处设置有一个直角三角形部121，所述波分复用器50设置在所述直角三角形部121的斜边上，所述斜边与所述第二套筒12的中心轴之间的夹角为45度。
所述光纤组件20包括一个光纤套筒21，以及至少一根沿所述光纤套筒21的轴向设置的光纤22。所述光纤套筒21设置在所述第一套筒11中，因此所述光纤套筒21的外径与所述第一套筒11的内径相当。为了固定所述光纤套筒21与第一套筒11的相对位置，在所述光纤套筒21与第一套筒11之间可以涂覆环氧树脂等粘胶来固定。当所述光纤套筒21与所述外壳 10由金属材料制成时，还可以通过焊接方式固定。所述光纤套筒21的轴向长度可以与所述第一套筒11的轴向长度相等，也可以不相等。为了适应光线的传输，所述光纤套筒21的朝向所述外壳10的内部的一侧具有一个斜面。
所述水平激光光学组件30和垂直激光光学组件40具有相同的结构，因此，在此仅对其中一个垂直激光光学组件40进行详细说明其结构及工作原理。所述垂直激光光学组件40包括一个基座41，一个设置在所述基座41上的第一激光器42，一个设置在所述基座41上的第二激光器43，一个设置在所述基座41上的偏振光束组合器44，以及一个设置在所述基座41 上的准直透镜组件45。可以想到的是，所述激光组件40还包括其他的一些功能组件，如导线，插接组件，电源组件等等，在此不再一一详细说明。
所述基座41包括一个本体411，一个开设在所述本体411上且用于设置所述第二激光器 43的第一收容筒412，一个开设在所述本体411上且用于设置所述偏振光束组合器44的第二收容筒413，以及一个用于设置所述第一激光器42的放置台414。所述本体411可以由塑料或金属制成。在本实施例中，为了降低成本且提高绝缘性能，所述本体411由塑料注塑而成。所述本体411整体可以为一个圆柱形，然后在该圆柱上开设各个功能结构。所述基座41收容在所述垂直收容腔13中，其也可以通过环氧树脂等粘胶固定。当然，可以想到的是，其也可以通过焊接方式固定。所述第一收容筒412与第二收容筒413同轴设置。所述第一、第二收容筒412、413的结构及作用会下面连同所述第二激光器43及偏振光束组合器44一起进行说明。所述放置台414用于放置所述第一激光器42并包括一个延伸方向垂直于所述第二收容筒 413的中心轴的台面4141，以及一个与该台面4141相连的斜面4142。所述台面4141沿所述光纤套筒21的轴向的厚度小于所述第二收容筒413的轴向长度，且该台面4141的自由侧与所述第二收容筒413的侧壁重合。所述斜面442与所述台面4141的夹角为钝角且与所述第二收容筒413间隔设置。
所述第一激光器42包括一个设置在所述台面4141上的第一激光发生器421，一个设置在所述斜面4142上的第一监控光电二极管422，以及一个穿过所述基座41的本体411的第一导体423。所述第一激光发生器421可以为一个半导体激光器。众所周知的是，半导体激光器也称为半导体激光二极管，或简称激光二极管(Laser Diode，LD)。半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件，其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带(导带与价带)之间，或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主) 能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。所述第一激光发生器421为一种现有技术并为本领域技术人员所习知，在此不再赘述。所述第一激光发生器421所发射的光线垂直于所述第二收容筒413的中心轴，其原理会下面进行详细说明。所述第一监控光电二极管422用于通过监测所述第一激光发生器的性能和实时调整输出功率以实现产品的最佳性能和输出。在实际应用是，是通过监测光电二极管的电流和调节温度及电源变化来控制第一激光发生器421的光学性能。所述第一监控光电二极管422本身的结构及工作原理应当为本领域技术人员所习知，在此不再赘述。所述第一监控光电二极管422设置在所述斜面4142上并与所述第一激光发生器421电性连接。所述第一监控光电二极管422由于设置在所述斜面4142上有助于进一步减小所述第一激光器42的结构，因为通常情况下所述第一激光发生器421及第一监控光电二极管422是设置在一个平面上的。所述第一导体423穿过所述基座41的本体311以与外界电源(图未示) 电性连接，以获得电力。
所述第二激光器43与所述第一激光器42具有基本相同的电子元器件，即包括一个收容在所述第一收容筒412中的基板431，一个设置在所述基板431上的第二激光发生器432，以及一个与所述第二激光发生器432间隔设置的第二监控光电二极管433，以及一个用于所述第二激光发生器432和第二监控光电二极管433提供电力的第二导体434。所述基板431具有与所述第一收容筒412基本相同的形状，以使其能够收容于该第一收容筒412中。所述基板431与所述一收容筒412的连接方法可以使用环氧树脂等粘胶来粘接，也可以通过焊接等方法来固定连接。所述第二激光发生器432与第二监控光电二极管433具有与所述激光发生器421及第一监控光电二极管422相同的结构及工作原理，在此不再赘述。所述第二激光发生器432及第二监控光电二极管433皆设置在所述基板431上。所述第二激光发生器432所发射的光线垂直于所述第一激光发生器421所发射的光线并与所述第二收容筒413的中心轴重合。所述第二导体434与所述第二激光发生器432与第二监控光电二极管433电性连接，以为该第二激光器43提供电力。
如图1所示，所述垂直激光组件40还包括一个所述第一、第二激光器42、43共用的电力回路导体46。该回路导体46与所述第一导体423及第二导体434一起形成一个电力回路，从而形成一个完整的电路。
所述偏振光束组合器44设置在所述第二收容筒413中。众所周知的是，偏振光束组合器 44的功能是将两束偏振方向正交的线偏振光合成一束，其结构及工作原理为本领域技术人员所习知，在此不再详细说明。所述偏振光束组合器44包括一个反射面441和一个入射面442。所述反射面441用于接收所述第一激光发生器421的出射光，并反射该P偏振光，所述入射面442用于接收所述第二激光发生器432的出射光，并通过该S偏振光。因此所述第一激光发生器421发射P偏振光，而第二激光发生器432发射S偏振光。该P偏振光和S偏振光经过所述偏振光束组合器44后将合成一束激光。为了使经过所述偏振光束组合器44合成的激光进入所述波分复用器50，所述偏振光束组合器44的出射光与所述第二套筒12的中心轴垂直。可以想到的是，所述第一激光发生器421的出射光的波长与第二激光发生器432的出射光的波长相同或不同，通过所述偏振光束组合器44都将合成一条激光。所述垂直激光组件 40的出射光即为由所述第一、第二激光发生器421、432所产生的激光的合成出射光，且为了达到融合于波分复用器40中，该垂直激光光学组件40的出射光与该第二套筒12的中心轴垂直。
所述准直透镜组件45用于将所述偏振光束组合器44的出射光转换为一束基本平行光束，以利于导入到所述光纤组件20的光纤22中。所述准直透镜组件45包括一个透镜安装座451，一个设置在所述透镜安装座上的第二准直透镜452。在本实施例中，所述透镜安装座451直接设置在所述基座41上。所述第二准直透镜452可以为一个平凸透镜，并包括一个光轴453。该光轴453与所述第二套筒12的中心轴重合，以有利于将该第二准直透镜452的出射光导入到所述波分复用器50中。
所述水平激光光学组件30的准直透镜(未标示)的光轴与所述第二套筒12的中心轴重合，而垂直激光光学组件40的第二准直透镜452的光轴453与所述第二套筒12的中心轴垂直。所述水平激光光学组件30的出射光的波长可以与所述垂直激光光学组件40的出射光的波长相等也可以不相等。
所述波分复用器50设置在所述第二套筒12的直角三角部121中，且具有一个第一入射面51和一个第二入射面52。所述第一入射面51与所述第二套筒12的中心轴之间的夹角为 45度，所述第二入射面52与所述第二套筒12的中心轴之间的夹角为45度。众所周知的是，所述波分复用器WDM40(Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术。而在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。对于波分复用器40，其对光束入射角非常敏感，因此，其固定设置的方法，以及入射光的方向都非常重要。
所述第一准直透镜60可以直接设置在所述第一套筒11中，用于将入射的光束准直后出射并射入所述光纤组件20中。因为该基于WDM的多波段激光光学组件具有多个垂直激光光学组件40，由于加工精度的限制，难以保证由多个波分复用器50处理后的出射光皆与第一套筒11的中心轴重合，因此，通过该第一准直透镜60再一次将多个波分复用器50所出射的光准直为一束与所述第一套筒11的中心轴重合的出射光，以利于输入到所述光纤组件20中。
与现有技术相比，本实用新型提供的基于WDM的多波段激光光学组件有利于将一个水平激光光学组件30和多个垂直激光光学组件40整合在一个组装结构中，而每一个激光光学组件包括两个激光发生器，从而可以将多种波长的激光整合在一起。同时通过所述第一准直透镜60的使用，使得使用再多的波分复用器50也最后可以准直为一条与第一套筒11的中心轴重合的光束，从而可以将该准直后的光束进入到光纤组件20中。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于局限本实用新型的保护范围，任何在本实用新型精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本实用新型的权利要求范围内。