CN102854581B

CN102854581B - 具有更小型腔尺寸的光模块及其制造和使用方法

Info

Publication number: CN102854581B
Application number: CN201210221556.4A
Authority: CN
Inventors: 摩西·阿米特
Original assignee: Source Photonics Chengdu Co Ltd
Current assignee: Source Photonics Chengdu Co Ltd
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2012-06-30
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2032-06-30
Also published as: US20170031103A1; CN102854581A; US20130044977A1; US9568680B1; US9213156B2

Abstract

本发明披露了制造和使用光或光电器件的方法。所述光或光电器件及相关方法可作为光或光电模块，用于处理光信号。所述光或光电器件通常包括光输送媒质，用于输送第一光束；光接收单元，用于接收和处理汇聚的反射光束；第一反射镜或分光器，用于反射将远离光接收单元的第一部分的透射光束；透镜，用于汇聚反射光束；和第二反射镜，用于将反射光束反射到光接收单元。

Description

具有更小型腔尺寸的光模块及其制造和使用方法

技术领域

本发明涉及光信号接收或光信号传输。更具体地说，本发明的实施例适用于利用更小尺寸光处理型腔来接收光信号的方法和装置。

背景技术

图1为带有外壳180的传统光模块100的一部分。光模块100包括光运输媒质130（比如，光纤），用于向分光器140传输接收到的光信号。分光器140将至少一部分光信号反射到球透镜150。反射部分的光穿过透镜150并且由光接收单元110（比如，光电二极管）接收。透镜150设置在镜头盖155内。因此，外壳180包含了光模块100内光处理型腔。

光模块100还包括发送器120和由护套135包裹的光纤130。光接收单元110必须位于光模块100的一部分内，使其与光接收单元110相互垂直并且延伸远离光模块120和护套135。

图2为具有传统封装的传统光模块200，包括接收器部分210，发送器部分220，光纤235，光纤连接外壳240和包含图1所示传统光模块部分100的光模块外壳280，其包括光处理型腔。每个接收器部分210和发送器部分220都兼容于4针，电源针脚212或222，接地针脚214或224，数据针脚216或226和补充数据针脚（未显示，但一般位于数据针脚216或226之后）。光模块外壳280的宽度和厚度大小都对光模块200有着重要的影响。

如图1所示，相对于光纤连接外壳280和光模块220（图2），光模块100的尺寸L1和/或外壳180可以较大。根据图1所示光模块100的部件的设置，外壳180需要相对较大横截面尺寸来容纳它们。

但是，光和光电网络设备工业总是在寻找更小的光模块封装方案和/或使光模块内功能部件占用更少空间的方法。更小的封装方案能够让更多紧凑的网络部件成为可能，并且占用更少的空间能够让小尺寸封装内实现更多的功能。

本“背景技术”部分仅用于提供背景信息。“背景技术”的陈述并不意味着本“背景技术”部分的内容构成本发明的现有技术公开，并且本“背景技术”的任何部分，包括本背景技术”本身，都不构成本发明的现有技术公开。

发明内容

本发明目的在于提供一种能通过减少光信号处理元件空间占用的光器件，借此减小光和光电器件的尺寸，比如，光和光电模块。

本发明的实施例涉及一种光器件，制造光器件的方法和处理光信号的方法（比如，利用所述器件）。所述光器件通常包括光传输媒质，用于发送第一光束；光接收单元，用于接收和处理汇聚的反射光束；第一反射镜或分光器，用于将第一部分的透射光束从光接收单元反射出；透镜，用于汇聚反射光束；和第二反射镜，用于将汇聚的反射光束反射至光接收单元。

在不同的实施例中，光器件还可包括（i）第三反射镜，用于将反射光束反射至第二反射镜，和/或（ii）光传输单元，用于通过第一反射镜或分光器发送第二光束。在一种架构和/或设置中，可将第二反射镜设置，以便第二反射镜和光接收单元间的第一直线与光传输媒质和第一反射镜或分光器间的第二直线相交。

所述制造光模块的方法通常包括：将光传输媒质粘贴在光器件的外壳上或光器件外壳的开口内，光传输媒质用于传输第一光束；将光接收单元粘贴或附着在外壳上，光接收单元用于接收和处理汇聚、反射光束；将第一反射镜或分光器粘贴或固定在外壳内，第一反射镜或分光镜用于将第一部分的透射光束从光接收单元反射出；将透镜粘贴或安装到外壳，透镜用于汇聚反射光束；和将第二反射镜粘贴到外壳内的一个位置上，所述位置用于将汇聚、反射的光束反射至光接收单元。

在不同的实施例中，所述制造光模块的方法还可包括：（1）将光传输单元粘贴在光器件的外壳上或光器件外壳的开口内，光传输单元用于通过第一反射镜或分光器传输第二光束，其中所述第二光束（i）由光传输单元接收并（ii）具有不同于第一光束的波长，和/或（2）过滤反射光，。在一个实施例中，光接收单元包括光电二极管，而在一种架构和/或设置中，光接收单元可设置在光传输媒质与第二反射镜相对的一边。

所述处理光信号的方法通常包括：从光传输媒质接收第一光束；将至少第一部分的光束从光接收单元反射开；使反射光通过透镜将其汇聚；将汇聚的反射光反射至光接收单元；和在光接收单元中接收汇聚的反射光束。在各种实施例中，所述处理光信号的方法可包含利用第一反射镜或分光器反射第一部分的光束，并利用第二反射镜将反射光反射至光接收单元。比如，（i）光束在第一反射镜或分光器上的入射角与（ii）反射光束在第二反射镜上的入射角之和大概为45度。在另一些实施例中，光输送媒质可包括具有类似于光接收单元的裸露端头的光纤。

只要此类组合为适合或有利于本文，文中披露的不同实施例和/或实例都可同其他实施例和/或实例组合。

本发明有益地提供了一种具有更小型腔尺寸的光接收器或模块，使更小尺寸封装和/或小尺寸封装内具备更多功能成为可能。通过根据本发明设置光器件的部件（比如，在光模块中未使用的空间中“折叠”远离光接收单元的光束），本发明使光器件具有更小，更紧凑的设计成为可能。

本发明的所有优点都会通过下文中对各个实施例的详细描述得到体现。

附图说明

图1为传统光模块的一部分示意图。

图2为传统光模块的外壳示意图。

图3A是与本发明相关的典型光器件示意图。

图3B所示为与本发明各方面相关的并如图3A所示的典型光器件的用途示意图。

图4A为与本发明各方面相关的供选择光器件示意图。

图4B所示为图4A所示供选择光器件的用途示意图。

具体实施例

本发明的各种实施例都会有详细的参照。参照的例证会在附图中得到阐释。本发明会用随后的实施例说明，但本发明不仅限于这些实施例的说明。相反的，本发明还意欲涵盖，可能包括在由附加权利要求规定的本发明的主旨和范围内的备选方案，修订条款和等同个例。而且，在下文对本发明的详细说明中，指定了很多特殊细节，以便对本发明的透彻理解。但是，对于一个所属技术领域的专业人员来说，本发明没有这些特殊细节也可以实现的事实是显而易见的。在其他实例中，都没有详尽说明公认的方法，程序，部件和电路，使本发明各方面都能得到详细说明。

本发明涉及一种光器件，通常包括光传输媒质，用于发送第一光束；光接收单元，用于接收和处理汇聚的反射的光束；第一反射镜或分光器，用于将第一部分的透射光束从光接收单元反射出；透镜，用于汇聚反射光束；和第二反射镜，用于将反射光束反射到光接收单元。

本发明还涉及一种制造光器件的方法，通常包括：将光传输媒质粘贴在光器件的外壳上或光器件外壳的开口内，光传输媒质用于传输第一光束；将光接收单元粘贴或附着在外壳上，光接收单元用于接收和处理汇聚、反射光束；将第一反射镜或分光器粘贴或固定在外壳内，第一反射镜或分光镜用于将第一部分的透射光束从光接收单元反射出；将透镜粘贴或安装到外壳，透镜用于汇聚反射光束；和将第二反射镜粘贴到外壳内的一个位置上，用于将反射光束反射至光接收单元。

本发明甚至还涉及处理光信号的方法，通常包括：从光传输媒质接收第一光束；将至少第一部分的光束从光接收单元反射开；使反射光通过透镜将其汇聚；将汇聚的反射光反射至光接收单元；和在光接收单元中接收汇聚的反射光束。

下面将结合典型实施例从各方面详细对本发明进行说明。

一种典型的光器件

图3A所示为与本发明相关的典型光器件300。光器件300可以是光模块或其他能够接收和处理光信号的器件。光器件300可包括或容纳在外壳380内。外壳380可配有开口，其中通过所述开口来设置光运输或光传输媒质335。光传输媒质335可包含由陶瓷材料330包裹（或护层的）的光纤。一部分所述光纤在靠近光接收单元310的一端可以是裸露（或去除保护层）的。光运输或光传输媒质335可用于运输或传输光束或光信号。通常，虽然光束或光信号是漫射的光束或光信号（比如，类似锥形的和/或具有随着距离放大或扩散的光束大小，宽度或半径），但是本发明也适用于其他光束或光信号，例如极化的和/或平行的光束或光信号。在一些实施例中，光传输媒质335同时运输或传输不止一个信号，每个信号波长都不同。比如，位于第一波长或波段的第一信号可由光器件300接收，而位于与第一波长或波段明显不同的第二波长或波段的第二信号也可由光器件300发送。

光器件300包括第一分光器340，用于反射至少一部分由光传输媒质335发出的光束。第一分光器340和光传输媒质335可以某种方式对齐，以便由光传输媒质335传输的光束入射到第一分光器340。在一个实施例中，发射光束在第一分光器340上的入射角大概为45°（比如，正好45°）。当具有接收器的光器件没有与光传输媒质对齐的发送器（比如，320），分光器340可以是或包括反射镜。

第一分光器340从光接收单元310反射出至少一部分光束（见，例，图3B）。光束反射部分可包含第一波长的光。有的实施例中，会反射所有从光传输媒质335传输到第一分光器340的光。第一分光器340也可允许第二光束（或入射光束的第二部分）通过。通过第一分光器340的光通常包含第二波长光，其中第二波长异于第一波长。第一和第二波长能以大概最低100-200 nm的量变化，通常可达到大概500-1000 nm。或者，第一和第二波长能以最低5, 10, 15 或20%的量变化，最大可到25, 50 or 100%。在不同的实施例中，第一分光器340可包含分色镜，波长选择性滤光器（由反射性材料制成），偏光元件，调幅罩，调相罩，全息照相单元和/或光栅。

光器件300还可包括光传输单元320，其用于发送穿过通过第一分光器340的光。光传输单元320和光传输媒质335按某种方式对齐，以便由光传输单元320传输光的束或光信号进入或入射到光传输媒质335的末端。光传输单元320可用于通过第一分光器340传输第二光束或光信号，其中第二光束由光传输媒质335接收。换言之，光器件300可作双向单纤光器件(BIDI)。或者，由光运输媒质335向第一分光器340发出光束的第二部分可穿过第一分光器340并由第二光接收单元（未显示）接收。但是，如果发出光束的光运输媒质335为漫反射媒质，那么在被与图3A所示基本类似的第二光处理单元（未显示）的反射镜或分光器反射之前，透镜就应该将穿过第一分光器340的这部分光汇聚。

光器件300还可包含反射镜345和360（类似于，例如，中间反射镜345和最终反射镜360），用于把光从第一分光器340反射至光接收单元310。在一个实施例中，反射光在中间反射镜345上的入射角大致会是45°（比如，正好是45°）。中间反射镜345可相对于第一分光器340呈大致90°设置（比如，正好是90°）。

最终反射镜360可用于就将光束反射至光接收单元310。入射到最终反射镜360的光束可以是已经通过透镜350的汇聚光束。最终反射镜360可以相对于中间反射镜345呈大致90°（比如，正好是90°）设置。最终反射镜可设置为便于从最终反射镜360反射的光束经过直接的路径到达光接收单元310。

光器件300还可包括透镜350，用于汇聚反射光束（见，例如，图3B）。透镜350可将穿过它的接收和/或入射光汇聚，并且在入射光束390为漫反射光束时作用尤其明显。透镜350可以是半球透镜，包括正对中间反射镜345的曲面和正对最终反射镜360的平面。或者，透镜可包含凹透镜，凸透镜和/或凹透镜或凸透镜的组合。虽然透镜350可设置在光路的任何位置上（比如，位于分光器340和中间反射镜345之间，位于最终反射镜360和光接收单元310之间，等），但是这样做会影响缩减型腔尺寸，并且当光束为漫反射光束时，还会在器件300某些点影响光束的直径或宽度（比如，当光进入接收器310时）。

光器件300还可包括位于最终反射镜360和光接收单元310间的滤光器370，用于过滤（比如，缩小波段）在最终反射镜360和光接收单元310间穿行的光束。滤光器370可包含现有技术材料，能阻挡某些具有预定波长的光通过。滤光器370可设置在沿光路的其他位置（见，例如，图3B）。比如，滤光器370可设置在第一分光器340和中间反射镜345之间，透镜350和最终反射镜360之间，或附着，粘贴或集成到透镜350上，等。

光器件300还可包含光接收单元310。光接收单元310可包含（1）光电二极管（比如，PIN光电二极管）或其他光检测部件和（2）放大器（比如，跨阻放大器和/或限幅放大器）。光接收单元310可设置在光传输媒质335与最终反射镜360相对的一边。光接收单元310可用于接收来自最终反射镜360的光束。

因此，由于图3A中光器件300的设置，相对于图1的尺寸L1，光模块300的尺寸L2和/或外壳380可以相对较小。相对小的横截面尺寸使外壳380具有更小的外形，适应更小的封装，和/或在光器件300内包裹额外的部件（和以此具有的额外功能）。

图3B所示为光束在图3A所示的光器件300光处理腔内的传输路径。如图3B所示，光束（或光信号）390可由光传输媒质335发出，在此之后光束390入射到第一分光器340，其中光束作为反射光束392全部或部分发射到中间反射镜345。中间反射镜345反射光束392穿过透镜350，该透镜350则汇聚反射光束394。当光束392为漫反射光束时，光束394的尺寸，宽度或直径就会小于光束392。汇聚光束396入射到最终反射镜360，该最终反射镜360随后将汇聚光束396反射至光接收单元310。汇聚的反射光束398穿过滤光器370后在光接收单元310内或上接收。

如图3B所示，光器件300的部件可用某种方式设置，以便最终反射镜360和光接收单元310间的第一直线与光传输媒质335和第一分光器340间的第二直线相交。第一和第二直线可相互垂直（比如，可呈直角相交）。最终反射镜360和中间反射镜345间的第三直线与光传输媒质335和第一分光器340间的第二直线可以是平行的。中间反射镜345和第一分光器340间的第四直线与最终反射镜360和光接收单元310间的第一直线可以是平行的。

透镜350可设置在最终反射镜360和中间反射镜345间第三直线的路径上。或者，透镜350可设置在最终反射镜360和接收器310间第一直线的路径上（比如，它可能设置在接收器310上），或设置在第一分光器340和中间反射镜345间第四直线的路径上。如果在最终反射镜360包含分色镜，波长选择性滤波器，偏光部件，调幅和/或相罩，全息照相单元和/或光栅的位置，那么中间反射镜345可设置在第二直线上，位于最终反射镜360与光接收单元310相对一边。光传输单元320可设置在第一分光器340与光传输媒质335相对一边的第一直线上。

一种供选择的光器件

图4A所示为与本发明另一方面相关的可供选择的光器件（比如，光模块）400。光器件400觉可包括或容纳在外壳480内。光器件400可包含光传输媒质435，所述光传输媒质435具有以类似光器件300结构设置的护套430，光接收单元410，第一分光器440，光传输单元420，透镜450，第二反射镜460和滤光器470（详见，图3A）。但是，正如图4A所示，光器件400包括两种反射镜（或反射镜和分光器）。

比如，第一分光器440和光传输媒质435可用某种方式对齐，以便由光传输媒质435传输的光束呈大致13°入射到分光器440（比如，13 ± 3°[或任何低于3°的正数量]，而在某个实施例中，正好是13°）。不但，在入射光束（比如，图4B所示的光束490）极化和/或平行时，这种第一分光器440的入射角会很有优势，而且在入射光束为漫反射光束时光器件400也依然有效和有益。第二反射镜460和第一分光器440可用某种方式对齐，以便由第一分光器440反射的光束呈大致32°入射到第二反射镜460（比如，32 ± 3°[或任何低于3°的正数量]，而在同样的实施例中，正好是32°）。因此，（i）光束在第一分光器440上的入射角和（ii）光束在第二反射镜450上的入射角的合大概等于45°（比如，45 ± 3°[或任何低于6°的正数量]，而在图4所示的实施例中，正好是45°）。

类似于图3A所示的光器件300，由于图4A中光器件400内部部件的设置，相对于图1的尺寸L1和图3A的尺寸L2，光模块400的尺寸L3和/或外壳480可以相对较小。相对小的横截面尺寸使外壳480具有更小的外形，适应更小的封装，和/或在光器件400中包裹额外的部件（和以此具有的额外功能）。

图4B所示为光束传输路径发生在图4A所示的光器件（即，光器件400）内。如图4B所示，光束（或光信号）490可由光传输媒质435发出，在此之后光束490入射到第一分光器440，其中光束作为反射光束492全部或部分发射到透镜450。在通过透镜450后，汇聚光速496入射到第二反射镜460，其反射光束496至光接收单元410，在此光接收单元410内或上接收反射、聚焦光束498。

如图4B所示，光器件400的部件可用某种方式设置，以便最终反射镜460和光接收单元410间的第一直线与光传输媒质435和第一分光器440间的第二直线相交。第一和第二直线可相互垂直（比如，可呈直角相交）。第二反射镜460和第一分光器440间的第三直线可以与第一直线或第二直线既不平行也不垂直，但可以是关于透镜450（比如，半球透镜450的平面）表面垂直或法线方向。因此，透镜450可设置在第二反射镜460和第一分光镜440间的第三直线路径上。第二反射镜460可设置在第二直线与光接受单元410相对的一边。光传输单元420和第一分光器440可设置在第一直线与光传输媒质435相对的一边。

总结

因此，本发明提供了一种光器件，制造这种光器件的方法及一种处理光信号的方法（比如，利用所述器件处理光信号）。

对本发明的特殊实施例的上述描述是为了更好的图解和描述本发明。他们不是详细的，也不会用公开的确切形式限制本发明，而很明显根据上述教义许多修改和变更都是合理的。为了最好地说明本发明的原理和它的实际应用，本文选取并描述了实施例，以便使所属技术领域的其他专业人员能够最佳地利用本发明和各种更改过的不同实施例适用于预期的特殊用途。即，本发明的范畴是由此处添加的权利要求和它们的等同物规定的。

Claims

1.一种光器件包括：光传输媒质，用于发送第一光束；光接收单元，用于接收和处理汇聚的反射的光束；第一反射镜或分光器，用于反射至少一部分由光传输媒质发出的光束，光束反射部分包含第一波长的光；透镜，用于汇聚反射光束；和第二反射镜，用于将反射光束反射到光接收单元；还包括第三反射镜，用于将反射光束反射至第二反射镜；第一反射镜或分光器相对于透射光束呈45度设置，第三反射镜相对于第一反射镜或分光器呈90度设置，而第二反射镜相对于第三反射镜呈90度设置。

2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，还包括光传输单元，用于通过第一反射镜或分光器发射第二光束，并且第二光束（i）由光传输媒质接收且包含第二波长光，（ii）其波长与第一波长光不同。

3.如权利要求1所述的器件，其特征在于，光传输媒质包括光纤；和所述光纤靠近所述光接收单元的一端是裸露的。

4.如权利要求1所述的器件，其特征在于，设置第二反射镜，以便第二反射镜和光接收单元间的第一直线与光传输媒质和第一反射镜或分光器间的第二直线相交。

5.一种制造光器件的方法，包括：将光传输媒质粘贴在光器件的外壳上或光器件外壳的开口内，光传输媒质用于传输第一光束；将光接收单元附着在外壳上，光接收单元用于接收和处理汇聚，反射光束；将第一反射镜或分光器固定在外壳内，第一反射镜或分光镜用于反射至少一部分由光传输媒质发出的光束；将透镜安装到外壳，透镜用于汇聚反射光束；和将第二反射镜粘贴到外壳内的一个位置上，所述位置用于将反射光束反射至光接收单元；还包括将第三反射镜粘贴到光器件的外壳内的一个位置上，所述位置用于将反射光束到第二反射镜。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括将光传输单元粘贴到外壳中或外壳的开口中，所述光传输单元用于通过第一反射镜或分光器传输第二光束，所述第二光束（i）由所述光传输单元接收且包含第二波长光，（ii）其波长与第一波长光不同。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，光传输媒质包括具有靠近所述光接收单元的裸露端头；且粘贴第二反射镜包括设置第二反射镜，以便第二反射镜和光接收单元间的第一直线与光传输媒质和第一反射镜或分光器间的第二直线相交。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，光接收单元包括光电二极管并且设置在光传输媒质与第二反射镜相对的一边。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括过滤反射光束。

10.一种处理光信号的方法，包括：从光传输媒质接收第一光束；反射至少一部分由光传输媒质发出的光束；使反射光通过透镜将其汇聚；将汇聚的反射光反射至光接收单元；和在光接收单元中接收汇聚的反射光束；

其特征在于，通过第一反射镜或分光器将至少第一部分的光束相对于所述光束呈45度角反射；而通过相对于入射光束呈45度角的第二反射镜将反射光束反射至光接收单元；且所述方法还包括利用相对于第一反射镜或分光器呈90度设置的第三反射镜，其将光束的反射部分反射至第二反射镜。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括通过第一反射镜或分光器输送第二光束，所述第二光束由光输送媒质接收。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，通过第一反射镜或分光器将至少第一部分的光束反射；并且通过第二反射镜将反射光束反射至光接收单元；光输送媒质包括光纤，具有靠近所述光接收单元的裸露端头；而将第二反射镜被设置，以便第二反射镜和光接收单元间的第一直线与光传输媒质和第一反射镜或分光器间的第二直线相交。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，通过第一反射镜或分光器将至少第一部分的光束反射；并且通过第二反射镜将反射光束反射至光接收单元；光接收单元包括光电二极管并且设置在光传输媒质与第二反射镜相对的一边。