CN101320116A - 一种半导体激光器光纤耦合装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤领域的制作工艺方法，尤其涉及半导体激光器的光纤耦合的装配方法。本发明的方法的主要原理是将半导体激光器、光学耦合器件、光纤头依次排列，并使它们光轴在同一直线上，然后通过利用一使光束发生偏移的调节器件，通过调节该调节改变聚焦于光纤头的输出光束的焦平面，降低调节器件装配调节的固定时的敏感性。调节器件可以是光学平行平片或者长焦距薄透镜，也可以是其他的光学元件。通过利用本发明方法，降低了装配工艺的调节精度，从而大大提高了半导体激光器光纤耦合的装配工艺的水平。

Description

一种半导体激光器光纤耦合装配方法

技术领域

本发明涉及一种光纤领域的制作工艺方法，尤其涉及半导体激光器的光纤耦合的装配方法。

背景技术

光纤通讯中，半导体激光器的光纤耦合是对装配精度要求很高一种工艺过程。如图1所示，101为半导体激光器，102为耦合透镜，103为光纤头，一般半导体激光器(101)发光点为1μm左右，而光纤头(103)连接的单模光纤通常为9μm纤芯直径，发光点与像点通常呈五、六倍成像比例。通常工艺是调节和固定光纤头，或同时调节和固定透镜及光纤头，或调节半导体激光器，这均要求调节和固定时误差在1μm左右或0.1μm，而且近百度环境温度变化时各光学元件位置其变化量亦必须在这样范围之内。

通常采用激光焊接和其他特殊工艺如对对称螺丝渐近锁定法，但是这对制作工艺要求非常苛刻，必须非常严格的监控调节精度误差，不利于光纤装配工艺的高效化。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是：利用光学原理给出一种使调节制作精度降低的一种的方法，从而大大提高了半导体激光器光纤耦合的装配工艺的水平。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种半导体激光器光纤耦合装配方法，包括下列步骤：

步骤A.将半导体激光器、光学耦合器件、光纤头依次排列，并使它们光轴在同一直线上；

步骤B.在光学耦合器件与光纤头之间光轴上设置一使光束发生偏移的调节器件；

步骤C.调节所述的调节器件，改变聚焦于光纤头的输出光束的焦平面；

步骤D.固定上述各光学元件。

进一步的，步骤B所述的调节器件为光学平行平片。调节所述光学平行平片的步骤C具体为：改变平行平片与光轴的倾置角θ和平行平片厚度d。

进一步的，步骤B所述的调节器件为长焦距薄透镜。调节所述长焦距薄透镜的步骤C具体为：改变长焦距薄透镜到光纤头端面的距离f1与长焦距薄透镜的焦距f2的比例f1/f2。

更进一步的，所述的长焦距薄透镜可以为普通平凸透镜构成亦可以为薄自聚焦透镜片。

进一步的，步骤D所述的固定方法可以为胶粘结固定、机械装置固定或其他任何固定方式。

如上所述的装配方法可应用普通半导体激光光纤耦合器件中，亦可应用于半导体激光器光电收发模块中。

通过上述技术方案的实施，本发明把直接调节固定的工艺要求转变成间接调节，从而降低调节器件装配调节的固定时的敏感性，大大提高了半导体激光器光纤耦合的装配工艺的水平。

附图说明

结合附图对本发明进一步说明。

图1常用的半导体激光器光纤耦合装配工艺示意图；

图2本发明的第一实施方式示意图；

图3本发明的第一实施方式中调节平行平片示意图；

图4本发明的第一实施方式中平行平片改变光路的原理示意图；

图5本发明的第二实施方式示意图；

图6本发明的第二实施方式中长焦距薄透镜改变光路的原理示意图；

图7本发明的机械装配件示意图；

图8本发明应用于半导体激光器光电收发模块的配件示意图。

具体实施方式

本发明的一种半导体激光器光纤耦合装配方法，包括下列步骤：

步骤A.将半导体激光器(101)、光学耦合器件(102)、光纤头(103)依次排列，并使它们光轴在同一直线上；

步骤B.在光学耦合器件(102)与光纤头(103)之间光轴上设置一使光束发生偏移的调节器件(104、105)；

步骤C.调节所述的调节器件(104、105)，改变聚焦于光纤头的输出光束的焦平面；

步骤D.固定上述各光学元件。

第一实施方式：

如图2、3、4所示，101为半导体激光器，102为耦合透镜，103为光纤头，104为薄光学平行平片。步骤B所述的调节器件可以为光学平行平片。调节所述光学平行平片的步骤C具体为：改变平行平片与光轴的倾置角θ和平行平片厚度d。

本实施方式的工作原理是固定半导体激光器(101)、耦合透镜(102)、光纤头(103)，并使之在初步匹配状态。然而调节光学平行平片薄片(104)角度方向，通过改变光学平行平片(104)角度从LD经过耦合透镜的中心光纤产生位移，即可使聚焦在光纤头(103)上点在焦平面上平移。

如图4所示，若光学平行平片(104)法线偏离光轴为小角度θ，光学平行平片(104)厚度为d，不难推出位移Δx值。即Δx≈(1-1/n)θd。

若①n＝1.5d＝0.1mm，Δθ＝0.1°，Δx≈0.05μm

Δθ＝1°，Δx≈0.5μm

②n＝1.5d＝1mm，Δθ＝0.1°，Δx≈0.5μm

Δθ＝1°，Δx≈5μm

通常光纤领域对角度固定精度在0.02°是通常普通工艺可实现的。由于平行平片对平移没有精度要求，仅要求角度θ精度，不难看出，选择适当光学平行平片(104)厚度d可以采用常规工艺高精度制作半导体光纤耦合器件。

第二实施方式：

如图5、6所示，101为半导体激光器，102为耦合透镜，103为光纤头，105为长焦距薄透镜。步骤B所述的调节器件可以为长焦距薄透镜。调节所述长焦距薄透镜的步骤C具体为：改变长焦距薄透镜到光纤头端面的距离f1与长焦距薄透镜的焦距f2的比例f1/f2。

如图6所示，本实施方式的工作原理是：若耦合透镜(102)与长焦距薄透镜(105)共同成像点在A处(光纤头端面)，从长焦距薄透镜(105)到光纤头端面距离为f1，长焦距薄透镜(105)的焦距长为f2，这里作近似估算，若长焦距薄透镜(105)轴线平移Δx，则聚焦点移动距离可近似为f1/f2，Δx＝100μm

设f1＝7mm，f2＝280mm，Δx＝100μm，

Δh＝7/280，100μm＝2.5μm

则可以看出调节f1与f2比例便调节敏感度可降1-2数量级，从而使安装变得易于操作，长焦距薄透镜(105)通过可转动角度ω、左右轴方向X、上下轴方向Y、前后轴方向Z来调节会聚点位置。

所述的长焦距薄透镜可以为普通平凸透镜构成亦可以为薄自聚焦透镜片。

进一步的，步骤D所述的固定方法可以为胶粘结固定、机械装置固定或其他任何固定方式。如图7所示，就是本发明的机械装配件示意图。其中107为圆棒，1061、1062为球光节，用于固定平行平片(104)或长焦距薄透镜(105)其他同上所述。

如上所述的装配方法可应用普通半导体激光光纤耦合器件中，亦可应用于半导体激光器光电收发模块中。如图8所示，就是本发明应用于半导体激光器光电收发模块的配件示意图。该实施例中就加入WDM膜片及光电二极管后形成光电收发模块，其中109、110为WDM膜片，110、111为PD接收器，其他同上所述。

本发明的不限于上述的具体实施方式。本发明的原理是通过利用一使光束发生偏移的调节器件，通过调节该调节改变聚焦于光纤头的输出光束的焦平面，降低调节器件装配调节的固定时的敏感性。利用这种方法的其他具体实施方式的改变亦是在本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种半导体激光器光纤耦合装配方法，其特征在于：包括下列步骤：

步骤A.将半导体激光器、光学耦合器件、光纤头依次排列，并使它们光轴在同一直线上；

步骤B.在光学耦合器件与光纤头之间光轴上设置一使光束发生偏移的调节器件；

步骤C.调节所述的调节器件，改变聚焦于光纤头的输出光束的焦平面；

步骤D.固定上述各光学元件。

2、如权利要求1所述的半导体激光器光纤耦合装配方法，其特征在于：步骤B所述的调节器件为光学平行平片。

3、如权利要求2所述的半导体激光器光纤耦合装配方法，其特征在于：调节所述光学平行平片的步骤C具体为改变平行平片与光轴的倾置角θ和平行平片厚度d。

4、如权利要求1所述的半导体激光器光纤耦合装配方法，其特征在于：步骤B所述的调节器件为长焦距薄透镜。

5、如权利要求4所述的半导体激光器光纤耦合装配方法，其特征在于：调节所述长焦距薄透镜的步骤C具体为改变长焦距薄透镜到光纤头端面的距离f1与长焦距薄透镜的焦距f2的比例f1/f2。

6、如权利要求4所述的半导体激光器光纤耦合装配方法，其特征在于：所述的长焦距薄透镜可以为普通平凸透镜构成亦可以为薄自聚焦透镜片。

7、如权利要求1所述的半导体激光器光纤耦合装配方法，其特征在于：步骤D所述的固定方法可以为胶粘结固定、机械装置固定或其他任何固定方式。

8、如上所述任一权利要求的半导体激光器光纤耦合装配方法，其特征在于：所述的装配方法可应用普通半导体激光光纤耦合器件中，亦可应用于半导体激光器光电收发模块中。

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