CN102782550B - 将套管部件与光学器件光学对准的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种组装光学组件的方法。该方法包括使套管部件（2）与J套管（4）之间粗略对准和精细对准的步骤以及使J套管与光学器件（3）对准的步骤。在粗略对准中，在遵循彼此同心的闭合环路的同时，通过将沿各个闭合环路的滑动方向交替改变为顺时针方向与逆时针方向而使套管部件在J套管上滑动。

Description

将套管部件与光学器件光学对准的方法

技术领域

本发明涉及制造用于发送光信号或接收光信号的光学组件的方法，具体地说，本发明涉及使套管部件与光学器件对准的方法。

背景技术

如图4所示，用于光通信系统的光学组件通常包括套管部件2、光学器件、以及接合套管（在下文中称为J套管）。套管部件对安装在外部光纤的末端处的光学插芯进行引导，以使外部光纤与光学器件耦合。光学器件3插入J套管4中以与外部光纤耦合，光学器件3用于使信号在电形式与光形式之间转换。J套管4使光学器件3与套管部件2光耦合。

可以通过如下步骤来执行图4所示的光学组件1的光学对准，一个步骤是沿着光轴Z的对准，另一个步骤是在垂直于光轴Z的平面内的对准。前一种对准通常被称为Z对准，通过调节光学器件3在J套管4的孔4c中的插入深度来执行。因为光学器件在其盖3a处的外径稍小于孔4c的直径，所以可以容易地沿着光轴Z调节孔4c内的光学器件3。

后一种对准通常被称为XY对准，可以通过使套管部件2在J套管4的平坦端部4b上滑动来执行。因为插针2b位于套管2a和保持件2c的中心，而保持件2c与插针2b压力配合并压力配合在盖体2d与套管2a之间的间隙中，所以套管部件2在J套管4的平坦端部上的横向移动等同于使套管2a和插针2b相对于光学器件的纵轴移动。因此，可以执行套管2a与光学器件3之间的XY对准。

通常通过两个步骤来执行上述XY对准，一个步骤是粗略对准，另一个步骤是精细对准。粗略对准是使套管部件2在平坦端部4b上的区域中宽范围地移动，以估计获得套管部件2与光学器件之间的最大光耦合效率的位置；然后，执行精细对准，以使套管部件2从上述位置开始进行细微滑动来找到最佳点，在该最佳点处套管部件2与光学器件3两者之间的光耦合效率变为最大值。因为与XY对准相比Z对准显示出更大的公差，所以通常在XY对准之后执行Z对准，并且利用例如YAG激光焊接法将套管部件2和光学器件3两者永久性地固定。利用激光焊接法等将光学器件3固定到J套管4上。

在上述两个步骤之中，粗略对准通常占用主要生产节拍时间。也就是说，粗略对准通常采用所谓的螺旋对准，如图5所示，其中，首先根据经验选择实现大致耦合的起始点P₀；然后，在遵循同心的正方形路径的同时沿逆时针方向螺旋地移动套管部件2，以找到获得最大耦合的位置。

然而，上述螺旋对准经常导致J套管4相对于光学器件3旋转。当光学组件1配备有光隔离器5时，特别是在光隔离器被组装在J套管4中的情况下，J套管4在粗略对准期间的旋转使得光隔离器5与LD 3c的偏振方向对准不良。当LD 3c具有边缘发射型构造时，从LD 3c中发射的光的偏振方向平行于半导体层的层叠方向。因此，光隔离器围绕光轴Z的意外旋转可能使光学器件3与设置在光学套管2a中的外部光纤之间的光耦合效率降低。本发明旨在提供如下方法：该方法在不引起J套管4旋转的情况下使J套管4与光学器件3对准。

发明内容

本发明涉及制造光学组件的方法。所述光学组件包括：J套管、套管部件和光学器件。所述制造方法包括如下步骤：（1）使所述套管部件与所述J套管粗略对准；（2）使所述套管部件与所述J套管精细对准；以及（3）使所述J套管与所述光学器件对准。所述方法的特征在于，所述套管部件与所述J套管的粗略对准步骤包括如下步骤：在遵循彼此同心的闭合环路的同时，通过将沿各个闭合环路的滑动方向交替改变为顺时针方向与逆时针方向而使所述套管部件在所述J套管上滑动。

附图说明

下面参考附图描述本发明的非限制性且非穷举性的实施例，在全部附图中，相似的附图标记表示相似的部件，除非另有说明。

图1是根据本发明实施例的光学组件的侧视图；

图2示出使由上卡盘支撑的套管部件与由下卡盘支撑的光学器件对准的方法；

图3示出根据本发明实施例的粗略对准中的套筒部件的轨迹；

图4是常规光学组件的剖视图；以及

图5示出通常在常规对准方法中使用的粗略对准中的套筒部件的轨迹。

具体实施方式

下面参考图1描述根据本发明实施例的光学组件的细节。本实施例的光学组件以使光学组件的光轴Z对准的方法为特征。光学组件包括与图4所示的部件相似或相同的部件。

图1所示的光学组件1包括：光学器件3，其配备有LD 3c，LD3c参见图4；套管部件2，其用于接纳外部光学连接器；以及接合套管4（在下文中称为J套管）。如图4所示，J套管4包括：孔，光学器件3设置在该孔中；以及平坦端部4b，套管部件2固定在该平坦端部4b上。通过调节光学器件3在孔4c内的插入，可以执行沿着光轴Z的光学对准，同时，通过使套管部件2在J套管4的平坦端部4b上滑动，可以执行套管部件2与光学器件3之间在垂直于光轴Z的平面中的光学对准。

图2示出使套管部件2与光学器件3之间光学对准的方法，具体地说，图2是光学组件1的对准装置的侧视图。对准装置包括：基座11，光学器件3设置在基座11上；下卡盘12，其用于将光学器件3保持在基座上；上卡盘13，其用于保持套筒部件2，并且上卡盘13可以在垂直于光轴Z的平面中移动；以及外部光学连接器14，其具有光纤14a，并且图2中未示出的光功率计耦合至光纤14a的远端。

下面描述组装光学组件1的方法。本方法首先利用下卡盘12将光学器件3保持在基座11上，然后用J套管4覆盖光学器件3，使得随着J套管围绕光轴Z旋转将光学器件3的末端插入孔4c中，从而将光学器件3的方向相对于光隔离器5对准。具体地说，当LD 3c具有所谓的边缘发射型构造时，使得从LD 3c发射的光的偏振方向平行于LD 3c的构成激光结构的半导体层的延伸方向，该方向平行于图4的页面。因此，需要通过使J套管4围绕光学器件3的轴线旋转来使光隔离器5的方向与LD 3c的偏振方向对准。

本方法接下来利用上卡盘13支撑套管部件2并使套管部件2靠近J套管4，其中套管部件在上述支撑步骤之前与光学连接器14组装在一起。因为套管部件2的主要部分和J套管4由磁性材料制成，所以当上卡盘13靠近J套管4时，J套管4可以被施加到上卡盘13上的磁力提起，并且套管部件2的端面2f与J套管4的平坦端部4b进行接触。这样，迫使上卡盘13靠近J套管4，从而实现了套管部件2与J套管之间的这种位置关系。

接下来，本方法可以使套管部件2与J套管4之间在垂直于光轴Z的平面中粗略对准。具体地说，本方法首先使套管部件2在J套管4的平坦端面4b上滑动，以描绘出多条环形轨迹，每条轨迹具有共同的中心。在本方法中，移动上卡盘13且使各个环形轨迹的方向交替变化。然后，本方法确定精细对准的起始点，在该起始点处获得光学器件3与外部连接器之间的最大光耦合。

图3具体示出如上所述地移动上卡盘13的处理。首先，上卡盘13使套管部件2在J套管4上从起始点P₀开始朝逆时针方向沿边长为L1的正方形轨迹T1移动。然后，上卡盘13使套管部件2沿具有比前一边长L1大的边长（即L1+2A）的另一条正方形轨迹T2移动，正方形轨迹T2具有与正方形轨迹T1相同的中心但方向朝顺时针方向。然后，上卡盘13反复执行上述处理，使得在正方形轨迹的边长增大但方向交替变换的同时移动套管部件2，直到完成粗略对准的整个范围为止。

本对准方法可以从获得光学器件3与套管部件2之间的最大光耦合的位置开始，执行垂直于光轴Z的平面中的精细对准。在精细对准之后，本方法可以通过例如YAG激光焊接法或电阻焊接法等将保持件2c与J套管4的平坦端部固定在一起。最后，可以通过调节光学器件3在J套管4的孔4c中的插入深度来执行沿着光轴Z的光学对准。可以通过例如YAG激光焊接法等将光学器件3固定到J套管4上。由此，可以完成光学组件1。

因此，光学器件3与套管部件2之间在垂直于光轴Z的平面中的对准处理，尤其是粗略对准，使套管部件2在J套管4上滑动，从而套管部件2通过变换轨迹的方向而遵循反向的正方形路径；因此，本方法可以有效地防止J套管4相对于光学器件3旋转。下表将常规对准方法与本实施例的对准方法进行了比较。被测器件1至5是通过常规对准方法获得的，而器件6至10是通过本实施例的方法获得的，在常规对准方法中使套管部件2朝固定的方向以螺旋方式遵循正方形轮廓移动。在该比较中，正方形轮廓之间的节距是20μm，用于粗略对准的整个范围具有500μm的边长。

表1扭转角的比较

如上表中清楚地显示的，常规对准方法引起J套管相对于光学器件3扭转大约12°的扭转角，而根据上述实施例的本方法显示出扭转角仅为小于2°。前者的扭转角是非常严重的，或者说，会由于光隔离器与LD 3c的偏振方向之间的对准不良导致光学器件3与套管部件2之间的光耦合的极度劣化。根据本发明的方法可以有效地防止J套管4对准不良。

在以上的详细描述中，参考具体的示例性实施例对本发明的方法进行了描述。然而，显然可以在不脱离本发明的较广义的精神和范围的情况下对本发明做出各种修改和变型。例如，虽然上述实施例着重于安装有LD 3c的光学器件，但本发明也可以用于安装有光电二极管的光学器件。另外，使套管部件2在J套管4的平坦端部4b上滑动的上述处理遵循同心的正方形路径；然而，套管部件2也可以遵循同心的圆形路径或同心的矩形路径。因此，应该认为本说明书和附图是示例性的，而不是限制性的。

Claims (8)

1.一种制造光学组件的方法，所述光学组件包括均沿着光轴设置的光学器件、J套管和套管部件，所述方法包括如下步骤：

使所述套管部件与所述J套管在垂直于所述光轴的平面中光学地粗略对准；

使所述套管部件与所述J套管在所述平面中光学地精细对准；以及

使所述J套管与所述光学器件沿着所述光轴对准；

其特征在于，粗略对准的步骤包括如下步骤：以如下方式使所述套管部件在所述J套管的端部上滑动：在遵循彼此同心的闭合环路的同时，将沿各个闭合环路的滑动方向交替改变为顺时针方向与逆时针方向。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述闭合环路是同心的正方形。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述闭合环路是同心的圆形。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述闭合环路是同心的矩形。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述J套管配备有光隔离器，所述光学器件安装有半导体激光二极管。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：

在所述套管部件与所述J套管的精细对准之后且在所述J套管与所述光学器件的对准之前，通过YAG激光焊接法将所述套管部件和所述J套管固定在一起。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：

在所述J套管与所述光学器件的对准之后，通过YAG激光焊接法将所述J套管与所述光学器件固定在一起。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：

在所述套管部件与所述J套管的粗略对准之前，利用从支撑所述套管部件的卡盘经由所述套管部件而感应产生的磁力，将所述J套管附接到所述套管部件上。