CN102854582A - 光发射组件，光收发器及制造和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了制造和使用光学和 / 或光电器件的方法。所述光学或光电器件及相关方法可用于光信号的传送。所述光学或光电器件通常包括（ i ）位于装配部件上的激光二极管，所述激光二极管用于提供光输出信号，（ ii ）光通信媒质，用于接收所述光输出信号，（ iii ）位于装配部件上的透镜座，（ iv ）和透镜座内的透镜，其中所述透镜座处在可使所述透镜与所述激光二极管与光通信介质对齐的位置上。

Description

光发射组件,光收发器及制造和应用方法

技术领域

本发明涉及光信号传输。更具体来说，本发明的实施例适用于利用配备有与激光二极管对准透镜的光和/或光电发射器传送光信号的方法和设备。

背景技术

图1为常规光发射器100，包括光信号发生器101，发射器外壳120，透镜支架150，光纤连接器160和包含光纤（未显示）和护套的光纤介质165。如图所示，光信号发生器101包含激光二极管（LD）（比如，激光二极管芯片）125，底座114，激光二极管支架110，电源插销111，接地插销113，数据插销112和后备数据插销（未显示，但通常位于数据插销112之后）。如图所示，发射器外壳120保护激光二极管125和随后与其通信的电子元件，并为透镜支架150提供可供其安装或粘合的结构和/或面。聚焦透镜155安装在透镜支架150上。

在常规设置中，光信号发生器101接收电数据信号（比如，来自数据插销112和补充数据插销的信号）。随后所述电数据信号则交由与LD芯片125通信的电子元件处理。LD芯片125再将光输出信号115发送至透镜155。透镜155位于从LD芯片125到光纤介质165中的光纤的路径上，且透镜155还将汇聚光输出信号115以生成基本与光纤介质165对准的光信号117。光纤介质165还与光或光电网络（未显示）通信。

光（比如，光信号117）以可接受范围内的角度进入光纤介质165（比如，可接受的角度或可接受的角度范围）。可接受角度范围之外的光能不能完全由光纤介质165发送（比如，传播）至光或光电网络。因此，与聚焦透镜155相关的光信号115的入射角度非常重要。即，为了汇聚光信号117的带宽，强度和/或功率最大化，与光输出信号115相关的透镜155位置一般对定位和校准有着很高的要求，其通常由一系列对透镜155位置的精细校准来实现。但是，透镜155可能在随后的装配和/或制造过程中刮伤，损坏或意外失准。

光和光电网络行业在寻找某种光发射器。在这种光发射器中，用于激光二极管的透镜易于校准，且一经校准，便可将光传输效率最大化。如上所述，常规光发射器对与激光二极管相关的定位和校准的要求着非常高，且可能使透镜在进一步的处理中面临不必要的风险。这样就增加了校准透镜与激光二极管的总时间。未准确校准的透镜可能减小激光二极管发出的输出光信号的带宽，强度和/或功率，且可能在随后的装配和/或制造过程中刮伤，损坏或意外失准的透镜还可能降低总的制造良率。

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

本发明涉及光和/或光电发射器，具有在安装部件上校准和安装的透镜和激光二极管，用于提供输出光信号；光和/或光电收发器包括这样的发射器；和制造和使用此类光和/或光电发射器和收发器的方法。

因此，本发明的实施例涉及光发射器，制造所述光发射器的方法，和发射光信号的方法。所述光器件通常包含（i）位于安装部件上的激光二极管，用于提供光输出信号，（ii）光通信介质，用于接收所述光输出信号，（iii）位于安装部件上的透镜座，和（iv）透镜座中的透镜，其中所述透镜座处在可使所述透镜与所述激光二极管与光通信介质对齐的位置上。在不同的实施例中，光设备还包括安装在组件上的光探测器，用于监视激光二极管的的输出功率。在一些实施例中，安装组件具有L形。在又一些实施例中，光设备包括外壳或外罩，用于罩住或保护激光二极管，安装组件，透镜座和透镜。

制造所述光器件的方法通常包含（i）将激光二极管粘合或固定到所述光器件的安装部件上，所述激光二极管用于提供光输出信号，（ii）将光通信介质插入或将光通信介质粘合到所述光器件，所述光通信介质用于接收所述光输出信号，（iii）将透镜座粘合或固定到所述安装部件上，（iv）将透镜粘合或固定到所述透镜座，（v）并调整所述透镜座的位置以便所述透镜与所述激光二极管和光通信介质对准。

本传递光信号的方法通常包括（i）向所述激光二极管发送电输出信号，（ii）利用所述激光二极管将所述电输出信号转换为光输出信号，和（iii）利用透镜将所述光输出信号汇聚，其中所述透镜是粘合或固定在透镜座（比如，安装部件）上的，且在所述激光二极管和光通信介质间对齐。在某些实施例中，本传递光信号的方法包含利用光电二极管监控所述激光二极管的输出功率。

文中所披露的各种实施例和/ 或例子都可与其他实施例和/或例子组合，只要这样的组合适宜，有必要或有利。

本光发射器提高了激光二极管和汇聚和/或准直透镜的耦合效率。通过（1）主动调整透镜座的位置来将所述透镜与所述激光二极管对齐，和（2）将外罩密封在所述光器件上，可以轻松的实现所述透镜和激光二极管的同轴度，并相对于所述激光二极管固定所述透镜的位置。此外，在相对容易的透镜校准之后，透镜就能完全的受到保护，并且也可避免进一步的位置调整或其他校准过程，从而将对齐和校准所述透镜所需时间压缩到最短。而且，本发明还有益地提供了一种能使用相对少的元件（比如，用于根据如激光二极管的光发射器件调整透镜位置的组件）和或相对小的空间发送汇聚和/或平行光信号的光发射器。

下面通过不同实施例从各个方面详细说明本发明。

附图说明

图1所示为常规光发射器。

图2所示为与本发明相关的典型光和/或光电发射器。

图3所示为配备有外壳或外罩的图2所示典型光和/或光电发射器。

图4所示为耦合至光通信介质的典型光和/光电收发器。

图5所示为与本发明相关的制造光器件的典型方法。

图6所示为与本发明相关的发送光信的典型方法。

图7所示为图6所示为与本发明相关的典型光和/或光电三向收发器。

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，以避免本公开的各方面变得含糊不清。

同样地，为了方便起见，虽然术语“光的”和“光电的”通常可互换并且可以交替使用，且使用这些术语中任何一个也就涵盖了其他，除非上下文清楚地在其它方面做出了说明。同样，为了简便，术语“光信号”，“光”也可交替使用，如术语“连接到”，“耦合到”和“与……联系”（指连接的，耦合的和/或相通元件间的间接或者直接的关系，除非术语的上下文的用法在其他方面明白地做出了说明），但是赋予他们的含义通常是在此类技术上公认的。

本发明涉及光和/或光电发射器组件，包含此组件的光和/或光电发射器，包含辞光和/或光电发射器的光和/或光电收发器，制造所述光和/ 光电发射器组件，发射器和/或收发器的方法，和利用所述组件，发射器和/或收发器发送光信号的方法。本发明在光和/或光电发射器和收发器享有特别的优势。本方法可用于轻松的将光信号发生器（比如，激光二极管）和透镜在最短时间内对齐，以便将所述光信号发生器和透镜的耦合效率最大化。此外，使用外罩保护校准过的激光二极管和透镜可固定所述透镜相对于所述激光二极管的位置。即，在将所述透镜对准后（一旦将所述透镜对准就通过调整所述透镜座的位置和固定其位置来对准透镜），便可完全保护所述透镜，并且还可以避免进一步的透镜位置调整或其他对准程序。因此，本方法和光和/或光电发射器可轻易地将光信号发生器与透镜对准。而且，本光和/或光电发射器外壳（比如，外罩）可保护所述透镜（比如，保护其不受外物，碎片等带来的损伤）。

下面将结合典型实施例从各个方面对本发明行进详细说明。

典型的光和/ 或光电发射器

图2所示为与本发明相关的典型光和/或光电发射器200。如图所示，光和/或光电发射器200包括激光二极管（LD）215,LD基板225，光探测器（比如，光电二极管）216，光探测器基板226，安装部件220，光学底座222，光学支架或部件（比如，透镜座）230，和透镜235。LD215在此处有一个小平面240，所述平面可起到波导的作用。如图所示，光和/或光电发射器200还包括底座214和电源插销211，接地插销213和补充数据插销212A和212B。但是，光和/或光电发射器200包含的插销数目还可高于4个。比如，光和/或光电发射器200还可配备额外的插销（未显示），用于向所述发射器中的控制器（未显示）或包含所述发射器的收发器发送来自光探测器216的反馈信号（比如，传输LD215的输出功率），和/或从所述控制器接受指令。

光和/或光电发射器200用于从外部网络元件（未显示）接收电信号（比如，接收补充数据插销212A和212B上的电信号）和发送来自LD215的光信号245。电路（未显示）以LD215可输出光信号的形式向LD215发送所述电信号（比如，通过转换和/或调制接收的电信号）。平面240沿光信号245的方向引导来自LD215的能量穿过透镜。安装或粘合到透镜座230的透镜235（比如，通过主动对准）接收光信号245和发送准直和/或汇聚的光信号255。在各种实施例中，透镜235为准直和/或汇聚透镜。此外，透镜235包括由机械支撑部232包围的中心透镜。机械支撑部232可包含或由与透镜235相同的材质组成，或由任何其他能牢固安装或粘合到透镜座230的材料组成。

安装在光探测器基板226上并邻近LD215的光探测器用于监控LD215光信号245的输出功率。比如，光探测器216可用于想电路（未显示）发送反馈信号（比如，电压或电流）。在实施例中，所述反馈信号是与光信号245的光功率成比例的。所述反馈信号可由所述电路处理（或由其他发射器200内的电路，如控制器，处理），以便LD215提高或降低光信号245的输出功率或强度。比如。所述反馈信号可使微控制器或微处理器产生一个或多个指令来调整光信号245的输出功率或强度。如上所述，所述指令，举例来说，可由额外的插销接收。

如图所示，光探测器基板226由两部分组成。比如，光探测器基板226包含用于安装光电二极管的较厚部分和邻近较厚部分的较薄部分。所述较薄部分用于为如IC,封装好的芯片和/或分离元件一类的电路提供结构支撑和/或电子通信功能（比如，通过一个或多个设置，丝焊，终端，等来实现）。但是，光探测器基板226可选择性配备单独的L形或扁平基板。

如图所示，LD215是安装或黏贴或固定在激光二极管基板225上的。比如，LD215可利用粘合物（比如，粘合剂或胶水）质安装或粘合或固定到激光二极管基板225。在某些实施例中，所述粘合物在暴露在足量紫外线中和/或加热时固化。比如，所述粘合物可包含环氧树脂，丙烯酸脂（比如，氰基丙烯酸盐粘合剂，丙烯酸，甲基丙烯酸，此类酸的脂类或氨基化合物，此类甲基丙烯酸，脂类，或氨基化合物的替代物，帕力灵，硅树脂前体，聚氨酯，或其他本技术领域已知的可在紫外线中和/或加热状态下固化的粘合剂。同样，透镜座230是通过相同或类似的粘合物安装或粘合到光学底座222上的。在某些实施例中，光学底座222和安装部件220为单一结构。而且，安装部件220安装或粘合在底座214上。安装部件220也可通过相同或类似的粘合物安装或粘合到底座214上的。在一些实施例中，安装部件220为L形并带有互相垂直的两个部分（比如，固定在底座214的“水平”部分，和用于安装光探测器216的“垂直”部分）。

而且，透镜座230的部分（和透镜235）可相对于LD215主动对准。比如，可将粘合物（比如，类似或等同于安装LD215到LD基板225的粘合物）涂敷到透镜座230。可将所述粘合物涂敷到最接近光学底座222的表面，且可通过喷嘴，泵，注射器，针，喷头，或便携式装置（未显示）实现。透镜235是相对透镜座230预先粘合或永久固定到位的。透镜座230随后通过主动对准安装或粘合或固定到光学底座。透镜座230可机械或人工地调整到LD215和光纤介质（比如，图4所示的光纤介质）间对准透镜235的位置。将LD215与所述光纤介质对准可最大化汇聚和/或准直的光信号255（比如，将在所述光和/或广电网络上传递的光信号）的带宽，强度和/或功率。

相对于LD215对透镜235的位置进行调整可通过增幅式地移动透镜座230（比如，在水平和/或竖直方向）直到光通信介质（比如，图4所示的光纤介质415）接收的光信号255的输出参数（比如，输出电流，输出电压，输出功率，等）最大化时来实现。最大输出参数值（比如，最大输出功率）可利用处在所述光通信介质接收端的光探测器来侦测。所述光探测器接收到的光可转换为电流或电信号，随后可确定来自所述光探测器的电流或电信号的最大输出参数值。比如，通过在一个方向上增幅式地移动透镜座230（比如，水平或竖直方向）直到输出电流或功率开始降低，随后将透镜座移回最大值位置并在其他方向上重复增幅式移动（比如，水平或竖直方向）直到输出电流或功率开始降低，随后重复此过程知道输出电流或功率不再增加为止，来侦测最大输出电流（或其他参数）。当侦测到或确定了最大输出参数值时，就将透镜座230在最大输出参数出现的位置永久地粘合到光学底座222上。比如，可通过向预先施加到透镜座230上的粘合物或加热发射器200（比如，用烤箱或烤炉）照射紫外线，将透镜座230永久地粘合到光学底座222。

透镜座230的移动或调整都可通过，比如，手动（比如，利用镊子或小钳子）或定位装置或其他便携装置（未显示）实现。所述定位装置可包含紧固，固定或夹紧装置，比如夹具，用于相对光学底座222将透镜座230固定到位。所述夹具可操作地连接于定位把手，转盘，杠杆或其他机构，用于调整由所述夹盘固定的物体的位置。通常，一个或多个所述定位装置上的对准把手（比如，用于螺纹式对准和/或定位机构）可用于调整透镜座230的位置。每个对准把手都可以分钟增量的方式通过顺时针或逆时针旋转来调整。所述对准把手的旋转随后相对于光学底座222改变透镜座230水平和/或竖直方向的位置（和，在一些实施例，为透镜座的高度）。换而言之，透镜座的x-,y-和z-方向都可以参照光学底座222进行调整。在调整或移动透镜座230期间，可监控或测量透镜235的输出参数（比如，输出电流，输出电压，输出功率，等）。在确定透镜235的输出参数最大值（比如，最大输出电流）后，且在所述参数值处于最大值时，执行固化过程（比如，施加紫外线和/或热能）或加热（比如，加热发射器200）来固化所述粘合物并永久地将透镜座230粘合到光学底座222上。在一个实施例中，利用透镜座230执行透镜235主动对准的装置为自动化装置。

在其他实施例中，透镜座在所述透镜和光电二极管的对准之前230永久安装到光学底座222，在其安装的位置光学底座222可根据LD215主动对齐。在这一样的实施例中，根据LD215对准光学底座222的位置可使透镜235的位置相对于LD215对齐。当所述光通信介质接收到所述最大输出功率时（或通过光探测器接收来自所述光通信介质的光将最大输出电流输出时），光学底座222就可通过一个与如上所述类似的过程永久的固定到安装部件220。因此，透镜座230的形状可以异于图2所示的U形或C形（比如，它可以是完全位于透镜235和光学底座222间的实心矩形；位于透镜235和光学底座222间并位于机械支撑部分232一侧的L形；或，将透镜235和机械支撑部分232围绕的开放式正方形或矩形）。

图3所示为配备有外壳/外罩301的典型光和/ 或光电发射器300。典型光和/ 或光电发射器300包括等同或类似于图2所示光和/ 或光电发射器200的结构，并且具有与图3所示相同标号的那些结构可以是与图2所述基本或完全相同的。

具体来说，外壳/外罩301用于保护安装部件220，透镜座230，透镜235，机械支撑部分232，光学底座222，LD215，LD基板225，光探测器216和光探测器基板226。可将外壳/外罩301密封在光和/ 或光电发射器300的一个表面（比如，底座214的一个表面），以便使底座214和外壳/外罩301表面间的元件位置可以固定。插销（比如，插销211和212A）是从底座背面延伸出来的。

另外，外壳/外罩301具有一个透明窗口305。所述透明窗口可包含玻璃，透明塑料（比如，聚碳酸酯），它们的薄板状混合物，等。如下图4所述，窗口305允许来自透镜235的汇聚和/或准直光（比如，光信号255）通过（比如，到达光通信介质[未显示]）。

典型光和/光电收发器

图4所示为典型光和/光电收发器400，包括接收器435，光通信介质（比如，光纤介质或光纤）415，光通信介质连接外壳410，光学共振器外壳450（比如，包含光处理腔），和图3所述的典型光和/或光电发射器300。如图所示，接收器435包含四个插销：电源插销431，接地插销433，数据插销432和补充数据插销（虽未显示，但位于数据插销432之后）。接收器435还包含透镜436，光探测器（比如，光电二极管）437，和电路（未显示）。所述电路适用于转换接收的光信号453到电信号（比如，将通过数据插销432传送到网络中另外的元件的电信号和它的补充[未显示]）。光和/或光电发射器300包含等同于（或类似于）图2和图3所示的光电发射器200和300的结构，其中具有与图4相同标号的光和/或光电发射器300中的结构可以是与图2和图3所述结构相同或基本相同的。

具体来说，光和/或光电发射器300包含安装部件220，透镜座230，透镜235，机械支撑部分232，光学底座222，LD215，LD基板225，光探测器216和光探测器基板226。如上所述，LD215具有面240。而且，光和/或光电发射器300还包含底座214，具有窗口305的外罩301，和电源插销311，接地插销213，数据插销212A和补充数据插销（虽未显示，但位于数据插销432之后）。

光和/或光电发射器300用于接收来自外部网络元件（未显示）的输入信号（比如，来自数据插销212A和补充数据插销的信号），并提供光信号451。光信号451穿过分光器或滤光器452到达光纤415，而且可能在此过程中成为双向信号455的一部分。分光器452可以是分色镜（比如，长波通[LWP]分色镜，短波通[SWP]分色镜，等），波长选择滤波器（反射材料制造或涂敷的），偏振元件，调幅罩，调相罩，全系摄影机和/或光栅。此外，光和/或光电收发器400在接收器435接收来自光学共振器外壳450中分光器452的光信号453。

在一些实施例中，光通信介质连接外壳410包含透镜405，用于（i）在将光信号发送至光通信介质415前，汇聚光信号451或使其平行传递，和/或（ii）在分光器/滤光器452反射接收的光信号455前，将其汇聚或使其平行传递。另外，光通信介质415可通信地耦合至光和/或光电网络（未显示）中的另一个光接收器或收发器。光信号415正是提供给所述另一个光接收器或收发器的。

因此，本光和/或光电收发器400充分保护和固定了光和/或光电发射器300的透镜。而且，图4所示的光和/或光电收发器400能利用较少的元件（比如，部件，用于根据诸如激光二极管的光发射器件来调整透镜位置）和/或较小的空间来生成汇聚和/或准直的光信号。

制造光器件的典型方法

如图5所示，流程500举例说明了与本发明相关的制造光器件的典型方法。在505，本方法开始，随后在510，将激光二极管粘合或固定到所述光器件中的安装部件。比如，将激光二极管粘合或固定到安装部件可包含将粘合物（比如，类似或等同于此处所述的胶水或粘合剂）涂敷到所述激光二极管，以便将所述激光二极管安装到激光二极管基板上，和将所述激光二极管基板安装到所述安装部件（比如，通过类似的粘合剂）。在一些实施例中，本方法还包括将光探测器粘合或固定到所述安装部件。所述光探测器可用于监控所述激光二极管的输出功率（比如，光输出信号）。在另一些实施例中，所述光探测器用于生成电反馈信号，其中所述点反馈信号被发送至与所述激光二极管通信的控制电路（比如，微处理器或微控制器），以便提高或降低所述光输出信号的输出功率。因此，本制造光器件的方法还可包含将一个或多个电路（比如， PCB上的电路）附着或粘合到所述发射器的安装部件和/ 或底座，和为所述激光二极管，插销配线，并在此时，将所述光电二极管与所述电路相接。

在520，将光通信介质插入或粘合到所述光器件。所述光通信介质（比如，图4所示的光通信介质415）可封装在光通信介质连接外壳内（比如，图4所示的光通信介质连接外壳410），并且用于接收来自所述激光二极管的光输出信号。

在530，将用于校准和/或汇聚来自激光二极管光信号的透镜固定或粘合到透镜座。可通过将粘合物（比如，文中所述的胶水或粘合剂）涂敷到与透镜座相连透镜的一个或多个表面上，并将透镜放置在透镜座内，将所述透镜（比如，图2所示透镜235）粘合或附着到透镜座（比如，图2所示的透镜座230）。在540，将粘合剂涂敷到所述透镜座。所述粘合剂可以是类似或等同于文中所述的粘合物。所述粘合物可利用喷嘴，泵，注射器，针，喷头或便携装置涂敷到与可固定透镜的腔，插座或插孔相对的透镜座表面上。

在550，将所述透镜座放置到所述安装部件上。将所述透镜座放置到所述安装部件，以便透镜座上的粘合物接触所述安装部件。此外，还可将所述透镜座放置在邻近所述激光二极管的位置，以便透镜座中的透镜接收激光二极管发出的光。

在560，调整所述透镜座的位置至，对齐所述激光二极管和光通信介质间的透镜，以便来自所述激光二极管的光信号输出可汇聚到所述光通信介质（比如，光纤）的中心或进一步将所述光信号汇聚在中心的透镜上。换言之，所述透镜（比如，图2-4所示的透镜235）主动在激光二极管（比如，LD215）和光通信介质（比如，光纤415）间对齐。比如，调整所述透镜座的位置可包含根据所述安装部件紧固或固定所述透镜座的位置，并根据安装部件移动所述透镜座的位置（比如，增量式的在水平，竖直和/或正交方向上）来将所述透镜与所述激光二极管和光通信介质对齐。将所述透镜与所述激光二极管和光通信介质对齐可包含测量和/或监控激光二极管和/或汇聚和/ 或准直光信号的输出参数（比如，输出电流，输出电压，输出功率，等），以便确定所述输出参数的最大值（比如，最大输出功率或电流），和确定所述输出参数在透镜座上达到最大值的位置。

在570，在所述输出参数达到最大值时（比如，如在560所确定的），将所述透镜座永久地粘合或固定到所述安装部件。将所述透镜座永久地粘合或固定到所述安装部件可包含固化（比如，将紫外线和/或热能施加到所述粘合物）或加热（比如，加热图2所示的光和/或光电发射器200），用于固化所述粘合物（比如，所述胶水或粘合剂）和永久得将所述透镜座粘合到所述安装部件。所述固化过程可以是与图2所述类似或与其相同的（比如，如图2所示，用于将LD215安装或粘合到LD基板225）。

在580，将盖子粘合或安装到所述光器件中发射器的底座上。比如，所述盖子可覆盖安装部件220，透镜座230，透镜235，机械支撑部分232，光学底座222，LD215，LD基板225，光探测器216和光探测器基板226（比如，图3所述的盖子），以便根据所述激光二极管固定所述透镜。所述盖子的使用确保了使所述激光二极管输出效率最大化的位置恒定。本方法在585结束。

传递光信号的典型方法

如图6所示，流程600举例说明了传递光信号的典型方法。如图所示，本方法始于605，随后在610，将电输出信号发送至激光二极管。在一个实施例中，将电输出信号发送至激光二极管可包含以激光二极管可输出光信号的形式将来自电路（比如，设置在PCB上的电路）的电输出信号发送至所述激光二极管（比如，通过转换和/或调制接收的电输出信号。比如，向所述激光二极管发送所述电输出信号可包含将（i）偏压或偏流和（ii）点数据信号发送至电耦合至所述激光二极管的调幅器，其中所述偏压和/或偏流可由与所述电路电连的微处理器或微控制器控制，且所述电数据信号可来源于一个或多个与所述发射器电连的插销。

在620，利用所述激光二极管将接收的点输出信号转换为光输出信号。在一些实施例中，所述方法还可包含利用监控所述激光二极管功率输出的光探测器检测所述光输出信号的功率。所述光探测器也可用于生成电反馈信号。在另一些实施例中，所述反馈信号被发送至与所述激光二极管相连的控制电路（比如，微处理器或微控制器），来提高或降低所述光输出信号的输出功率。

在630，使用透镜使所述光输出信号准直和/或将其汇聚。所述透镜一般通过透镜座粘合或固定到安装部件（所述光探测器在其表面受到监控），且在所述激光二极管和光通信介质间对齐。将所述光输出信号与所述透镜对齐可使具有指向中心或透镜的平行光波的光输出信号汇聚在中心上。汇聚所述光输出信号可使所述光输出信号集中或汇聚在某一点或某个位置上（比如，光纤的中心的起点或末端）。本发明于635结束。

典型的光和/或光电三向收发器

图7举例说明了于本发明相关的典型光和/或光电三向收发器700。如图所示，三向收发器700包括接收器710，发射器或接收器720和典型光和/或光电发射器300（如图3所示）。三向收发器700还包含透镜700，第一分光器730和第二分光器732。如图所示，光和/或光电发射器300包含与图2，3和4所示光和/或光电发射器200，300和400相同（或类似）的结构，且具有与图7相同标号的那些结构可以是完全或基本与图2，3和4描述一致的。本发明还适用于纯发射器件，包括第一和第二发射器300和720（去掉接收器710和分光器732），还可包含替代接收器710（在分光器732存在的情况下）的第三发射器（未显示）。双向和三向收发器（比如，图4收发器400或图7收发器700）在发送准直光或光信号的系统中具有特殊优势，因为其应用可使收发器中光处理元件间的距离大大缩短。所述双向和三向收发器包含一个或多个配备现有主动对齐透镜，透镜座和光电二极管的发射器。

接收器710包含接收器元件和电路712(比如，光电二极管和一个或多个放大器)，带通滤波器714，透镜715和带窗口716的盖子或外壳713。接收器电路712可包含光电二极管或任何其他用于转换光信号到电信号的器件（比如，由数据插销718A-B输出的信号）。带通滤波器714用于过滤（比如，缩小波段）接收到的光信号（比如，光信号745）。

而且，接收器710包含用于汇聚过滤，反射后的光信号745的透镜715。如图所示，透镜715为半球透镜，包含曲面第二分光器732和平面接收器电路712。或者，所述透镜还可包含凹透镜，凸透镜和/或凹透镜或凸透镜的组合。透镜715可以设置在第二分光器732和接收器电路712间光路的任何位置。

如图4所示，光和/或光电发射器300包含安装部件220，透镜座230，透镜235，机械支撑部232，光学底座（未显示），LD215，LD基板225，光探测器216，窗口305和光探测器基板226。如图所示，光和/或光电发射器300的窗口305允许来自透镜235的汇聚和/或准直的光信号751通过到达第一分光器730。第一分光器730向透镜702反射汇聚和/或准直的光信号751。透镜702向光纤介质501发射汇聚和/或准直的光信号750。光纤介质501可与光或光电网络（未显示）相连。

如上文所述，三想收发器700包括第一分光器730，第二分光器732和透镜702。在各种实施例中，第一分光器730可包含分色镜或其他分光器（比如，长波通[LWP]分色镜，短波通[SWP]分色镜，等），波长选择滤波器（包含选择性反射一种或多种波长或波段的光的材料），偏振元件，调幅罩，调相罩，全系摄影机和/或光栅。此外，如图7所示，相对于接受光信号（比如，光信号751）第一分光器730呈45度设置（即，入射角）。在另外的实施例中，接收到的光信号在第一分光器730上的入射角为45°± m°，其中m = 0.5或任何小于0.5的正数。第二分光器732基本与第一分光器类似（比如，它包含分色镜或波长选择滤波器，用于选择不同波长或波段）。透镜702可用于向分光器730发送第一汇聚和/或准直光信号（比如，光信号750的输入部分），和将第二汇聚和/或准直光信号比如，光信号750的输出部分）发送至光纤介质501。

在一些实施例中，光信号（比如，部分双向光信号750）是从波长不同于输出光信号751的光纤介质501（比如，从光电网络[未显示]接收）。从光纤介质501接收到的部分光信号750穿过透镜702，所述透镜汇聚光信号750的输入部分和/或使其准直，而第一分光器730允许具有不同于输出光信号751波长的光通过并到达第二分光器732。因此，光信号751具有第一波长，而光信号750的输入部分（从光纤介质501接收到的）则具有不同于第一波长的第二波长。第一和第二波长可在大概最小100-200nm左右，最大500-1000nm左右的范围内变化。或者，第一和第二波长可以至少5，10，15或20%，最大25，50或100%的幅度变化。第二分光器732向接收器710发送具有第二波长的反射广波（比如，光信号745）。

如图7所示，所述三向收发器700包含第二发射器720，用于传递具有不同于第一和第二波长或波段的第三波长（或波段）的第二输出光信号通过透镜725，第一和第二分光器730和732，和透镜702到达光通信介质501。所述第二发射器720可以与发射器300相同或不同。但是，在另外的实施例中，所述三向收发器700包含第二接收器720，用于接收光信号751的第二输入（接收）部分（比如，具有第三波长的光信号）。所述第二接收器720可包含光电二极管和一个或多个与接收器710类似的放大器。

通常，当所述三向收发器700包含第二发射器720，首先通过固定元件在所述第二发射器720中的位置，再调整所述光纤介质501的水平，竖直和/或深度位置直到所述光纤介质501接收到最大光功率（随后所述光纤介质501被永久固定），来将所述第二发射器720与所述光纤介质501对齐。通常，分光器730和732在对准之前就已经设置到位。其后，将接收器710（比如，接收器710中的透镜和光电二极管）或第一发射器300（比如，发射器300中的透镜和光电二极管）与所述光纤介质501对齐，随后再将接收器710（或第一发射器300的其余部分与与所述光纤介质501对齐。所述第一发射器300（更具体地说，发射器300中的透镜和光电二极管）通过文中所述的主动对准程序与所述光纤介质501对齐，而所述接收器710（更具体地说，接收器710中的透镜和光电二极管）则通过常规方法与所述光纤介质501对齐。

通过使用图7所示的典型光和/或光电收发器700，其中所采用的是透镜与激光二极管对齐的光和/或光电收发器，所述光和/或光电收发器700可有效的耦合至光通信介质。此外，通过将现有透镜和激光二极管固定到安装部件，可将透镜的位置相对于所述激光二极管固定，且可省去透镜位置的调整。

总结

因此，本发明提供了一种光器件，制造所述光器件的方法和一种处理光信号的方法（比如，利用所述器件处理光信号）。

Claims (20)

1.一种光学或光电器件包括：位于装配部件上的激光二极管，所述激光二极管用于提供光输出信号；光通信媒质，用于接收所述光输出信号；位于装配部件上的透镜座；和透镜座内的透镜，其中所述透镜座处在可使所述透镜与所述激光二极管与光通信介质对齐的位置上。

2.如权利要求1所述的光器件，其特征在于，还包括外壳或外罩，用于罩住所述激光二极管，安装部件，透镜座和透镜。

3.如权利要求2所述的器件，其特征在于，所述外壳或外罩包括位于所述激光二极管和光通信媒质之间的玻璃窗口，所述玻璃窗口用于允许来自所述激光二极管的光线通过并到达所述光通信媒质。

4.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述透镜包含一枚准直透镜。

5.如权利要求1所述的器件，其特征在于，还包括位于所述安装部件上的光探测器，用于监控所述激光二极管的功率输出。

6.如权利要求5所述的器件，其特征在于，所述光探测器用于提供与所述光输出信号的光功率相关的反馈信号。

7.如权利要求5所述的器件，其特征在于，所述安装部件具有包括第一部分和第二部分的L形，，其中所述激光二极管和光探测器设置于所述安装部件的第一部分上， 而所述透镜座则设置于所述安装部件的第二部分上。

8.一种制造光器件的方法，包含：将激光二极管粘合或固定到所述光器件的安装部件上，所述激光二极管用于提供光输出信号；将光通信介质插入或将光通信介质粘合到所述光器件，所述光通信介质用于接收所述光输出信号；将透镜座粘合或固定到所述安装部件上；将透镜粘合或固定到所述透镜座；并调整所述透镜座的位置以便所述透镜与所述激光二极管和光通信介质对准。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括将外壳或外罩粘合或固定到所述光器件，所述外壳或外罩用于罩住所述激光二极管，安装部件，透镜座和透镜。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将外壳或外罩粘合或固定到所述光器件包括将所述外壳或外罩与所述激光二极管底座密封。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括将光探测器粘合或固定到所述安装部件上，所述光探测器用于监控所述激光二极管的输出功率。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述安装部件具有包含第一和第二部分的L形，而将所述激光二极管和透镜座粘合或固定到所述安装部件包括将所述激光二极管和透镜座粘合或固定到所述安装部件的第一部分，而将所述光探测器粘合或固定到所述安装部件则包括将所述光探测器粘合或固定到所述安装部件的第二部分。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，调整所述透镜座包含（i）利用所述光探测器将所述光输出信号的输出功率转换为输出电流，（ii）确定所述光探测器的最大输出电流，和（iii）在所述光探测器输出最大输出电流时，将所述透镜座永久性的粘合或固定到所述安装部件上。

14.一种传递光信号的方法，包括：向所述激光二极管发送电输出信号；利用所述激光二极管将所述电输出信号转换为光输出信号；和利用固定在透镜座中的透镜将所述光输出信号汇聚或准直，其中所述透镜座是粘合在安装部件上的，而所述透镜则在所述激光二极管和光通信介质间对齐。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括利用光电二极管监控所述激光二极管的输出功率。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述光电二极管用于提供与所述光输出信号光功率相关的反馈信号。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述激光二极管和光电二极管安装在所述安装部件上。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述安装部件为L形并包括第一和第二部分，所述激光二极管和透镜座安装在所述安装部件的第一部分，而所述光探测器则安装在所述安装部件的第二部分。

19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述透镜为准直透镜。

20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，通过固定在所述激光二极管，透镜，透镜座和安装部件上的外壳或外罩的透明窗口，将所述光输出信号发送到所述光通信介质。

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