CN103430068A

CN103430068A - 光学信号发送设备的光学耦合单元,光学信号发送设备及光学收发器

Info

Publication number: CN103430068A
Application number: CN201180061189XA
Authority: CN
Inventors: S·奥特; K·沙穆恩; A·科瑞克; J·布兰克; N·伊万诺斯基
Original assignee: FCI SA
Current assignee: FCI SA; FCI Americas Technology LLC
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-12-04
Also published as: US9166694B2; US20140029953A1; WO2012085678A1; EP2656130A1

Abstract

本发明涉及用于发送光学信号的设备中的光学耦合单元，包括基部单元（7），光路（8），其被形成在基部单元（7）的光输入部（6）和光输出部（9）之间并且被构造用于将经由光输入部（6）接收的光传输到光输出部（9），包括在光路（8）中的外部光路段（15），其在基部单元（7）外部延伸，沿着光路传输的光经由光出口（14）从基部单元（7）射出进入光路段，并且光在经过外部光路段（15）之后经由光入口（16）再次进入基部单元（7），以及借助于至少一个分光表面涂层而形成在光路（8）中的光解耦元件（11），其被构造用于解耦沿着光路传输的光的一部分。此外，本发明涉及用于发送光学信号的设备以及光学收发器。

Description

光学信号发送设备的光学耦合单元,光学信号发送设备及光学收发器

技术领域

本发明涉及用于发送光学信号的设备中的光学耦合单元，用于发送光学信号的设备以及光学收发器。

背景技术

发射器设备被用于借助于发射器产生光学信号并且将以光信号形式提供的光学信号耦合成光学波导，尤其是耦合成光纤。将光从发射器传输到光纤连接装置可以利用光学耦合单元实现，所述光学耦合单元例如引导发射器发射的光。为此目的，光学耦合单元通常包括例如光学透镜形式的光学元件。

文献US2009/0016733Al公开了一种光学收发器，其中光学耦合单元设置于电路板上。光学耦合单元被多个波道（channel）利用用于在光纤和光电元件之间传输光信号。光电元件被设计用于接收光信号并且将它们转变成电信号。另外，它们还可被构造成用于将接收的电信号转变成光信号，以经由光学耦合单元将产生的光引导至光纤。这种能够将光信号转变成电信号（接收器）和将电信号转变成光信号（发射器）的设备也被称为收发器。

连同用于发送光学信号的设备，还已知将由发射器产生的光的一部分传输至监控二极管，这使得可以监控发射器的光信号发射。如果需要，控制信号可从监控二极管处的信号得到，它们被顺序反馈至发射器控制器，例如，用于实现基本上恒定强度的发射光信号。

发明内容

本发明的目的是提供用于发送光学信号的设备中的光学耦合单元，用于发送光学信号的设备以及具有提高了操作功能性的光学收发器。特别地，光学耦合与紧凑的结构一起得到改进。

根据本发明，提供了根据独立权利要求1所述的用于发送光学信号的设备中的光学耦合单元，根据独立权利要求9所述的用于发送光学信号的设备以及根据独立权利要求10所述的光学收发器。本发明的具有优势的改进是从属权利要求的主题。

本发明包括用于发送光学信号的设备中的光学耦合单元的概念，所述光学耦合单元包括：基部单元，光路，其被形成在基部单元的光输入部和光输出部之间并且被构造用于将经由光输入部接收的光传输到光输出部，包括在光路中的外部光路段，其在基部单元外部延伸，沿着所述光路传输的光经由光出口从所述基部单元离开进入所述外部光路段，并且光在经过外部光路段之后经由光入口再次进入所述基部单元，以及借助于至少一个分光表面涂层而形成在所述光路中的光解耦元件，其被构造用于解耦沿着所述光路传输的光的一部分。

此外，提供了包括这种耦合单元的光学信号发送设备以及光学收发器。

本发明的一个优势在于光学耦合单元可以紧凑方式构造，并且在于优选用作分光器的光解耦元件以简单有效的方式解耦光的一部分，例如用于监控装置，而不必须与光的引导干涉。

优选地，基部单元完全由透光材料制成。光路，关于在基部单元内的该路径的那一部分，完全在透光材料内延伸。基部单元可被制造为实体材料块，例如借助于注射成型技术。在优选的实施例中，基部单元被由透光塑料材料制成。整个基部单元被制造为浇铸件（casting）。所使用的塑料材料例如可以是聚醚酰亚胺。

在光出口和/或光入口的区域中，光学元件可设置于基部单元上，例如光学元件用作透镜。优选地，光学元件被与基部单元集成一体。

一个实施例规定还被称为光解耦器或分光器的光解耦元件形成在外部光路段的区域中，尤其是光从基部单元进入外部光路段所经过的边界区域中。

本发明的一个有利实施例规定外部光路段至少部分地延伸穿过透光材料制成的附加单元。对于外部光路来说，其可被形成为使得其基本上完全在还被称为补充单元的附加单元的透光材料内延伸。附加或补充单元可被成形为接纳在基部单元的相关凹槽中的插入元件。例如，其可被成形为由塑料材料制成的浇铸件。塑料材料可以例如是聚醚酰亚胺。可选地，附加单元可由插入到基部单元的相关凹槽内的灌浆（grouting）制成。

优选地，本发明的另一实施例规定附加单元的透光材料是与所述基部单元的透光材料，也就是形成在基部单元内的光路的那一部分在其内延伸的材料，具有实质上相同的光学折射率的材料。附加单元由具有适合系数的（index-adapted）材料形成。在一个实施例中，附加单元的透光材料是与基部单元相同的材料，例如透光塑料材料。

本发明的有利实施例可规定附加单元，至少其表面的部分区域，与基部单元的相关联表面形状配合锁定。也可以称为形式配合的此形状配合锁定可被提供，特别地，至少在光出口的区域中和/或至少在光入口的区域中。

本发明的另一实施例还规定基部单元和附加单元的相关联表面上下重叠设置，至少在光出口的区域中和/或在光入口的区域中。相关联表面部分的这种上下重叠布置可以例如借助于粘接剂实现。利用本发明的本实施例或其它实施例，至少在光出口的区域中和/或至少在光入口的区域中不存在空气间隙，那么，被传输的光在从基部单元进入外部光路段的过渡处和/或在从外部光路段返回基部单元的过渡处不被引导穿过空间间隙。在光出口的区域中和/或在光入口的区域中，基部单元和附加单元的相关联表面之间的距离优选地小于10μm。决定该距离的间隙优选没有空气，也就是，用粘接剂填满，例如。

本发明的另一优选实施例设想光解耦元件的至少一个光解耦表面涂层形成在所述基部单元的外部表面部分上。解耦表面涂层使得光束被分割从而实现分光器功能，光被部分地允许穿过并且部分地被返回。因此，部分反射的涂层形成在所述基部单元的外部表面部分上。这种涂层可例如借助于适当材料的真空分离制造。在各种实施例中，用于这种涂层的材料被已知。例如相同或类似的涂层被用在成形为棱柱或半透明镜子形式的分光器上。

本发明的常规实施例可规定所述光解耦元件的另一分光表面涂层形成在所述附加单元的外部表面部分上。先前给出的与分光表面涂层有关的解释近似适用于此另一分光表面涂层。位于所述附加单元的外部表面部分上的光解耦元件的另一分光表面涂层可被提供为基部单元上的涂层的替代或附加。

本发明的有利实施例规定所述至少一个分光表面涂层和/或所述另一分光表面涂层形成在所述光出口或所述光入口的区域中。利用此实施例，分光发生在光从基部单元进入外部光路的过渡处和/或光从外部光路进入基部单元的过渡处。例如部分反射的原理被利用。

附图说明

现在将参考附图通过优选实施例详细讨论本发明，其中：

图1示出了用于发送光学信号的设备的概要示意；并且

图2示出了用于图1的设备的详细示意。

具体实施方式

图1示出了用于产生和发送光学信号的设备的概要示意。实现为电路板的载体1承载着发射器2和监控装置3。光信号通过发射器2发射，该发射器例如通过激光二极管形成。利用光学耦合单元4，被发射的光被引导至光纤连接装置5。

该设备优选被接纳于如图1中虚线所示的外壳中。在光学收发器的情况下，该载体可另外载持将经由光纤接收的光信号转变为电信号的接收器，例如光电二极管。可选地，引导被接收的光也可以通过光学耦合单元4实现。

光学耦合单元4可用于实现多通道光导。

图2示出了用于图1的设备的详细示意。由发射器2发射的光经由与发射器2相关联的光输入部6到达光学耦合单元4的基部单元7。从光输入部6开始，基部单元7中的光被沿着光路8引导至与光纤连接装置5相关联的基部单元7的光输出部9。沿着光路8，光在镜子表面10处被转向并且然后在基部单元7的材料中到达实施分光器能够的光解耦元件11，其利用基部单元7的外表面12上的外部涂层形成。在光解耦元件11的帮助下，光的一部分被借助于反射解耦，并且经由与监控装置3相关联的监控光输出部13从基部单元7解耦合。

在光解耦元件11的下游，光经由光出口14进入外部光路段15，在所述外部光路段的最后，光经由光入口16再次进入基部单元7，并且最后到达光输出部9。

根据图2中的示意，外部光路段15基本上完全在附加或插入元件17的透光材料内延伸，在图2所示的实施例中，该附加或插入元件被插入并且粘接到基部单元7上的相关凹槽内，以至少部分地被形状配合锁定。

图2中基部单元7上的虚线示出基部单元7可具有能够根据需要被构造成适应不同应用的不同形状。

光输入部6，监视光输出部13以及光输出部9分别通过光学元件19形成，也就是，在图示实施例中与基部单元7集成的透镜，相应的弯曲外表面形成在基部单元7上。

在另一实施例中，光解耦元件11被形成有施加于该附加或插入元件17的外表面20上的光学活性涂层。而且，该附加或插入元件17和基部单元7的相关联表面上的适当光学涂层的组合应用可被提供，以实现用于监控装置3的预期的光解耦。

基部单元3和附加或插入元件17优选被制造为浇铸件，例如由聚醚酰亚胺材料制成。特别地，注射成型使得光学元件19能够以有利的方式形成和集成。

在上面的说明书、权利要求和附图中公开的本发明的特征单独地以及以任何组合对于以不同实施方式实施本发明可能都是很重要的。

Claims

1.一种用于发送光学信号的设备中的光学耦合单元，包括：

-基部单元（7），

-光路（8），其被形成在基部单元（7）的光输入部（6）和光输出部（9）之间并且被构造用于将经由光输入部（6）接收的光传输到光输出部（9），

-提供于所述光路（8）中的光路段（15），其在基部单元（7）外部延伸，沿着所述光路传输的光经由光出口（14）从所述基部单元（7）射出进入所述光路段，并且光在经过外部光路段（15）之后经由光入口（16）再次进入所述基部单元（7），以及

-借助于至少一个分光表面涂层而形成在所述光路（8）中的光解耦元件（11），其被构造用于解耦沿着所述光路传输的光的一部分。

2.根据权利要求1所述的耦合单元，其中，所述外部光路段（15）至少部分地延伸穿过由透光材料制成的附加单元（17）。

3.根据权利要求2所述的耦合单元，其中，所述附加单元（17）的透光材料是实质上与所述基部单元的透光材料具有相同光学折射率的材料。

4.根据权利要求2或3所述的耦合单元，其中，所述附加单元（17），至少在其表面的部分区域，被接纳在所述基部单元（7）的相关联表面上以进行形状配合锁定。

5.至少根据权利要求2至4中任一所述的耦合单元，其中，至少在光出口（14）的区域中和/或在光入口（16）的区域中，所述基部单元（7）和所述附加单元（17）的相关联表面被上下布置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的耦合单元，其中，所述光解耦元件（11）的至少一个分光表面涂层被形成在所述基部单元（7）的外部表面部分（12）上。

7.根据权利要求2至6中至少一项所述的耦合单元，其中，所述光解耦元件（11）的另一分光表面涂层被形成在所述附加单元（17）的外部表面部分（20）上。

8.根据权利要求6或7所述的耦合单元，其中，所述至少一个分光表面涂层和/或所述另一分光表面涂层被提供在所述光出口（14）或所述光入口（16）的区域中。

9.一种用于发送光学信号的设备，包括：

-根据前述权利要求中至少一项所述的光学耦合单元（4），

-基板（1），

-设置在基板（1）上的发射器（2），

-设置在基板（1）上的监控装置（3），和

-光纤连接装置（5），其被构造用于接收光纤的端部，

其中，所述光学耦合单元（4）被构造用于将由发射器（2）发射的光沿着光路（8）从与发射器（2）相关联的基部单元（7）的光输入部（6）传输至与光纤连接装置（5）相关联的基部单元（7）的光输出部（9），同时将通过光解耦元件（11）解耦的光的一部分经由与监控装置（3）相关联的基部单元（7）的光输出部（13）引导至所述监控装置（3）。

10.一种光学收发器，包括根据权利要求9所述的用于发送光学信号的设备。