CN103765271A - 多通道光收发器及其元件校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光多路复用器和其制造和校正方法。一种校准多通道光/光电发射器中元件的方法包括被动地将多个光发射器在基片上固定到位；调整来自第一光发射器的第一透镜穿透光线的位置，并调整光信号传输介质的位置直到来自第一光发射体光线的远场光斑位于或接近传输介质的一端，其中所述光信号介质用于接收来自第一光发射体的光线；将一个或多个光学子器件固定在基片之上；和调整光学子器件的位置来将来自剩余光发射器的光线与远场光斑对齐。某些实施例包含多重光学子器件，每个器件都包括透镜和滤镜。其他实施例则包含配备有反射镜和光束组合器的光学子器件。

Description

多通道光收发器及其元件校正方法

相关申请

本申请主张的是编号61/801,363的美国临时专利申请（申请日期：2013年5月15日）申请的之权益，且通过引用将其整体纳入本文。本申请还涉及编号PCT/CN2013/071928的国际申请（申请日期：2013年2月27日）和申请号13/820,989的美国申请（申请日期：2013年3月5日），且它们都通过引用整体纳入本文。

技术领域

本发明涉及光和光电器件领域。

背景技术

光发射器是光及光电网络中通过光信号传输介质发送光信号的器件。通常，光发射器和光接收器都是一并设置在光收发器中。近来，多通道光收发器已经用于在信号传输介质上收发多重信号。

多重波分复用（WDM）已经适用于数据速率40Gbps（比如， 40GBASE的LR4和ER4）和数据速率100Gbps（比如， 100GBASE的LR4和ER4）。IEEE 802.3ba-2010标准规定了为这些接口而多路复用到一条光纤上的四个波分复用通道。40GBASE-LR4/ER4接口规定了中心波长为1271，1291，1311和1331nm的粗波分复用栅极。100GBASE-LR4/ER4接口规定了中心波长为1295.56，1300.05，1304.58和1309.14nm的局域网波分复用栅极。

由于种种原因，制造适用于此类收发器的小型，低成本光器件（OSA）是很重要或很关键的。因此，对更小光器件的需求总是存在的，尤其是在多通道光发射器和收发器领域。

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，并且可能使用在本申请任何部分的“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

 

本发明的实施例涉及自由空间，多通道光发射器（可发射平行或偏振光或光信号），及在这样的光或光电发射器（比如，光信号发射器或收发器，诸如用于光纤网络的收发器）校准元件的方法。本发明有益地提供了一种自由空间，多通道光发射器的最佳校准方案，并为发射器的配备了更小的封装尺寸。

一方面，本发明涉及在多通道光或光电发射器中校准元件的方法，包括被动地将多个光发射体在基片上固定到位；调整(i)第一透镜的位置，来自多个光发射器中第一光发射体的光线则穿过该透镜和(ii)光信号传输介质的位置，直到来自多个光发射体中第一光发射体的光线远场光斑位于或接近光信号传输介质的一端，其中光信号传输介质用于接收来自多个光发射体中第一光发射体的光线；被动地将光元件的一个或多个子器件固定到基片之上；和调整透镜和滤镜（在子器件或子器件中的个体）的位置来将来自其余光发射体的光线与远场光斑对齐。通常，光信号传输媒介包含光纤。当来自各个光发射体的光线在校准或偏振化时本发明的方法享有独特的优势。

在许多实施例中，本方法还包括在光传输介质末端与距其最近的光学元件之间设置或安装输出透镜，然后再校准光信号传输介质。在许多例子中，距输出透镜最近的光学元件都会是用于合并所有来自光发射体光线的光学元件。

某些实施例包括多个子器件，每个都包含相应透镜和接收来自光发射器中剩余发射体光线的滤镜，及透镜-滤镜套，其中在所述透镜-滤镜套上安装或固定有相应透镜和滤镜。其他实施例则包括配备有偏振光束组合器（PBC）和反射镜。

在不同实施例中，被动固定多个光发射体包含将多个光发射器粘贴到电路板或光学平台上的预定位置。在其他实施例中，调整相应透镜和滤镜的位置还包括调整透镜-滤镜套的位置。在运用于本方法之前，可将一个或多个子器件预组装好。例如，预组装子器件中的相应透镜和滤镜具有≤0.2°的角精度。通常（尽管不是总是），本方法还包括在将元件放置进外壳中。

在另一些实施例中，透镜-滤镜套包括扁平金属片，在所述扁平金属片上直接或间接放置有透镜和滤镜。所述扁平金属片通常具有比相应透镜和滤镜的底面积之和更大的面积，尽管并不总是这种情况。在某些方法中，透镜-滤镜套包含扁平金属片，会在基片上固定子器件，而这些方法的实施例还包含将黏合促进镀层沉积或涂敷在透镜-滤镜套上（在基片上放置扁平金属片或透镜-滤镜套之前，通常将其涂敷在扁平金属片的底面上）。

在所述方法的某些实施例中，基片上固定有多个子器件（比如，三个子器件）。这些实施例中某一些还包含在将子器件固定在基片上的同时将子器件与基片夹紧。将子器件固定在基片上可包含将粘合剂涂敷在子器件和/或基片上，使子器件接触基片，然后固化粘合剂。举例来说，所述粘合剂包含环氧树脂。

另一方面，本发明涉及多通道光或光电发射器，包括多个光发射体；一个或多个光学元件子器件（比如，无源光器件）；和输出透镜，滤镜，隔离器和/或准直器，用于在光线穿过至少一个透镜和穿过至少一个子器件上的元件或被其反射之前，接收来自各光发射体的光线。在某些实施例中，各子器件都包括透镜-滤镜套，透镜-滤镜套上的透镜，和透镜-滤镜套上的滤镜。各子器件也都利用子器件上的相应元件（比如，透镜，滤镜，和/或透镜-滤镜套）来实现来自各光发射体的光线与共同远场光斑对齐。在典型的实施例中，各光发射体都包含激光二极管。通常，本发射器包括n个光发射体和n-1个子器件，其中n为大于或等于3的整数（比如，4）。

在本发明不同的实施例中，各透镜-滤镜套都包含扁平子套和由此产生的多个基本垂直突出。所述垂直突出用于固定透镜并为滤镜提供安装面。所述扁平子套包含扁平金属片，其中所述扁平金属片的尺寸至少是：(i)基本与透镜宽度相等且基本与透镜相反面上多个基本垂直突出中第一两个的宽度都相等和/或(ii)大于滤镜的宽度，且小于滤镜的宽度和滤镜相反面上多个基本垂直突出中第二两个的各自宽度。在这样的实施例中，所述头两个基本垂直突出和所述另两个基本垂直突出可共享一个共同基本垂直突出。在其他实施例中，所述共同基本垂直突出可具有第一和基本垂直面，且二个面具有同一斜边。

在许多本发射器的实例中，所述透镜和滤镜互呈45°左右设置。附加地或可替换地，第一光发射体和相应第一透镜与共同远场光斑位置线性对齐（或呈180°对齐）。

在不同的实施例中，来自第一光发射体的光纤都穿过(i)第一子器件中的第一滤镜，所述滤镜用于反射来自第二光发射体的光线和（ii）第二子器件中的第二滤镜，所述滤镜用于反射来自第三光发射体的光线。在其他实施例中，来自第二光发射体的光线在被第一滤镜反射前，穿过第一子器件中的第二透镜，而来自第三光发射体的光线则在被第三滤镜反射前穿过第二子器件中的第三透镜。在这样的例子中，所述第二滤镜与第一滤镜呈90°对齐。在其他实施例中，来自第一光发射体的光线穿过第三子器件中的第三滤镜，所述第三滤镜用于反射来自第四光发射体的光线，而来自第四光发射体的光线则在被第三滤镜反射之前，穿过第三子器件中的第四透镜。在这样的例子中，所述第三滤镜可与第二滤镜呈90°对齐。

本发射器的其他实施例还包括多个偏振分光镜，用于接收来自（i）第一和第二光发射体通过相应透镜的光线和(ii)第三和第四光发射体且由反射镜反射的光线；多个隔离器，用于接收来自多个偏振分光器的光线；多个隔离器中第一个上的第一波片，所述第一波片用于在第一方向转动来自第一偏振分光镜的光线；和/或多个隔离器中第二个上的第二波片，所述第二波片用于在与第一方向相反的第二方向转动来自第二偏振分光镜的光线。在这样的实施列中，各隔离器都相对于来自偏振分光镜的光线呈0°-22.5°设置。附加地或可替换地，所述第一波片还可包含第一四分之一波片和第一半波片，用于将来自第一偏振分光镜的光线转动0°或90°；和/或所述第二波片包含第二四分之一波片和第二半波片，用于将来自第二偏振分光镜的光线转动除0°和90°以外的角度。

在其他实施例中，本光发射器还包含多个监控器，各监控器都用于接收部分来自相应光发射体的光线。举例来说，各监控器都可以是背面监视器。

本发射器的基片通常包含基板或平台，用于安装光发射器和子器件。所述发射器还可包含(i)外罩，用于围绕基板或平台，多个光发射体，多个子器件，和输出透镜，滤镜，隔离器和/或准直器，和/或(ii)连接器，用于接收光纤。就本方法来说，所述共同远场光斑位置可位于或接近连接器中光纤的一端。

本多通道发射器及其制造和使用方法在准直和/或偏振来自各光发射体的光线时享有特殊的优势。本发明还在保持校准期间向多通道发射器供电的同时，实现了在多通道发射器自由空间中对光学元件的校准。本发明的优点将会通过以下各实施例的描述展现。

 

附图说明

图1A-B所示为放置在适用于接收光纤的连接器的密封罩中的典型40G-适用光电发射器（比如，光发射子器件，或TOSA）。图1B为图1A发射器的剖视图，附带发射器侧面分割图。

图2为放置在适用于接收光纤的连接器的密封罩中的典型100G-适用光电发射器（比如，TOSA）。

图3为依照本发明实施例的光电发射器典型制造方法流程图。

图4所示为图1A-B中的典型光电发射器在去除外罩或连接器后的示意图，其中光学元件是依照本发明实施例对齐的。

图5的流程图所示为依照本发明实施例的光电发射器典型制造方法的更多详细步骤。

图6的流程图所示为依照本发明其他实施例的光电发射器典型制造方法的更多详细步骤。

 

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值域内的备选方案，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。

除非有特别说明和/或否则就如下所述一样显而易见，用贯穿本申请的论述术语诸如 “处理”“操作”，“计算”， “判定”或者诸如此类的涉及电脑或数据处理系统的动作或步骤，或类似装置（如，电气，光学或量子计算，处理装置或电路）来处理或转换数据表示物理量（如，电子）都是允许的。这类术语涉及，在电路，系统或构造（比如，寄存器，存储器，其他这样的信息存储，传输或显示装置等等）的部件值域内，把物理量处理或转换成在相同或者不同系统或构造的其他部件值域中类似的物理量。

此外，在本申请的背景下，术语 “信号”和“光信号”涉及任何已知的结构，构造，排列，技术，方法和/或步骤，用于在电路中将电信号从一个点物理地转移到另一个点。并且，除非事先注明，否则，从就只能从此处的大前提下使用，术语“已知的”，“固定的”，“必然的”和“预定的”来提及值，数量，参数，约束，条件，状态，过程，程序，方法，实践或他们的理论可变组合，但是这种可变往往是事先约定的，并且此后，一经使用便不可更改的。

同样，除非另有规定，术语“光学的”和“光电的”在文中通常都可交替使用，互相涵盖。同样，为了简便，术语“光器件”和“光电器件”及术语“发射器”，“收发器”，“光发射器”和“光收发器”在文中都可交替使用，相互包涵，除非文中另有清楚的交代，但赋予他们的含义通常仍然是在此类技术上公认的。术语“收发器”指具有至少一个接收器和至少一个发射器的装置。而且，术语“放置”，“固定”，“使…附于”，“粘合到”，“安装到”和“耦合到”在文中通常都可交替使用，互相涵盖，但是通常它们被赋予的仍然是此类技术上公认的含义。

本发明的实施例有益地提供了一种制造和校正光发射器的装置和方法，其中所述光发射器用于将三或更多路光信号合并在单光纤上进行传输。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，只要这样的组合是适宜，有必要或有利的。下面将结合典型的实施例对本发明进行详细说明。

光或光电发射器中典型校准后的元件

通常，多通道光或光电发射器件（比如，光发射器或收发器，等）中的元件可对齐至容纳不同的光路。光路中的各光信号具有与多通道光通信系统或网络的一路通道相应的独特中心波长。一般而言，各光信号的中心波长可与其他中心波长有4.5nm或更高的差异。所述不同通道可彼此以波长（比如，至少20 埃，40 埃，80 埃，4nm，20nm，等的差异），频率（比如，至少5Hz，10Hz，20Hz，50Hz，等的差异），数据传输速率，或其组合相区分。同样，多通道光或光电发射器中各光信号可具有多个偏振类型中的一个（比如，s型偏振或p型偏振）。

通道光路中的光学元件包括光发射体，透镜，分光器，隔离器和/或反射镜。在一个典型的示例中，发射器通道的光路包括至少一个光发射体，一枚透镜，和一枚滤镜，一枚分光镜或反射镜。某些光路包括光发射体，多个透镜和多个滤镜。其他光路包括光发射器，一个或多个透镜，分光镜，光束组合器，隔离器和一个或多个反射镜。一个或多个（且通常是所有）这类光学元件可为预定光路而对齐，以便与所述光路相应的来自光发射体光线的远场光斑置于或接近光纤，所述光纤是耦合至光电发射器的输出端。

本发明的实施例涉及可传输平行或偏振光或光信号的自由空间多通道光发射器。此外，具体实施例还涉及多通道光或光电发射器，所述多通道光或光电发射器包含多个光发射体（比如，激光二极管），一个或多个无源光器件的子器件，输出透镜，输出滤镜或光束组合器，一个或多个隔离器和/或一个或多个准直器。所述输出透镜，输出滤镜，隔离器和/或准直器可在光线已经穿过至少一个透镜并穿过至少一个滤镜或分光镜或被所述至少一个滤镜（比如，波长选择性滤镜，分色镜，输出耦合器，等）或分光镜反射之后，接收来自一个或多个光发射体的光线。各子器件都可包含位于底座上的透镜和滤镜，或反射镜和光束组合器。各子器件都可利用文中所述的相应无源光学元件（比如，所述透镜，滤镜，和/或透镜-滤镜套，或反射镜和/或光束组合器），实现来自各光发射器的光线与远场光斑位置对齐。

            典型40G-适用多通道光发射器

在某一个实施例中，多通道40G适用光或光电发射器可具有多个光发射体；多个子器件；和输出透镜，滤镜，隔离器和/或准直器用于在光线穿过至少一个透镜并穿过至少一个滤镜或被至少一个滤镜反射后，接收来自各光发射体的光线。各子器件都可包含透镜-滤镜套，位于透镜-滤镜套上的透镜，位于透镜-滤镜套上的滤镜。各子器件还用于利用相应透镜，滤镜和透镜-滤镜套，使来自各光发射体的光线与共同远场光斑位置对齐。举一个典型的例子，各光发射体都包括激光二极管。一般来说，本40G适用光发射器包括n个光发射体和n-1个子器件，其中n为大于或等于3的整数（比如，4）。

各包含多个无源光学元件的子器件可包含透镜，滤镜，和由于安装或固定透镜和滤镜的透镜-滤镜套。在典型的40G适用发射器中，透镜接收来自相应光发射体的光线，而滤镜则接收（并通常反射）来自透镜的汇聚光线。所述滤镜同样接收（通常是透过）来自至少一个其他光发射器的光。一个可供选择的光学子器件仍可包含透镜和透镜架，尽管此类光学子器件不具有多个无源光学元件。

此外，本发射器可包含固定输出透镜，或其他输出元件，设置于光信号传输介质一端和光学子器件与其最接近的部分之前。光学传输介质（比如，光纤）可以与发射器输出端相连接的基础上与输出元件对齐。本40G适用发射器在使来自光发射体光线准直时享有特殊的优势。准直后的光线可以平行光线的形式出现，通常基本不会随光线传播的距离而消散。

图1A-B所示为图表100：典型的40G适用光电发射器，且特别是设置在密闭壳体中的发射光器件，或TOSA，其中所述密闭壳体适用于容纳光纤的连接器120。本光电发射器还可用于密集波分多路复用的应用。

如图1A所示，光学子器件150，160和170可与光发射体130，132，134和136对齐。发射器100中的通道可由光发射体130,132,134和136发出的光的中心波长来限定。各光发射体130，132,134和136仍可具有激光二极管，尽管可采用任何偏振光脉冲源（比如，脉冲式边缘或面发射激光二极管，分布式反馈激光器[DFB]，电调制激光器[EML]，等）。举例来说，光发射体130,132,134和136可在1 kHz至25 GHz的速率内或以此范围内的任意值速率发射脉冲。虽然光发射体130，132,134和136所发出的光线都可以是偏振的，但它们偏振类型没有必要相同（比如，一个或多个光发射体可以是s型偏振，而一个或多个其他光发射体则可以是p型偏振）。光发射体130，132,134和136所发出的光线的中心波长大致在400nm到3000nm间变化，且与其他光发射体发出光的其他中心波长最小差异大致为0.4nm, 0.8nm, 4.5nm, 10nm, 20nm,或任意其他至少为0.4nm左右的值（最高到100nm左右）。

在具体实施例中，来自各光发射体和光学子器件的光输出信号可耦合至单光纤。举例来说，光纤可通过连接器120与外壳180连接，而来自光发射体的光线则在对准过程中，可汇聚在光纤的一端或汇聚在接近光纤一端的位置。连接器120与光纤插头124耦合，可将光纤断面128覆盖（图1B）。光纤插头124与透镜架122连接，该透镜架122将输出透镜126覆盖，其中所述输出透镜用于汇聚来自发射器100的输出光线。 

以这样的对齐程序为例，来自光发射体光的远场光斑可位于或接近光纤的一端来提示特殊光发射体和相关子器件（比如，每个都包含透镜和滤镜）处于实质校准状态。类似过程还可在其他光发射体，子器件，和/或其他光学元件上实施，以便发射器各通道对应的光路能这样对齐。一旦来自一个或多个光发射体（比如，所有光发射体）的光线与远场光斑对齐，那么就用常规激光焊机照射焊环127来将连接器120与光线插头124密封或固定。

外罩180可包含容纳光学平台或基板192上光学元件的外罩或封装（比如，四通道小型可插拔[QSFP]封装）。所述光发射体可以是集成电路或芯片，且可包含激光二极管和/或发光二极管（LED）。同样地，光发射体也可以被称为“光发射芯片”或“激光二极管”。光发射体130，132,134和136可被动地固定到位，比如将其粘合到电路板或光学平台192上的预定位置。如图1B所示，电路板或光学平台192上用于放置光发射体130，132,134和136的位置是可提升的。

插入连接器120的光纤和光学子器件（比如，子器件170）可对齐，以便将来自光发射体（比如，光发射体136）的光线耦合至光纤。其余的光发射体（比如，134，132和130）同样可利用相应子器件160，150和140对齐，以便将来自其余光发射体134，132和130的光线耦合至连接器120处的光纤。在将部分或全部剩余光发射体134，132和130与光纤和/或远场光斑对齐之前或之后，所述第一光学子器件可永久地固定至基片（比如，通过固化或用紫外线照射透镜-滤镜套175与基板192之间的粘合剂）。

举例来说，透镜-滤镜子器件150，160和170中的一个或多个是按照透镜和滤镜间夹角的精度（比如，角度精度）来预装配的，其中所述夹角精度等于或小于0.2°。这样，场深度（DOF）可减小至最小值，并简化校准和/或封装程序（比如，结束校准和/或封装或封包和/或校准程序）。

滤镜（或分光镜）154，164和174可以是或包含波长选择性滤镜（比如，滤光器可具体情况，分别选择性地使某种波长或中心波长的光纤通过或被反射，同时其他波长则被反射或通过，或被吸收或分散）。举例来说，滤镜154，164和174中任意一个都可以是边缘滤光镜，输出耦合器或分色镜，用于反射具有相对较长波长的光线，同时使较短波长的光线通过。或者，滤镜154，164和174中任意一个都可反射具有较短波长的光纤，同时使波长较长的光线通过。或者，滤镜154，164和174中一个或多个可反射具有第一偏振类型（比如，s型偏振）的光线并允许具有第二偏振类型（比如，p型偏振）的光线通过，同时滤镜154，164和174中剩余的滤镜反射具有第二偏振类型的光线并允许具有第一偏振类型的光线通过。滤镜154，164和174仍可以是或包含50/50分光镜，尽管使用50/50分光镜会使插入损耗增高。

各透镜和滤镜子器件150，160和170都可具有平底金属子套，用于直接或间接放置透镜或滤镜。举例来说，所述透镜-滤镜套可具有扁平金属片，用于直接或间接放置透镜或滤镜。通常，所述扁平金属片的面积可大于相应透镜和滤镜底面积的总和，尽管这种情况不常见。将所述子器件固定到基片上（比如，光学平台或基板192）可以是将粘合促进镀层涂敷到透镜-滤镜套上。所述金属子套的面积可大于透镜和滤镜底面积的综合，以便使子套和光学平台192间的焊接区增大。

在某些实例中，各透镜-滤镜套还可包括多个来自扁平子套的垂直或基本垂直（即，“基本上”垂直）突出。所述（基本上）垂直突出可用于固定透镜并为滤镜提供安装面。所述扁平子套可包括扁平金属片，其尺寸至少是基本等于(i)透镜宽度和(ii)透镜背面上（基本）垂直突出中第一两个的各自宽度的总和。或者，所述扁平金属片尺寸可以是(1)大于滤镜的宽度且(2)小于(i)滤镜宽度和(ii) 透镜背面上（基本）垂直突出中第二两个的各自宽度的总和。这样，（基本）垂直突出中头两个与另外两个就可共享一个共同的（基本）垂直突出。所述共同（基本）垂直突出可具有共享一条斜边的垂直或基本垂直面。

本制造光学子器件的方法还可提高文中所述光学器件（比如，透镜132，134和136，和滤镜154，164和174）的稳定度和强度。在某些实例中，粘合促进镀层可涂敷或放置到金属子套之上。这样可提升子套和光学平台，基板和/或封装间的粘合度。举例来说，所述粘合促进镀层可提升和/或增加环氧树脂粘合剂对子套和光学平台192中一个或全部的有效性和/或粘合强度。

如图1A-B中的具体实例所示，所述透镜和滤镜彼此大致呈45°设置。但是，某些实例也可支持透镜与相应滤镜间的其他角度（比如，37°, 40°, 53°, 60°等）。附加地或可替换地，第一光发射体（比如，130）和相应第一滤镜（比如，142）可与共同远场光斑位置线性对齐。所述共同远场光斑位置可位于或接近光纤的一端，而所述光线则是耦合至连接器120的。导线110还可用于提供电信号（输入和输出）连接，诸如为其他电路提供电信号连接（比如，控制电路）。

监控器（比如，背面监控器）也可与各光发射体关联。举例来说，监控器131可与光发射体130相对应，监控器133可与光发射体133相对应，监控器135可与光发射体134相对应，而监控器137可与光发射体136相对应。各监控器可用于接收部分来自相应光发射体的光线。举例来说，监控器或监控探测器可包括光学耦合至相应光发射体或激光二极管背面的光电二极管。所述监控器可探测到小部分来自激光二极管的光线（偏振的或无偏振的），且向偏置控制器（未显示）发送反馈信号，其中所述控制器用于向各光发射体提供偏置电流或偏置电压。或者，所述监控器可利用反射镜接收小部分调制器输出的光信号，其中所述调制器与相应光发射体相关联，而所述反射镜对具有所述光发射体发射的光信号波长的光线是透明的。

一种典型的100G-适用多通道光发射器

图2中的图解200为适用于光线容纳连接器的密封外壳中的典型100G适用光电发射器（比如，TOSA）。与图1A-B中40G适用光电发射器200类似，图2中典型100G适用光电发射器200的通道是由光发射体210，212，214和216所发出光线的中线波长所规定的。类似的，任何偏振光脉冲源（比如，脉冲式边缘或面发射激光二极管，DFB，EML等）都可用于典型发射器200。来自光发射体210，212，214和216的光信号可以1kHz到25GHz之间的速率，或以任意文中所述值的范围内的速率发出。虽然光发射体210，212，214和216发出的光线可以是偏振的，但是其偏振类型没有必要一样（比如，一个或多个光发射体可以是s型偏振，而另外一个或多个光发射体则可以是p型偏振）。光发射体210，212，214和216发出的光线的中心波长可大致在400nm到3000nm间变化，而其最小差异大致为0.4 nm, 0.8 nm, 4.5 nm, 10 nm, 20 nm，或与其他光发射体所发出光的其他中心波长大致相差0.4nm或以上（最高到100nm左右）的任何其他值。虽然图2所示的发射器200发出并合并偏振和/或准直光线，但是其他设计（比如，光学元件小到足够缩短光汇聚元件间的光路长度）仍可发射和/或合并无偏振和/或非准直光线。

多重光发射体210，212，214和216可耦合至单光纤（比如，在附属于透镜架270的连接器中）。透镜架270可安置输出透镜，所述输出透镜用于汇聚来自发射器200的光线，以便远场光斑位于或接近光纤的一端。透镜架270还可耦合至外罩或外壳280，而所述外壳其中则具有用于查看发射器200中/发射器200的各种元件的窗口。在某个实施例中，透镜架270则稍稍偏离了发射器外壳一端的中心。此外，透镜架270近似于用于光纤的输出级元件（比如，滤镜，光束组合器，隔离器和/或准直器）。光发射芯片210，212，214和216在光学基板292的安装面上固定到位。

预定透镜和一个或多个滤镜或分光镜可放置用于将来自第一光发射体的光线与光纤对齐。举例来说，在本发明的这一方面，可首先将最长光路中的第一光发射体和透镜和滤镜或分光镜对齐。例如，参考图2，在来自光发射体214光线的远场光斑位于或接近光纤时，第一光发射体214和相应透镜224就可与光纤对齐。在这种情况下，来自光发射体214的光线可通过透镜224，然后由反射镜240和分光镜232反射，再穿过备选隔离器254，然后再由反射镜242和偏振光束组合器（PBC）234。或许除透镜架270中的输出透镜外，这些元件中的每一个都可在来自光发射体214的光线对齐前设置到位（比如，远离或靠近光发射体214或透镜架270，或相对于入射光路侧向[比如，向左或右]或呈夹角[比如，顺时针或逆时针转动]）。

其他光发射体（沿不同光路发射光和/或发出光并使其通过光学元器件的不同组合）也必须与光纤对齐（比如，远场光斑）。因此，来自其余光发射体210，212和216的光线也通过它们各自光路中相应元件来校准。举例来说，通过使来自第二光发射体的光线穿过透镜226，然后用反射镜240反射，再使其穿过隔离器252和分光镜230来将相应光信号导向传输介质（比如，光纤），所述来自第二光发射体的光线可与远场光斑在光传输介质的一端或接近其一端的位置对齐，其中所述第二光发射体具有第二最长光路。在第二光路中，不同光学元件的位置和/或反射角（除了那些已与第一光发射体214光路对齐的）都可调整，以便加强对来自第二光发射体216光线的校准。在这样的例子中，反射镜240已得到校准，且可在将光学元件在来自第二光发射体216光线的第二光路中设置到位和/或校准前，永久地固定到基片上。但是，如果调整反射镜240的位置和/或反射角来自第二光发射体216的光线与远场光斑对齐，那么技术人员就可检查来自第一光发射体214光线的校准状态，并在有必要的情况下，再次改变反射镜240的位置和/或反射角，以便在将反射镜240永久固定到基片上之前，重新将来自第一光发射体214的光线与远场光斑对齐。

类似地，通过使来自第三光发射体（比如，光发射体210）的光线穿过透镜220，分光镜232，隔离器254，并用反射镜242和PBC234将其反射，以便将相应光信号引导至透镜架270后的光纤，使来自第三光发射体（比如，光发射体210）的光线与光传输介质的一端对齐或在接近光传输介质一端的位置与其对齐。在这样的光路中，不同光学元件的位置和/或反射角都可调整（比如，除了那些已经与第一和第二光发射体216和214光路对齐的），以便增强对来自光发射体210光纤的校准。在这个例子中，分光镜232，隔离器254和光学子器件（反射镜242和PBC234）都已得到校准，并且可在将光学元件在来自第三光发射器210光线的第三光路中设置和/或校准前，永久地固定到基片上。因此，到来自第三和第四光发射体210和212的光束对齐时，除透镜220和222外，光学基板292上的所有光学元件可能都已经得到校准。但是，如有必要，则可调整不同光学元件的位置和/或角度（比如，透镜，滤镜，分光镜，反射镜，光发射体，隔离器等），以便来自第三和/或第四光发射体光纤的远场光斑与光纤对齐，然后还可调整受影响光路中的其他元件来将那些光路中的光纤重新校准。

与图1A-B的发射器100中滤镜类似，分光镜230和232可以是或包含波长选择性滤光镜。举例来说，分光镜230和232中一者或两者都包括边缘滤镜或分色镜，用于反射波长较长的光，同时让较短波长的光通过。或者，分光镜230和232中一者或两者都可反射较短波长的光，同时让较长波长的光通过。PBC234可以是传统的偏振光束组合器，即波长选择性，可变或连贯偏振光束组合器，并可（通常在个别应用中）起到偏振光分光器的作用。或者，PBC可包含光栅或其他光波导管，波长光栅由路。因此，分光镜230和232和PBC234中的一个或多个可反射第二偏振类型的光线（比如，s型偏振）并允许第一偏振类型的光线（比如，p型偏振）通过，同时分光镜230和232和PBC234中剩余的成员则反射第二偏振类型的光线并允许第一偏振类型的光线通过。一个或多个分光镜230和232仍可以是或包括50/50分光镜，尽管当使用50/50分光镜时插入损耗会增大。

相比之下，反射镜240和242则可不受光束波长限制反射接收到的光束。同样，为了进一步提升对光发射体214和216光路的校准能力，反射镜240可替换为两枚独立的反射镜，用于分别反射来自光发射体214和216的光信号。在反射镜240由单反射镜构成的实施例中，反射镜240可以是一个具有单镜面的单片。尽管图中显示的是三角片，但其他平面化自上而下的形状（比如，正方形，矩形）也是适用的，其中所述其他平面化自上而下的形状具有基本平坦的镜面，用于反射来自光发射体214和216的光信号。

在反射镜240（同时反射来自光发射体214和216的光线）包含两枚反射镜的实施例中，一枚反射镜通常反射来自光发射体214的光线，而另一枚则独立反射来自光发射体216的光线。所述两反射镜可安装在具有与反射镜240相同或基本相同的尺寸和形状的反射镜套。在这样的例子中，所述两反射镜可分别和/或独立安装并校准，且所述反射镜套上的两反射镜还可构成另外的光学子器件。

与图1A中的光学子器件类似，所述反射镜和光束组合器子器件（即，反射镜242和PBC234）可按照等于或小于0.2°的角精度预装备。类似地，分光镜230和232，隔离器252和254，和反射镜240可预装在光学平台292上，或以其他方式按照等于或小于0.2°的角精度预装备。这样还能将DOF降到最低，且可简化产品封装程序（比如，结束校准和/或封装或封包和/或校准程序）。

光隔离器（或光二极管）252和254为允许光单向传输的光学元件，且可用于防止有害反馈进入激光器的腔室。因此，光隔离器252和254可以是或包含偏振独立隔离器，法拉第隔离器等。在采用偏振光和偏振光束组合器234的实施例中，隔离器252和254中的一个还可包含半波片，用于输出具有偏振角度为0°的偏振光束（比如，隔离器252），和隔离器252和254中的另一个（比如，隔离器254）还可包含半波片，用于输出具有偏振角度为90°的偏振光束。配合隔离器252和254使用半波片让传统偏振分光镜起到了光束组合器234的作用。

举例来说，被设置用于输出0°偏振角度光束的第一半波片可粘合到第一隔离器252离连接器270最近的面上，而被设置用于输出90°偏振角度光束的第二半波片则可粘合到第二隔离器252离连接器270最近的面上。或者，隔离器252和254中一个还可包含四分之一波片，用于将偏振光线转动45°，而另一个则也包含四分之一波片，用于将偏振光线转动-45°，从而避免分光镜234处光强度或功率一半的潜在损耗。因此，在某个实施例中，虽然每个隔离器252和254都还配备由四分之一波片和半波片，但这样会导致隔离器252和254输出的光束的偏振角度相差90°。这样的无源光器件组合（比如，其上粘合有半波片和备选四分之一波片的隔离器）还可被认为是本发明所述的一种光学子器件。

或者，虽然为了避免使用四分之一波片和/或半波片，光隔离器252和254也可以是或包含偏振独立隔离器，但是由于偏振独立隔离器的尺寸和成本，这种解决方案仅限于设想。同样，在另一个例子中，光隔离器252和254可由单半波片替代（比如，在由光发射体210发射并由透镜220汇聚的光线的路径中）。

反射镜和光束组合器子器件235，分光镜230和232，隔离器252和254，和/或240可利用校准和/或定位工具固定到光学平台292上，保证粘合剂（比如，环氧树脂）固化期间的精度和稳定。举例来说，可采用计算机控制的光学校准装置保证光学元件的精确定位。通常，将元件在光学平台292上压得越紧（不超过损毁光学平台192，子套或透镜或滤镜的临界点），效果越好。

在不同的实施例中，透镜220，222，224和/或226中一个或多个可预装或预粘附到相应透镜架上（比如，与图1A透镜架140类似，尽管图2未显示）。在其他或进一步的实施例中，透镜220，222，224和/或226可固定（比如，粘合或用环氧树脂粘合）到带有一个或多个表面结构的相应支架，其中所述一个或多个表面结构用于防止粘合剂（比如，环氧树脂）扩散到邻近透镜和/或透镜架上。此类实施例允许单独对各透镜和/或透镜架实施固化程序。

在本发射器中，多重光发射体（比如，210，212，214和216）可耦合至单光纤，其中光发射体210，212，214和216可被动地在光学基板或基片上固定到位。其后，透镜，可调整分光镜和反射镜（包括光束组合器和反射镜子器件235）来将来自各光发射体210，212，214和216的光线与传输介质对齐（比如，光纤）。或者，还可调整光隔离器252和254的位置来校准来自光发射体210，212，214和216的光线。如上所述，对透镜，分光镜，反射镜和光学子器件的校准可使所有光发射体具有相同或基本相同的远场光斑尺寸和角度。所述远场光斑尺寸和角度被认为是在或接近光纤的一端（比如，远端）。

典型发射器200还可包含热敏电阻250。热敏电阻是一种电阻随温度（比如，在-90°C到130°C左右的温度范围内）比标准电阻器更强的电阻器。热敏电阻（通常包含陶瓷或聚合物或由陶瓷或聚合物构成）可起到浪涌电流限制器，温度传感器，自动复位过载电流保护器，和/或自动调节发射元件的功能。同样，衬垫或导线260可为内部或外部电信号（比如，输入和输出信号）提供连接，比如与外部控制器相连，或与外部主机电路相连。

此外，监控器（比如，背面监控器）也可按与图1A类似的方式与各个光发射体相关联。举例来说，监控器211可监控或监测来自光发射体210的光线，监控器213可监控或监测来自光发射体212的光线，监控器215可监控或监测来自光发射体214的光线，而监控器217可监控或监测来自光发射体216的光线。各监控器都可用于接收部分来自相应光发射体的光线，且还包括光耦合至相应光发射体或激光二极管背面的光电二极管。所述监控器可检测小部分光发射体发出的光线（偏振的或无偏振的），并可发送反馈信号（比如，偏压控制器，未显示）。或者，所述监控器可利用反射镜，接收少量与相应光发射体关联的调制器输出的光信号，其中所述反射镜对具有所述光信号波长的光线基本是透明的。

            校准光发射器元件的典型方法

通常，可通过在第一通道光路中将元件对齐，然后再在剩余通道光路中将元件对齐，使多通道光或光电器件（比如，光发射器或收发器）中的元件得到校准。光路中的各个光信号都具有与多通道光通信系统或网络中通道相对应的独特中心波长。一般而言，各光信号的中心波长可与其他中心波长相差4.5nm左右或甚至更大。如上所述，通道光路中的光学元件可包括光发射体，透镜，分光镜，光束组合器，隔离器，波片和/或反射镜。要使来自预定光发射体光线的远场光斑就位于或接近光纤的一端，就需要为预定光路将一个或多个光学元件对齐，其中所述光纤接收光电发射器中光发射体的输出。

本发明的一个重要成果在于能在校准期间维持多通道发射器的通电，同时还能校准多通道发射器自由空间中的光学元件。因此，金属套或导线可在电信号通路基片上（比如，由光发射体，监控器，热点冷却器250等构成）成形，且在任意无源光器件设置在基片上之前，所述光发射体还可安装到或被动固定到基片上的预定位置并由电线连接至指定的金属套或导线。

所述光学元件可在每条通道或每条光路基准上对齐。如文中所述，所述不同的通道各自有别（比如，以波长，频率，数据传输速率，它们的组合等相区别）。本发明的实施例涉及在多通道光或光电发射器中校准元件的方法（比如，适用于光纤网络的光信号发射器或收发器）。本发明有益地提供了自由空间多通道光发射器的最佳校准方案，并实现了通电状态下无源光器件的校准。

            制造光发射器和校准光发射器光学元件的典型方法

在某个实施例中，校准多通道光或光电发射器中元件的方法包括被动地将多个光发射体在基片上固定到位；被动地将一个或多个光学子器件固定到基片上的预定位置，其中各光学子器件（ii）包含多个无源光器件；（i）接收来自多个光发射体中至少两个的光线且（ii）包含多个无源光器件；被动地将一个或多个额外的无源光器件固定到基片上的预定位置（比如，在来自多个光发射体光线的光路中）；和调整所述一个或多个光学子器件中第一个和任何额外无源光器件的位置和/或角度直到来自第一光发射体光线的远场光斑位于或接近光信号传输介质的一端，其中来自多个光学子器件中第一个的光线会穿过所述无源光器件；和调整所有剩余光学子器件和额外无源光器件的位置，以便使来自剩余光发射体的光线与远场光斑对齐。在不同实施例中，将光学子器件放置到基片上包含被动地将光学子器件固定到基片上的预定位置，并在对齐光学子器件和/或其他无源光器件的同时，还可将光学子器件固定在基片上。

图3的流程图300为举例说明了基于本发明实施例的制造光电发射器的典型方法。在310，可将多个光发射体放置到，固定到，附着于，安装或粘贴到基片上的预定位置。在所述例子中，虽然采用了四个光发射体，但数量可以更高（比如，6, 8, 10, 12, 16 或更高）或更低（比如，2或3）。通常，光发射体设置在一条直线上（光传输介质的输入端也在这条直线上[比如，光传输介质的光轴]）的某个位置，比如光纤，和沿这条直线，邻近光纤连接器的任何输出透镜和/或准直器。在某个实施例中，所述剩余光发射体都设置在基片上与第一光发射体和光传输介质间光轴的邻边（参考，例如图1A）。在另一个实施例中，所述剩余光发射体则设置在基片上与第一光发射体的邻边（参考，例如图2）。当然，光发射体也可按任意序列设置在基片上。

可使光发射体（比如，光发射体芯片）被动地固定到位，比如采用未固化的粘合剂。同样，定位工具（参考，例如，图4中钳子或镊子190）也可用于临时放置，抓住和/或夹住光发射体和/或调整光发射体的位置（最后，其他光学元件，比如滤镜，分光镜，透镜，光学子器件，等）。但是，光发射体通常是利用自动定位装置放置在基片上的。光发射体还常常利用导线连接到基片上的金属套，以便控制各光发射体的光信号输出（比如，开/关，功率，偏压，等）。或者，在使即将进行校准的第一光发射体和光传输介质间的光路中所有元件对齐后，设置并利用导线连接所述剩余光发射体。此外，输出准直器125可在透镜架122附近被动固定在基片或光学平台192上，邻近连接器120。

参考图3，在320，一个或多个光学子器件可放置在或被动固定到基片上各自的预定位置。各子器件可以有固定到或安装在安装面上的多个无源光器件。在某个适用于40G适用光发射器的实施例中，多个光学子器件（每个都用于合并两路或更多路光信号）是沿光传输介质和光发射体间的光轴设置的，其中所述光发射体设置在一条直线上（光传输介质的输入端也在这条直线上[比如，光传输介质的光轴]）的某个位置（详见图1和4）。虽然透镜-支架子器件140/142还可以是本公开中提及的光学子器件，但它仅包括一个单无源光器件（即，透镜142）。在某个适用于100G适用光发射器的实施例中，用于合并多路光信号（每路都可以是偏振的）的光学子器件（比如，反射镜和PBC子器件235）设置在靠近光传输介质输入端的附近（参见图2）。同样，光学子器件中的一个或多个成员都可以是预装配好的，且预装配子器件（比如，透镜和滤镜）中的相应元件具有≤ 0.2°的角度精度。

在图3中330处，任意剩余无源光器件都是永久固定到基片上的，且光纤也是连接到发射器。所述剩余无源光器件可包括输出准直器，一枚或多枚透镜（通常与特殊光发射体相对应），多枚分光镜或其他滤光镜，多个隔离器，和/或一枚或多枚反射镜。被动地将剩余无源光器件固定到基片上并连接光纤的步骤可按任意顺序或序列实施。在不同实施例中，被动地固定剩余光学元件可包括将光学元件粘合到电路板或光学平台192的预定位置上。不同光学元件都可设置到外壳中，其中所述外壳用于在基片上设置和校准元件时，部分或完全包裹并保护元件。所述外壳通常是预成型好的，并还可包含模制塑料外壳，其中或其上带有绝缘衬板的冲压成型金属外壳等，用于在外壳中设置各种光学元件。在制造过程结束时，外壳的开口端或开口可用另外的外壳部件密封（比如，缺口端或边，光纤连接器和输出透镜外罩，等）。比如，参考图1A的实施例，所述外壳具有一个可使基板192安装面露出的开口，且在所有元件设置和对齐好以后们，所述开口还可用薄片或透明或不透明小窗密封。

在这样的例子中，没有必要将某些元件以特殊顺序放置在TOSA外壳中，尽管基于逻辑因素，它可能有利于将无源光器件暂时放置到位（比如，利用可固化但未固化的粘合剂），光信号校准期间调整位置（比如，文中所述的情况），然后通过固化粘合剂（比如，采用紫外线照射）永久地固定元件的最终对齐位置。因此，在340，所述典型方法还包括调整一个或多个额外无源光器件的一个或多个位置，以便校准不同的光信号（比如，带有第一目标的第一和第二光信号），然后在所有信号对齐时（比如，所述多通道光信号与第二目标对齐）永久地固定元件的方位和位置。

举例来说，如图2所示，第一至第四透镜220-226可放置在基片或光学平台292上，接近第一至第四光发射体210-216并位于它们前方。滤镜或分光镜230-232可放置在基片或光学平台292上，大致相互处于同一平面对齐，且滤镜/分光镜230接近透镜222并位于其前方。反射镜240可放置在基片或光学平台292上，位于第三和第四透镜224-226前方，且反射镜240带有正对第三和第四透镜224-226的发射面，此外反射镜240的近端角还靠近第四透镜226的远端垂直边缘。隔离器252-254可放置在基片或光学平台292上，位于滤镜/分光镜230-232的前方，且隔离器254的远端垂直边缘接近滤镜/分光镜232的远端垂直边缘。输出透镜（未显示）可在附着光纤（未显示）前，就放置在透镜架270中。因此，在图3的340，光纤可与附着在透镜架（比如，与图1A-B透镜架122或图2透镜架270基本类似或相同）上的连接器（比如，与图1A-B连接器120基本类似或相同）连接。在固定到最终位置前，放置在基片上的透镜，滤镜，分光镜，反射镜和隔离器的位置都是可调的。

参考图3，在340，可调整接近光纤的光学子器件的位置直到要校准的来自第一光发射体光线的远场光斑位于或接近光纤的一端。调整光学子器件的位置可包含调整透镜-滤镜套的位置，或调整相应透镜和/或滤镜的位置（见图1A）。或者，调整光学子器件的位置还可包括调整反射镜-偏振光束组合器子器件235的位置（比如，图2所示）。光学子器件的位置可手动或利用自动放置-定位装置（未显示）来调整。

图4的图标100’为去掉外罩或连接器的图1A-B典型光电发射器，其中元件是依照本发明实施例校准的。在这些例子中，被动固定在基板192上的光学子器件为三个（比如，150，160和170）。在某些例子中，对齐过程中，或子器件正被固定在基片上的同时，子器件可暂时固定在基片上。举例来说，通过向子器件和/或基板涂敷粘合剂（比如，环氧树脂），然后使子器件接触基片，最后固化粘合剂，来将子器件固定到基片上。

定位工具190可用于暂时固定或调整光学元件的位置（比如，光学子器件，透镜，滤镜，光发射体等）。定位工具190可以是镊子，钳子或延伸的臂，指状物或钳子，用于抓住光学元件并调整其位置，且还可在其一个或多个内壁上具有开孔（比如，阶梯状凹陷195），用于配合光子器件的两个或多个表面（比如，透镜-滤镜套中垂直突出的顶和侧面）。举例来说，定位工具190可以是人工操控和/或机械或电脑控制的。电脑或机械控制能实现光学元件在基片或平台192上的精确定位。

透镜和滤镜子器件150，160和170可通过校准/定位工具（比如，利用自动或手动机械控制镊子或钳子190）固定在光学平台上，保证粘合剂（比如，环氧树脂）固化期间的精度和稳定。至少一种商用光学校准设备可实现此功能。或者，由所述领域的技术人员改良后的光学校准设备也可实现这样的功能。在光学平台192上将子套固定得越紧（不超过损毁光学平台192，子套或透镜或滤镜的临界点），效果越好。

为了确定透镜上的远场光斑，就需要用到远场光束分析仪在第一透镜的焦点对光束进行分析。所述光斑尺寸接近fλ/D，其中f为为透镜的焦距，λ为光线的波长，而D为透镜准直入射光束的直径。其他适用方法也可用于确定远场光斑是否位于或接近耦合至连接器的光纤的一端（比如，图1A所示连接器120）。

如图1和4，多重发射器或光发射体（比如，130，132，134和136）可耦合至与连接器120相连的单光纤。光发射体芯片130，132，134和136可被动地在基板192上固定到位，然后调整透镜和滤镜子器件使来自各光发射体的光线准直，这样所有光发射体就都具有相同的远场光斑位置，尺寸和/或角度。或者，可调整透镜和滤镜子器件使来自各光发射体的光线准直，形成平行光束。至于准直光线，光发射体可具有类似且平行的远场光斑尺寸。不管怎样，光发射体，透镜-滤镜子器件等的位置都是可调的，这样相同或基板相同的远场光斑尺寸就会出现在光纤的一端或其一端的附近。

或者，最终校准可通过在添加输出级元件125（比如，输出透镜，低通或高通滤镜，隔离器和/或准直器）后校准光纤来实施。举例来说，如果调整透镜-滤镜子器件（比如，图1A-B）来汇聚来自各光发射体的准直光线，那么输出级元件125就要有输出准直器和/或隔离器。准直器为能使粒子或波束变窄进而对齐或使光束偏振化，或导致光束空间横截面变小的装置。

图5的流程图400依照本发明的实施例进一步举例说明了制造光电发射器（比如，图1A的光电发射器100）的典型方法。某些特殊实施例可支持不同“模式”的透镜，反射镜和滤镜设置和校准。举例来说，第一模式可以是40G适用光电发射器，例如图1和4所示的，而第二模式则可以是100G适用光电发射器，例如图2所示的。因此，所述模式可代表不同的最终应用或光电结构。或者，所述模式还可代表校准多通道光或光电发射器无源光器件的方法中实施步骤的不同方式。

在410，靠光纤最近的第一光发射体和第一光学子器件被动地固定到基片上的预定位置。举例来说，透镜-滤镜套可被动地固定到基片上的第一预定位置。或者，多个透镜-滤镜套（比如，155，165和175）可固定在基片或光学平台192上，而相应的透镜和滤镜就安装在其上。更有利的是，包含透镜-滤镜套的光学子器件（比如，150，160和170）可以是预装好的，且所述子器件可一次性（比如，作为系列校准程序的一部分）或几乎同时（比如，在任意校准程序初始化之前）被动地固定到平台192上。

在420，第一子器件（如果是预装好的）或透镜和滤镜（比如，假设独立的透镜和滤镜安装在第一子器件的透镜-滤镜套）的位置是可调的。举例来说，如上所述，可对光学元件位置进行调整直到来自第一光发射体136光线的远场光斑位于或接近耦合至连接器120的光纤一端。在430，当第一子器件和第一光发射体对齐时（比如，自第一光发射体136光线的远场光斑光纤的一端），第一子器件和第一光发射体就可永久固定在基片上。举例来说，第一子器件和第一光发射体可通过紫外线照射（比如，当利用紫外敏感性粘合剂将第一子器件和第一光发射体被动固定到基片上时）永久固定到基片上。

本方法在440确定是否有额外光发射体需要校准。如果所有光发射体都已经对齐，那么本方法于460终止。但是，假如还有用于额外通道的光发射体需要校准，那么本方法转到450，其中本方法将为下一个离光纤最近的光学子器件重复步骤410-430。

举例来说，参考图1A，在第一子器件170（或还有第一光发射体136）与基板192对齐且固定在基板192上后，如上所述，第二子器件160和第二光发射体134再与连接到连接器120的光纤中远场光斑对齐。通常，虽然第一子器件170已经得到校准且是永久固定到基片192上的，但如果不是这样的话，就还可将第一子器件170（或其他元件）校准，以便在永久将第一子器件170固定到基板192之前，加强对来自各光发射体136和134的远场光斑的校准。其后，第三和第四光学子器件150和140（或其元件）也以基本相同的方式与基板192对齐并固定于其上。当所有光发射体都对齐时，本方法于460终止。

图6的流程图500依照本发明的实施例进一步举例说明了制造光电发射器（比如，图2的光电发射器200）的典型方法。例如图2例子所示，图6所示的模式可代表制造100G适用光电发射器的方法。

在510，本方法可将多个光发射体，一个或多个光学子器件和多各其他无源光器件（比如，透镜，滤镜/分光镜，和反射镜）设置到基片上的预定位置。举例来说，如图2所示，光学子器件235，隔离器子器件252和254，透镜220，222，224和226，滤镜（比如，偏振滤光镜）230和232，和反射镜240都看设置在基片292上。在本公开中，偏振滤光镜或功能相同或类似的器件都可认为是滤光镜，因为所述器件能分离（或组合）不同偏振类型的各种光。如上所述，包含设置在菱形玻璃基片上的PBC234和反射镜242的光学子器件235可以被设置在基片292的预定位置，比如在位于光连接器前的透镜架270之前且与之邻近。光学子器件235可以是通过在菱形玻璃基片第一表面（具有45° 和135°邻边间角度）上沉积一层反射性薄膜（比如，铝），然后将三维结构菱镜的一面（用于反射第一偏振类型的光并使第二偏振类型光通过）粘到菱形玻璃基片的背面。

本方法可在520调整最长光路上的光学子器件和剩余无源光器件（比如，透镜，滤镜，反射镜和隔离器）的位置，直到光纤预定点或位置处功率最大化且获得耦合水平最小阈值。同样，如上所述，可对光学元件位置进行调整，这样来自各光发射体光线的远场光斑才能位于或接近耦合至连接器的光纤一端。当得到预定和/或预期的结果时，最长光路上的光学子器件和其他无源光器件就可在530按照本文所述方式永久固定到基片。

本方法在540确定是否有额外光发射体需要校准。如果所有光发射体都已经对齐，那么本方法于560终止。但是，假如还有用于额外通道的光发射体需要校准，那么本方法转到550，其中本方法将为下一个最长光路重复步骤510-530（即，光从光发射体传递到光纤最近端的光路）。

举例来说，参考图2，在光学子器件235，隔离器254，分光镜232，反射镜240，透镜226，且可选地，还有第一光发射体216与基片对齐并固定在其上之后，第二光路中的元件（隔离器252，分光镜230和透镜224）和第二光发射体214与光纤再按照前述方式对齐并固定到基片。然后本方法为两个剩余光路中的元件（即，第三光路中的透镜220和光发射体210，和第四光路中的透镜222和光发射体212）重复校准程序。或者，假如预定光路中各种光学元件都已校准但未永久固定至基片292，那么还可在对随后光路元件校准后，校准预定光路中的元件，以便在永久将光学元件固定到基片292前加强对来自各光发射体光线的校准。当所有光发射体的光束都得到校准时，本方法就于560终止。

总结

本发明的实施例有益地提供自由空间多通道光发射器的最佳校准方案，和一种封装尺寸更小的光发射器。本发明还涉及一种自由空间多通道光发射器（可传递准直光或光信号），和在此类光或光电发射器（比如，光信号发射器或收发器，比如光纤网络收发器）中校准光学元件的方法。

图解和说明已经详细展示了前述的本发明的特殊实施例。本公开并不限于前述实施例，并且很明显，也可以鉴于以上所述的技术，对本发明进行修改和变更。本文选定实施例并对其进行描述，以便最精确地阐述本发明的原理及它的实际应用，从而使所属专业技术领域的其他人员能最大程度的利用本发明及带有各种修改的实施例，以适用于预期的特殊用途。即，由添加至此的权利要求和它们的等效叙述所定义的发明范围。

Claims (20)

1.一种在多通道光或光电发射器中校准元件的方法，所述方法包含：

a)被动地固定多个光发射体到基片上的地方；

b)被动地固定一个或多个光学子器件固定到基片上的预定位置，其中各光学子器件(i)接收来自多个光发射体中至少两个光发射体的光，并(ii)包括多个无源光器件；

c)被动地固定一个或多个额外的无源光器件到基片上的预定位置；

d)调整一个或多个光学子器件中第一个的位置和/或角度，并调整任何额外无源光器件的位置和/或角度直到来自多个光发射体中第一光发射体光的远场光斑位于或接近光信号传输介质的一端，其中自第一光发射体的光会穿过所述无源光器件；和

e)调整一个或多个光学子器件中任意剩余器件和一个或多个额外无源光器件的位置，以便将来自多个光发射体中一或多个剩余器件的光与远场光斑对齐。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基片包含电路板或光学平台，且被动地固定多个光发射体包含将多个光发射体粘贴到电路板或光学平台上的预定位置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在被动地将一个或多个子器件固定到基片上的期间或之后，将一个或多个光学子器件固定在基片上。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，被动地将一个或多个子器件固定到基片上包含将粘合剂涂敷到一个或多个子器件和/或基片上并使一个或多个子器件与基片接触，且所述方法还包含在调整一个或多个光学子器件位置后进行粘合剂固化。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包含被动地将多个光学子器件固定到基片上，其中每个光学子器件都包括相应透镜，相应滤镜，和透镜-滤镜套，所述透镜-滤镜套上安装或固定该相应透镜或滤镜。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，透镜-滤镜套包括扁平金属片，其中相应透镜和相应滤镜直接或间接地设置在所述扁平金属片上，且调整光学子器件位置还包含调整透镜-滤镜套的位置。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包含在被动地将一个或多个子器件固定到基片上之前，再将粘合促进镀层沉积或涂敷在透镜-滤镜套上。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一个或多个额外的无源光器件包括多个透镜，多个滤镜，和多个反射镜，且所述方法还包含调整滤镜，反射镜和透镜的位置来将将来自多个发光体的光线与远场光斑对齐。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，各滤镜反射具有第一偏振类型的光线并允许具有第二偏振类型的光线通过。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，一个或多个光学子器件都包含反射镜和偏振光束组合器。

11.一种多通道光或光电发射器，包括：

a)多个光发射体；

b)至少一个透镜，用于汇聚多个光发射体中独立个体的光线；

c)一个或多个光学子器件，各光学子器件都包括：

i)第一光学元件，用于汇聚或反射来自光发射体中至少一个的光线，

ii)第二光学元件，用于合并来自光发射体中至少两个的光线，和

iii)结构支撑，用于放置，固定或安装第一和第二光学元件；和

d)输出透镜，滤镜，隔离器和/或准直器，用于在光线穿过一个或多个光学子器件后，接收来自各光发射体的光线，

其中各子器件都允许来自各光发射体的光线与共同远场光斑位置对齐。

12.如权利要求11所述的发射器，其特征在于，所述一个或多个光学子器件包括多个光学子器件，每个器件都包含透镜，滤镜，和透镜-滤镜套，其中在所述透镜-滤镜套用于安装或固定所述透镜和滤镜，各透镜汇聚来自独立光发射体的光线，而各滤镜则反射具有第一偏振类型或波长的光线并允许具有第二偏振类型或波长的光线通过。

13.如权利要求12所述的发射器，其特征在于，各透镜-滤镜套都包含扁平子套和多个由此产生的多个垂直或基本垂直的突出，用于固定透镜并为滤镜提供安装面。

14.如权利要求13所述的发射器，其特征在于，所述扁平子套包含扁平金属片，其中所述扁平金属片的尺寸至少是：(i)基本与透镜宽度相等且基本与透镜相反面上多个基本垂直的突出中第一两个的宽度都相等和/或(ii)大于滤镜的宽度，且小于滤镜的宽度和滤镜相反面上多个基本垂直的突出中第二两个的各自宽度。

15.如权利要求12所述的发射器，其特征在于，所述透镜和滤镜大致彼此呈45°，多个光发射体中第一个和相应的第一透镜与共同远场光斑位置线性对准（或以180°角对齐），所述多个光发射体由n个光发射体组成，所述多个子器件由n-1个子器件组成，而n为大于或等于3的整数。

16.如权利要求11所述的发射器，其特征在于，所述多个光发射体由n个光发射体和n个相应聚焦透镜组成，n个光发射体中每一个都发出偏振和/或平行光线，所述多个光发射体中第一光发射体和相应第一透镜与共同远场光斑位置线性对齐（或呈180°对齐），所述一个或多个子器件的一个器件包括反射镜和偏振光束组合器，而n为大于或等于3的整数。

17.如权利要求16所述的发射器，还包括：

a.一个或多个反射镜；

b.多个分光镜，用于通过相应透镜来接收来自第一和第二光发射体的光线，和由一个或多个反射镜反射的，且来自第三和第四光发射体的光线；

c.多个隔离器，用于接收来自多个偏振分光器的光线；

d.多个隔离器中第一隔离器上的第一波片，第一波片用于在第一方向转动来自第一偏振分光镜的光线；

e.和多个隔离器中第二隔离器上的第二波片，第二波片用于在与第一方向相反的第二方向转动来自第二偏振分光镜的光线。

18.如权利要求17所述的发射器，其特征在于，各隔离器都相对来自偏振分光镜的光以介于0° 至22.5°的角度设置。

19.如权利要求18所述的发射器，其特征在于，

a.所述第一波片包括第一四分之一波片和第一半波片，用于将来自第一偏振分光镜的光线转动0°或90°；

b.且第二波片包括第二四分之一波片和第二半波片，用于将来自第二偏振分光镜的光线转动除0°和90°之外的角度。

20.如权利要求11所述的发射器，其特征在于，还包括连接器，用于接纳光纤，且共同远场光斑位置在连接器中位于或接近光纤的一端。

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