CN104238021B - 改善光无源器件耦合性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善光无源器件耦合性能的方法，所述光无源器件包括壳体，所述壳体上设置有焊管，所述焊管与所述壳体呈阶梯状连接，所述焊管内封装有第一光耦合元件，所述壳体内封装有第二光耦合元件，采用激光脉冲轰击所述焊管与壳体的阶梯状连接处，使得所述第一光耦合元件的光路与第二光耦合元件的光路耦合。本发明通过独立的激光脉冲改变壳体与焊管的相对角度，从而间接改变光耦合元件与反射表面的相对角度，达到改善耦合效率的目的。

Description

改善光无源器件耦合性能的方法

技术领域

本发明涉及一种光元器件的校准补偿方法，尤其是一种改善光无源器件耦合性能的方法。

背景技术

对于常规的光无源器件封装方式（如焊锡），在封装时难以精确控制焊锡用量和均匀度，导致某些方向不可提前预知的应力寄存在焊锡内。这些应力容易随着时间的推移或高低温循环逐渐释放出来，其直接的影响为：光耦合角度发生非预期改变，造成角度失配，耦合性能下降。传统的解决方法为：用手指挤压准直器末端寻找小点方向，然后用焊枪熔锡修正。这种方法有以下不足：无法彻底消除应力，修正时产生的应力同样会随着时间的推移或高低温循环释放出来，修正成功率不高；修正时需要花费大量人工，修正后需要花费大量时间释放应力。当使用胶水封装时，同样存在上述情形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改善光无源器件耦合性能的方法，能够耗费较小的人工与时间成本，达到更好的耦合性能。

为解决上述技术问题，本发明改善光无源器件耦合性能的方法的技术方案是，所述光无源器件包括壳体，所述壳体上设置有焊管，所述焊管与所述壳体呈阶梯状连接，所述焊管内封装有第一光耦合元件，所述壳体内封装有第二光耦合元件，采用激光脉冲轰击所述焊管与壳体的阶梯状连接处，使得所述第一光耦合元件的光路与第二光耦合元件的光路耦合。

本发明通过独立的激光脉冲改变壳体与焊管的相对角度，从而间接改变光耦合元件与反射表面的相对角度，达到改善耦合效率的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明中光无源器件的结构示意图；

图2为本发明光无源器件耦合性能的方法的示意图；

图3为本发明光无源器件耦合性能的方法一个优选实施例的示意图；

图4为本发明中光无源器件的结构示意图。

图中附图标记为，1.反射装置；2.壳体；3.双光纤准直器；4.调节架；5.激光出射头；6.阶梯状连接处；7.焊管末端；8.焊管；9.焊锡；10.光耦合元件。

具体实施方式

本发明公开了一种改善光无源器件耦合性能的方法，如图1和图2所示，所述光无源器件包括壳体2，所述壳体2上设置有焊管8，所述焊管8与所述壳体2呈阶梯状连接，所述焊管8内封装有第一光耦合元件，例如双光纤准直器3，所述壳体2内封装有第二光耦合元件，例如反射装置1，本发明采用激光脉冲轰击所述焊管与壳体的阶梯状连接处6，使得所述第一光耦合元件的光路与第二光耦合元件的光路耦合，在图1中，即使得所述双光纤准直器3的中轴线与反射装置1的反射表面垂直。

本发明中，光无源器件置于可以调节壳体位置和角度的调节架4上，并采用了独立的激光出射头5。通过改变准直器与反射镜的相对角度，改善耦合效率。如图1所示。

对于反射型耦合：双纤准直器3的一根光纤通入光后，经反射装置1反射后返回，由另一根光纤接收。由反射定律易知，耦合效率由准直器-反射镜之间的角度直接决定。这个角度可以定义为光耦合角度，该角度越接近垂直，耦合效率越大。如图1所示。

如图2所示，对于使用焊管的封装模式，当耦合角度偏离垂直（角度失配）时，可以使用激光脉冲轰击某个特定位置来改变耦合角度，消除角度失配，从而改善耦合效率。

理论上，这个特定位置可以选取壳体与焊管交界处6（以下简称交界处），轰击方向与竖直方向成一角度，在所述光耦合元件的需要校准补偿的方向，以与轴线呈45°的角度用激光脉冲进行轰击。图2中，当激光脉冲从上往下轰击，焊管相对壳体以交界处为轴向上旋转。（这种效应可以用以下例子解释：烟囱矗立在平地上，工人用铲子挖墙角，烟囱会有向工人方向倾倒的趋势）

实际操作时，当耦合角度受到非预期的应力而改变（角度失配），假设准直器相对反射镜的角度沿逆时针方向偏转一个小角度a，如图2所示。使用手指或者推力计挤压焊管末端7，此时焊管有沿A方向变形的应力。如果量测仪器（如功率计或示波器）观察到耦合效率有变大的趋势，则定义此时的A方向为小点方向，耦合效率变大的范围定义为小点。在本情形中小点方向为竖直向上。然后可以使用激光脉冲沿B方向（斜向下）对交界处进行轰击。其中A、B两方向共面，所夹角度（锐角）约45°。

激光脉冲的功率可以根据小点的大小进行预先调节，小点的大小可以根据挤压焊管末端的推力计进行定量评估。所述激光脉冲的功率根据需要校准补偿的量而确定，需要校准补偿的量越大，所述激光脉冲的功率也越大。即小点大的情形可以使用大功率脉冲，反之使用小功率脉冲。一般情况下，同一位置不宜轰击两次，因此对于同一点只进行一次激光脉冲轰击。对于已轰击过的位置，如果需要进一步的补偿，则对该位置附近关于该位置对称的两个位置进行轰击，采用叠加的方式对该已经轰击过的位置进行补偿。图3所示为交界处截面，如果在C点沿C方向已经轰击过一次，同时小点方向依然向上，可以在D、E两点沿D、E方向作等功率轰击。D、E两点紧靠C点，并关于C点近似对称。由力的合成易知，产生的合力效果即为C方向。

激光脉冲对壳体-焊管产生的金属形变与焊锡产生的应力不同。前者不会随着时间的推移或高低温循环（通常为-40°C～85°C）释放，所以前者可节省大量时间。同时激光脉冲的轰击位置，轰击功率可以精确调整，所以这种方法成功率较高。

图4所示为包含有两个焊管的光无源器件，其两边的焊管都可以采用本发明的方法进行补偿校准。

综上所述，本发明通过独立的激光脉冲改变壳体与焊管的相对角度，从而间接改变光耦合元件与反射表面的相对角度，达到改善耦合效率的目的。

Claims (2)

1.一种改善光无源器件耦合性能的方法，所述光无源器件包括壳体，所述壳体上设置有焊管，所述焊管与所述壳体呈阶梯状连接，所述焊管内封装有第一光耦合元件，所述壳体内封装有第二光耦合元件，其特征在于，采用激光脉冲轰击所述焊管与壳体的阶梯状连接处，使得所述第一光耦合元件的光路与第二光耦合元件的光路耦合；对于同一点只进行一次激光脉冲轰击。

2.根据权利要求1所述的改善光无源器件耦合性能的方法，其特征在于，对于已轰击过的位置，如果需要进一步的补偿，则对该位置附近关于该位置对称的两个位置进行轰击，采用叠加的方式对该已经轰击过的位置进行补偿。