CN108776372A - 一种光发射器的耦合方法及光发射器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光发射器的耦合方法及光发射器，涉及光通信技术领域。本发明实施例能够简化光发射器的耦合工艺、节约耦合时间、降低生产成本。该方法包括：先将激光器、光复用组件以及光纤适配器进行无源固定，再在有源环境下对第一透镜以及第二透镜的位置进行调节进而完成光发射器的耦合组装。本发明应用于光发射器的生产组装。

Description

一种光发射器的耦合方法及光发射器

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光发射器的耦合方法及组装设备。

背景技术

在高速数据通信领域中，微光学组装的技术应用越来越广泛。如图1是一个典型的多路复用的光发射器的结构示意图，其中该光发射器主要包括4个激光器、4个准直透镜、将4路光合成1路光的光复用组件、一个聚焦透镜、一个光纤适配器，其中4个激光器分别可发射不同波长的激光。该光发射器的基本工作原理为：4个激光器发出4路不同波长的光，通过4个准直透镜变成4路平行的准直光，4路平行的准直光通过一个光复用组件合成1路光，之后再通过一个聚焦透镜将激光耦合进光纤适配器。在对上述光发射器进行组装时，通常先将4个激光器、光复用组件采用无源方式进行固定，再用有源方式固定4个准直透镜使4路光准直，然后再通过有源方式固定聚焦透镜，最后采用有源方式将光纤适配器焊接在合适位置，以便将4路光耦合进光纤适配器。

针对上述现有的光发射器的组装方法，本发明发明人发现：现有技术中，是在将激光器、光复用组件以及准直透镜固定后，再通过有源方式将光纤适配器进行耦合固定的，因此固定过程中或者在后期使用中，一旦发生微小形变就会导致光功率跌落。另外，由于是先固定4路准直透镜，再焊接光纤适配器，因此当出现产品光功率不合格时，需要拆除适配器重新耦合，返修较为困难。

发明内容

本发明实施例提供一种光发射器的耦合方法及组装设备，能够简化光发射器的耦合工艺、节约耦合时间、降低生产成本。

为了达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种光发射器的耦合方法，其中该光发射器至少包括：N个激光器、N个第一透镜以及光复用组件、第二透镜、位移棱镜、光纤适配器，其中N≥2；其中，所述N个第一透镜分别设置在所述N个激光器的发射光路上；所述光复用组件设置在所述N个透镜的出射光路上，用于将所述N个透镜的出射光束合成一路光束；所述位移棱镜设置在光复用组件的出射光路上；所述第二透镜设置在所述位移棱镜的出射光路上；所述光纤适配器设置在所述第二透镜的出射光路上。该耦合方法包括：将所述N个激光器、所述光复用组件、所述位移棱镜、所述光纤适配器固定在指定位置；在将所述N个激光器、所述光复用组件、所述位移棱镜、光纤适配器固定在指定位置之后，在第一激光器发光状态下，根据光纤适配器接收到的光功率，确定所述第一激光器对应的第一透镜的位置；其中所述N个激光器中包括一个第一激光器和N-1个第二激光器；在确定所述第一激光器对应的第一透镜的位置之后，固定所述第一激光器对应的第一透镜；在固定所述第一透镜后，在所述第一激光器发光状态下，根据光纤适配器接收到的光功率，确定所述第二透镜的位置；在确定所述第二透镜的位置后，固定所述第二透镜；在固定所述第二透镜后，分别在所述N-1个第二激光器发光状态下，根据光纤适配器接收到的光功率，确定所述N-1个第二激光器分别对应的第一透镜的位置；在分别确定所述N-1个第二激光器分别对应的第一透镜的位置之后，固定所述N-1个第二激光器分别对应的第一透镜。

第二方面，本发明提供一种光发射器，其特征在于，所述光发射器采用上述权利要求1-6所述耦合方法组装而成，所述光发射器至少包括：N个激光器、N个第一透镜以及光复用组件、第二透镜、位移棱镜、光纤适配器，其中N≥2；其中，所述N个第一透镜分别设置在所述N个激光器的发射光路上；所述光复用组件设置在所述N个第一透镜的出射光路上，用于将所述N个第一透镜的出射光束合成一路光束；所述位移棱镜设置在光复用组件的出射光路上；所述第二透镜设置在所述位移棱镜的出射光路上；所述光纤适配器设置在所述第二透镜的出射光路上。

本发明实施例所提供的光发射器的耦合方法以及光发射器，由于采用了先将激光器、光复用组件以及光纤适配器进行无源固定，再在有源环境下对第一透镜以及第二透镜的位置进行调节进而完成光发射器的耦合组装的方式。当光纤适配器发生微小位移导致光功率跌落时，可以通过重新调节第一透镜以及第二透镜的位置的方式，进行修正，避免了拆除光纤适配器重新耦合的复杂步骤。进而简化光发射器的耦合工艺、节约耦合时间、降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为现有技术中一种典型的多路复用的光发射器的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的一种光发射器的结构示意图；

图3为本发明的实施例提供的另一种光发射器的结构示意图；

图4为本发明的实施例提供的一种4个波长复用的光复用组件的结构示意图；

图5为本发明的实施例提供的一种光发射器的耦合方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施例进行描述。本发明应用于光发射器的生产组装中。

本发明实施例所提供光发射器至少包括：N个激光器、N个第一透镜以及光复用组件、第二透镜、位移棱镜、光纤适配器，其中N≥2；其中，N个第一透镜分别设置在N个激光器的发射光路上；光复用组件设置在N个第一透镜的出射光路上，用于将N个第一透镜的出射光束合成一路光束；位移棱镜设置在光复用组件的出射光路上；第二透镜设置在位移棱镜的出射光路上；光纤适配器设置在第二透镜的出射光路上。其中N个激光器中包括一个第一激光器和N-1个第二激光器。

在一种实现方式中，N个第一透镜中，第一激光器对应的第一透镜为准直透镜。N-1个第二激光器对应的第一透镜为调节透镜。第二透镜为调节透镜。

其中，准直透镜用于将入射该准直透镜的光束变成平行的准直光；调节透镜，用于改变入射该调节透镜的光束方向。

在一种实现方式中，光纤适配器为带隔离器的光纤适配器。

具体的，如图2所示，为本发明实施例提供的一种光发射器的结构示意图，该光发射器包括4个不同波长的激光器，分别如图中所示激光器2011、激光器2012、激光器2013、激光器2014，四个第一透镜202(具体如图中透镜2021、透镜2022、透镜2023、透镜2024，其中透镜2021为准直透镜，其余三个为调节透镜)、光复用组件203、位移透镜204、调节透镜205以及光纤适配器206。其中，光路的基本原理为：激光器2011、激光器2012、激光器2013、激光器2014发出的4个波长的光分别通过透镜2021、透镜2022、透镜2023、透镜2024进入光复用组件合成一路光，之后光束再通过位移棱镜射入调节透镜205，再耦合至光纤适配器中。

需要说明的是，本发明实施例中所涉及的光发射器不限于包括4路复用的光发射器，也可以是8路复用光发射器、16路复用光发射器等。如图3所示，为本发明实施例提供的另一种光发射器的结构示意图，其中包括8个不同波长的激光器3011-3018，8个第一透镜3021-3028，其中包括准直透镜3021以及7个调节透镜3022-3028，以及光复用组件303、位移透镜304、调节透镜305以及光纤适配器306。其中，光路的基本原理为：激光器3011-3018发出的8个波长的光分别通过透镜3021-3028进入光复用组件合成一路光，之后光束再通过位移棱镜射入调节透镜305，再耦合至光纤适配器中。因此对于光发射器中的激光复用路数，可根据实际生产需要进行调整，本发明中不做限制。

进一步的，本发明中所涉及的光复用组件可以是基于薄膜滤波片(TFF)技术的光复用组件，在此仅以4路复用的光复用组件为例说明。该光复用组件是目前被普遍采用的实现n(n>＝2)个波长光信号复用的技术方案之一。图4是本发明提供的一种4个波长复用的光复用组件(WDM Block)，其包含1个侧面镀有增透膜(AR Coating)和高反膜(HR Coating)的斜方棱镜，4个贴装在斜方棱镜另一个侧面的TFF膜片TFF1、TFF2、TFF3、TFF4。工作原理简述如下：4个激光器发出的4个波长的光λ₁、λ₂、λ₃、λ₄分别在膜片TFF1、TFF2、TFF3、TFF4处入射进入WDM组件，其中第一个波长的光束从膜片TFF1处入射进入WDM组件后直接从WDM组件的增透膜处出来；第二个波长的光束从膜片TFF2处入射进入WDM组件后被HR膜反射至膜片TFF1，再经膜片TFF1反射后从WDM组件的增透膜处出来；依次类推，第三个波长的光从膜片TFF3处入射经2次折返后从WDM组件的增透膜处出来，第四个波长的光从膜片TFF4处入射经3次折返后从WDM组件的增透膜处出来。这样4个波长的光束经过WDM组件后就合成了1束光从WDM组件的增透膜处出来，完成4路光束的合并。

实施例一：

基于上述光发射器的结构，本发明实施例提供一种光发射器的耦合方法，如图5所示，包括：

S501、将N个激光器、光复用组件、位移棱镜、光纤适配器固定在指定位置。

示例性的，以图2所示光发射器为例，首先将4个激光器2011-2014、光复用组件203、位移棱镜204以及光纤适配器206固定在指定位置。

其中光纤适配器可以是带隔离器的光纤适配器。

S502、在第一激光器2011发光状态下，根据光纤适配器206接收到的光功率，确定第一激光器2011对应的第一透镜2021的位置。

具体的，第一激光器2011对应的第一透镜2021为准直透镜。

其中，在一种实现方式中，步骤S502具体包括：调整第一激光器2011对应的第一透镜2021位置，使光纤适配器206接收到的光功率最大，确定此时第一激光器2011对应的第一透镜2021的位置。

具体的，在实际操作过程中，考虑到产品精度、生产效率等多方面问题，可以采用先调整第一透镜2021的位置，检测出相对于其他位置处光纤适配器接收到的光功率相对最大的第一透镜2021的一个位置范围，并将第一透镜固定在该位置范围内的方式，确定第一透镜2021的位置。

S503、固定第一激光器2011对应的第一透镜2021。

其中，可以采用特定的粘合剂对第一透镜2021进行固定。示例性的，可采用光固化胶水来固定光发射器中的各部件位置。

S504、在第一激光器2011发光状态下，根据光纤适配器206接收到的光功率，确定第二透镜205的位置。

具体的，在确定第二透镜205的位置时，可以采用以下方法：

在第一激光器2011发光状态下，调整第二透镜205的位置，使光纤适配器206接收到的光功率控制在第一光功率范围内，同时保证第二透镜205在所处垂直于光束的平面内使光纤适配器206接收到的光功率最大。

其中第一光功率范围可根据实际需要，选择具体的取值范围。该第一光功率范围可以是一个固定功率值，例如40毫瓦。也可以是一个功率的范围，例如30-50毫瓦。本发明对此不作限制。

在一种实施例中，在耦合光发射器各部件时，可先将光发射器中所包括的上述各部件固定在一个基板上，在该基板上各部件可进行不同方向、角度的调整。进而再根据本发明所提供的方法，对各部件进行位置调整。例如，本发明中第二透镜205在确定位置时，可以在将第二透镜205固定在基板上后，可向前后、左右、上下以及转动角度，这四个调整角度来调整第二透镜205的位置，进而最终确定出合适的第二透镜205的位置，从而使光纤适配器206接收到的光功率控制在第一光功率范围内，并且保证第二透镜205在所处垂直于光束的平面内使光纤适配器206接收到的光功率最大。

在一种实现方式中，步骤S504可具体采用以下方法进行操作：

S5041、在第一激光器2011发光状态下，调整第二透镜205的位置，以使光纤适配器206接收到的光功率最大。

S5042、在使光纤适配器206接收到的光功率最大后，调整第二透镜205沿靠近光复用组件方向离焦，直至光纤适配器206接收到的光功率控制在第一光功率范围内，同时保证第二透镜205在所处垂直于光束的平面呃逆时光纤适配器206接收到的光功率最大。

具体的，在实际操作过程中，考虑到产品精度、生产效率等多方面问题，可以采用检测出相对于其他位置处光纤适配器接收到的光功率相对最大的第二透镜205的一个位置范围，并将第二透镜205固定在该位置范围内的方式，确定第二透镜205的位置。

本发明实施例中，通过让第二透镜沿靠近光复用组件方向离焦的方式，使光纤适配器206处的光斑面积增大，当光路产生微小变化时，光功率可以相对稳定。

S505、在确定第二透镜205的位置后，固定第二透镜205。

S506、在固定第二透镜后，分别在N-1个第二激光器发光状态下，根据光纤适配器接收到的光功率，确定N-1个第二激光器分别对应的第一透镜的位置。

继续以图2所示激光器为例，步骤S506包括：在固定第二透镜205后，分别在激光器2012、2023、2024发光状态下，根据光纤适配器206接收到的光功率，确定激光器2012、2023、2024分别对应的第一透镜的位置。

具体的，以第二激光器中的激光器2012为例，将激光器2012作为目标激光器，步骤S506可以包括：在激光器2012发光状态下，调整激光器2012对应的第一透镜2022的位置，以使光纤适配器接收到的光功率控制在第二光功率范围内，同时保证激光器2012对应的第一透镜2022在所处的垂直于光束的平面内使光纤适配器206接收到的光功率最大。

在一种实施例中，继续以图2所示激光器为例，步骤S506具体包括：

S5061、在激光器2012发光状态下，调整激光器2012对应的第一透镜的位置，使光纤适配器206接收到的光功率最大。

S5062、在使光纤适配器206接收到的光功率最大后，调整激光器2012对应的第一透镜2022沿靠近激光器2012的方向离焦，直至光纤适配器接收到的光功率控制在所述第二光功率范围内，同时保证激光器2012对应的第一透镜2022在所处垂直于光束的平面内使光纤适配器206接收到的光功率最大。

具体的，在实际操作过程中，考虑到产品精度、生产效率等多方面问题，可以采用检测出相对于其他位置处光纤适配器接收到的光功率相对最大时，的第一透镜2022的一个位置范围，并将第一透镜2022固定在该位置范围内选择一处位置进行固定的方式，确定第一透镜2022的位置。

本发明实施例中，通过将激光器2012向靠近激光器的方向离焦，以使光束产生一个微小的发散角，进而增加第二透镜205处的光斑面积，从而增加光路稳定性。

进一步的，同理，可以按照上述S506的方法，确定出透镜2023、透镜2024的位置。

S507、固定N-1个第二激光器分别对应的第一透镜。

本发明实施例所提供的光发射器的耦合方法，由于采用了先将激光器、光复用组件以及光纤适配器进行无源固定，再在有源环境下对第一透镜以及第二透镜的位置进行调节进而完成光发射器的耦合组装的方式。当光纤适配器发生微小位移导致光功率跌落时，可以通过重新调节第一透镜以及第二透镜的位置的方式，进行修正，避免了拆除光纤适配器重新耦合的复杂步骤。进而简化光发射器的耦合工艺、节约耦合时间、降低生产成本。

实施例二：

在另一种实施例中，本发明实施例还提供一种光发射器，该光发射器采用上述实施例一所提供的耦合方法组装而成，该光发射器的结构以及光路原理可参见上述图2所提供的光发射器的结构以及光路原理，对此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种光发射器的耦合方法，其特征在于，所述光发射器至少包括：N个激光器、N个第一透镜、光复用组件、第二透镜、位移棱镜以及光纤适配器，其中N≥2；其中，所述N个第一透镜分别设置在所述N个激光器的发射光路上；所述光复用组件设置在所述N个第一透镜的出射光路上，用于将所述N个第一透镜的出射光束合成一路光束；所述位移棱镜设置在光复用组件的出射光路上；所述第二透镜设置在所述位移棱镜的出射光路上；所述光纤适配器设置在所述第二透镜的出射光路上；其中所述N个激光器中包括一个第一激光器和N-1个第二激光器；

所述耦合方法包括：

将所述N个激光器、所述光复用组件、所述位移棱镜、所述光纤适配器固定在指定位置；

在将所述N个激光器、所述光复用组件、所述位移棱镜、光纤适配器固定在指定位置之后，在第一激光器发光状态下，根据光纤适配器接收到的光功率，确定所述第一激光器对应的第一透镜的位置；

在确定所述第一激光器对应的第一透镜的位置之后，固定所述第一激光器对应的第一透镜；

在固定所述第一透镜后，在所述第一激光器发光状态下，根据光纤适配器接收到的光功率，确定所述第二透镜的位置；

在确定所述第二透镜的位置后，固定所述第二透镜；

在固定所述第二透镜后，分别在所述N-1个第二激光器发光状态下，根据光纤适配器接收到的光功率，确定所述N-1个第二激光器分别对应的第一透镜的位置；

在分别确定所述N-1个第二激光器分别对应的第一透镜的位置之后，固定所述N-1个第二激光器分别对应的第一透镜。

2.根据权利要求1所述光发射器的耦合方法，其特征在于，

所述在第一激光器发光状态下，根据光纤适配器接收到的光功率，确定所述第一激光器对应的第一透镜的位置，包括：

调整所述第一激光器对应的第一透镜的位置，使光纤适配器接收到的光功率最大，确定此时所述第一激光器对应的第一透镜的位置。

3.根据权利要求1所述光发射器的耦合方法，其特征在于，

所述在所述第一激光器发光状态下，根据光纤适配器接收到的光功率，确定所述第二透镜的位置，包括：

在所述第一激光器发光状态下，调整所述第二透镜的位置，使所述光纤适配器接收到的光功率控制在第一光功率范围内，同时保证所述第二透镜在所处垂直于光束的平面内使所述光纤适配器接收到的光功率最大。

4.根据权利要求3所述光发射器的耦合方法，其特征在于，所述方法具体包括：

在所述第一激光器发光状态下，调整所述第二透镜的位置，以使所述光纤适配器接收到的光功率最大；

在使所述光纤适配器接收到的光功率最大之后，调整所述第二透镜沿靠近所述光复用组件方向离焦，直至所述光纤适配器接收到的光功率控制在第一光功率范围内，同时保证所述第二透镜在所处垂直于光束的平面内使所述光纤适配器接收到的光功率最大。

5.根据权利要求1所述光发射器的耦合方法，其特征在于，所述N-1个第二激光器中包括目标激光器；

所述分别在所述N-1个第二激光器发光状态下，根据光纤适配器接收到的光功率，确定所述N-1个第二激光器分别对应的第一透镜的位置，具体包括：

在所述目标激光器发光状态下，调整所述目标激光器对应的第一透镜的位置，以使所述光纤适配器接收到的光功率控制在第二光功率范围内，同时保证所述目标激光器对应的第一透镜在所处的垂直于光束的平面内使所述光纤适配器接收到的光功率最大。

6.根据权利要求5所述光发射器的耦合方法，其特征在于，所述方法具体包括：

在所述目标激光器发光状态下，调整所述目标激光器对应的第一透镜的位置，使所述光纤适配器接收到的光功率最大；

在使所述光纤适配器接收到的光功率最大之后，调整所述目标激光器对应的第一透镜沿靠近所述目标激光器的方向离焦，直至所述光纤适配器接收到的光功率控制在所述第二光功率范围内，同时保证所述目标激光器对应的第一透镜在所处垂直于光束的平面内使所述光纤适配器接收到的光功率最大。

7.一种光发射器，其特征在于，所述光发射器采用上述权利要求1-6任一项所述耦合方法组装而成，所述光发射器至少包括：N个激光器、N个第一透镜以及光复用组件、第二透镜、位移棱镜、光纤适配器，其中N≥2；

其中，所述N个第一透镜分别设置在所述N个激光器的发射光路上；

所述光复用组件设置在所述N个第一透镜的出射光路上，用于将所述N个第一透镜的出射光束合成一路光束；

所述位移棱镜设置在光复用组件的出射光路上；

所述第二透镜设置在所述位移棱镜的出射光路上；

所述光纤适配器设置在所述第二透镜的出射光路上。

8.根据权利要求7所述光发射器，其特征在于，

所述第一激光器对应的第一透镜为准直透镜；

所述N-1个第二激光器对应的第一透镜为调节透镜；

所述第二透镜为调节透镜；

所述准直透镜，用于将入射该准直透镜的光束变成平行的准直光；

所述调节透镜，用于改变入射该调节透镜的光束方向。