CN112213823A - 一种光学一体化组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学一体化组件，包括波分组件将入射的多路不同波长的光束合成出射准直光；第一反射镜对合成后的出射准直光进行第一次反射至第二反射镜；第二反射镜进行第二次反射，形成位移后光线至光口组件；光口组件将位移后光线汇集到光纤内。本发明只需要两个抛光面节省了工艺步骤。传统的位移棱镜是基于全反射，全反射要求在特定的角度下，对于光线的入射角度和平行度要求比较高，如果装配工艺和平行度较差会破坏全反射的发生。而本发明在很大角度范围内可以保证很高的反射效率。本发明中的第一反射镜和第二反射镜做适当的倾斜设计，可同时在X和Y方向均有位移。且实现对出射光线的位置和角度纠正达到最好的耦合效率。

Description

一种光学一体化组件

技术领域

本发明涉及光纤通讯技术领域，具体涉及一种光学一体化组件。

背景技术

光纤领域中的一体化组件，通常采用波分组件进行合波，将多路不同波长的光束从波分组件射入，通过在波分组件中折返，合成一路准直光，从波分组件出射，在采用位移棱镜，利用光线大角度入射产生的全反射远离，使得光线从波分组件所在的平面，折返到光口组件所在光轴平面。

但是，现有技术中需要对位移棱镜进行四个面的研磨抛光，其抛光时对抛光面的平行度要求很高。且需要y方向上的位移时，还需要对位移棱镜和底座进行精确的装配。

因此，需要一种新型的一体化组件解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种光学一体化组件。

本发明的技术方案概述如下：

本发明提供一种光学一体化组件，包括：

波分组件，所述波分组件将入射的多路不同波长的光束合成一路出射准直光；

第一反射镜，所述第一反射镜对合成后的出射准直光进行第一次反射，形成第一反射光至第二反射镜；

第二反射镜，所述第二反射镜对所述第一反射光进行第二次反射，形成位移后光线至光口组件；

光口组件，所述光口组件将所述位移后光线汇集到光纤内。

进一步地，所述第一反射镜具有第一反射面，所述第一反射面与所述波分组件合成的出射准直光之间具备第一夹角，以使出射准直光被第一次反射至所述第二反射镜。

进一步地，所述第二反射镜具有第二反射面，所述第二反射面与所述第一反射镜反射形成的第一反射光之间具有第二夹角，以使所述第一反射光被所述第二反射镜反射。

进一步地，所述第一反射面与所述第二反射面相对。

进一步地，所述第一反射镜与所述第二反射镜平行。

进一步地，所述光学一体化组件还包括管壳，所述管壳包括连接所述光口组件的连接部、及容纳所述波分组件、所述第一反射镜、所述第二反射镜的容纳部；所述容纳部中安装有支架，所述第二反射镜通过所述支架安装在所述管壳上。

进一步地，所述连接部为一立板，所述立板设有连接孔，所述光口组件与所述连接孔配合形成固定结构。

进一步地，所述立板与所述光口组件的轴线垂直，所述立板与所述第一反射镜具有第三夹角，所述第一反射镜相对于所述立板是倾斜的。

进一步地，所述光口组件为圆筒状，所述光口组件具有轴线，所述光口组件的轴线与所述第一反射镜所在的平面之间具备第四夹角，所述第一反射镜相对于所述光口组件的轴线是倾斜的。

进一步地，所述第一反射面与所述第二反射面上镀制有高反膜。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种光学一体化组件，可以将不同波长的准直光束从波分组件平行射入，通过在波分组件中的多次折返，合成一路准直光，合成的出射准直光从波分组件出射，出射准直光随后入射到倾斜放置的第一反射镜，经第一反射镜的反射，光线折返入射到第二反射镜，经第二反射镜入射到光口组件中。相对于传统的位移棱镜的方案，本发明只需要两个抛光面，即第一反射面和第二反射面，反射镜的其他面不需要抛光，节省了工艺步骤。

本发明反射镜的反射原理是采用镀膜工艺实现的，位移棱镜是基于全反射原理。全反射要求在特定的角度下才能发生，对于光线的入射角度和平行度要求比较高，如果装配工艺和平行度较差会破坏全反射的发生。而对于反射镜，在很大角度范围内可以保证很高的反射效率，入射角度调节角度可达到10度以上。

本发明中的第一反射镜和第二反射镜相对管壳中的立板做适当的倾斜设计，光路偏转可同时在X和Y方向均有位移，替代了常规现有技术中位移棱镜和底座的功能。且可通过支架与管壳相互之间的位置关系的调节，实现对出射光线的位置和角度纠正，以达到最好的耦合效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中一体化组件的光线在X方向上的示意图；

图2为现有技术中一体化组件的光线在Y方向上的示意图；

图3为现有技术中一体化组件的光线的三维示意图；

图4为本发明的一种光学一体化组件的立体图；

图5为本发明的一种光学一体化组件的俯视图；

图6为本发明的一种光学一体化组件的光线示意图；

图7为本发明的一种光学一体化组件的光线放大示意图。

附图标记：10、管壳；11、立板；20、光口组件；30、第一反射镜；40、第二反射镜；50、支架；60、波分组件；1、出射准直光；2、第一反射光；3、位移后光线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

接下来，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

参考图1-3，现有技术中，通常在光口组件与波分组件之间放置一位移棱镜，如果需要在Y方向上位移，则会在位移棱镜下放置一棱镜底座。利用光线大角度入射产生的全反射原理，光线在位移棱镜和底座的共同作用下，可使得其从波分组件所在平面，折返到光口组件所在光轴。参考图1-3所示，图1为现有技术中的光线在X方向上的位移，图2为现有技术中的光线在Y方向上产生的位移。图3为位移的立体图。

参考图3，现有技术中共需要对位移棱镜和棱镜底座上的四个平面进行研磨抛光，全反射要求是在特定角度下才能发生，对于光线入射角度和平行度要求比较高，如果装配工艺和平行度较差会破坏全反射的发生，一般玻璃的全反射角度要大于43deg，而一般的偏转角度为45deg，因此只有2度左右的调节范围。可见，现有技术中的一体化组件想要实现多方向的位移，不仅对抛光面的加工精度要求高，对装配精度要求也高。

为解决上述问题，本发明提供了一种新型的光学一体化组件。

实施例1：

参考图4-7，本发明的一种光学一体化组件，包括：波分组件60、第一反射镜30、第二反射镜40、光口组件20、管壳10及支架50。

波分组件60将入射的多路不同波长的光束合成一路出射准直光1；第一反射镜30对合成后的出射准直光1进行第一次反射，形成第一反射光2至第二反射镜40；第二反射镜40对第一反射光2进行第二次反射，形成位移后光线3至光口组件20；光口组件20将位移后光线3汇集到光纤内。

具体地，第一反射镜30具有第一反射面，第一反射面与波分组件60合成的出射准直光1之间具备第一夹角，以使出射准直光1被第一次反射，形成第一反射光2至第二反射镜40。

第二反射镜40具有第二反射面，第二反射面与第一反射镜30反射形成的第一反射光2之间具有第二夹角，以使第一反射光2被第二反射镜反射，形成位移后光线3至光口组件20。

第一反射面与第二反射面相对。优选地，第一反射镜30与第二反射镜40平行。第一夹角和第二夹角的范围为35°-55°，优选地，第一夹角和第二夹角为45度。

第一反射面与第二反射面上镀制有高反膜。高反膜又叫高反射膜，在光学薄膜中，它是把入射光能量大部分或几乎全部反射回去的光学元件。

本发明采用的反射原理是采用镀膜工艺实现的，反射镜在很大角度范围内可以保证很高的反射效率，经多次试验发现，本发明采用在第一反射面和第二反射面镀制高反膜，可以使得入射角度调节角度可达到10度以上。而现有技术中基于全反射原理的位移棱镜，是在特定角度下才能发生全发射，对于光线入射角度和平行度要求比较高，偏转角度只有2度左右的调节范围。

本发明为了实现光线在X方向和Y方向均有位移，本发明将第一反射镜30和第二反射镜40做了适当的倾斜设计。

具体地，第一反射镜30是倾斜于图5中平面，即出射准直光1与第一反射镜30具备两个方向的夹角。这样出射准直光1将在X和Y方向上均有位移。其中，图为XZ平面，垂直于图5中方向为Y方向。

由于第一反射镜30和第二反射镜40是平行的，第二反射镜40相当于图2中平面也是倾斜的。

可以理解为，与出射准直光1垂直的平面，与第一反射镜30具有第三夹角。参考图4-5，与出射准直光1垂直的平面为管壳10中的立板11，立板11与光口组件20的轴线垂直，立板11与第一反射镜30具有第三夹角，第一反射镜相对于立板是倾斜的。，光口组件20为圆筒状，光口组件20具有轴线，光口组件20的轴线与第一反射镜30所在的平面之间具备第四夹角，第一反射镜30相对于光口组件20的轴线是倾斜的。

优选地，第三夹角为12度，本发明经多次试验发现，将第三夹角设计为12度，可以实现光路偏转在X和Y方向上均有位移，且具备良好的耦合效率。

为方便理解，本发明对光学一体化组件进行展开描述。

管壳10包括连接光口组件20的连接部、及容纳波分组件60、第一反射镜30、第二反射镜40的容纳部。容纳部中安装有支架50，第二反射镜40通过支架50安装在管壳10上。

连接部为一立板11，立板11设有连接孔，光口组件20与连接孔配合形成固定结构。具体地，光口组件20通过激光镭射焊接或胶水粘结与立板11连接，光口组件20的外形按照可插拔模块行业规范的标准外形尺寸设计。光口组件完成的功能是将平行光(准直光)汇集到光纤内，并形成标准接口与外部的连接器形成对接关系，保证光路正常接续。

波分组件使用胶水固定在管壳10的容纳部内。第二反射镜40与支架50用胶水粘接，支架与管壳既可用激光镭射焊接，亦可用胶水粘接。支架与管壳的连接，通过观测耦合效率或者光斑位置最佳的时候，固定支架与管壳的相对位置和角度。

第一反射镜30与管壳10直接用胶水粘结。

立板11与光口组件20的轴线垂直，立板11与第一反射镜30具有第三夹角，第一反射镜30相对于立板11是倾斜的，以使波分组件60后的出射准直光1与第一反射镜30具有两个平面方向的夹角。

光口组件20为圆筒状，光口组件20具有轴线，光口组件20的轴线与第一反射镜30所在的平面之间具备第四夹角，第一反射镜30相对于光口组件20的轴线是倾斜的。

本发明通过将第一反射镜30和第二反射镜40做了适当的倾斜设计，实现光线在X方向和Y方向均有位移，替代了常规现有方案中位移棱镜和底座。且可通过支架与管壳相互之间的位置关系的调节，实现对出射光线的位置和角度纠正，以达到最好的耦合效率。

在其中一实施例中，波分组件60包括玻璃块和四个滤光片，参考图6，玻璃块的左侧镀制增反膜和增透膜，在玻璃块的右侧安装四个滤光片。具体地，在在玻璃块的光线入射方向上粘结四个滤光片，四个滤光片能够透过不同波长的光线，在玻璃块的上与前三个滤光片对应的面上镀制高反膜，在玻璃块的上与最后一个滤光片对应的面上镀制增反膜，以实现光线的合波。

在另一实施例中，波分组件60包括四个滤光片，四个滤光片通过光学匹配胶粘结，取代上述中的玻璃块。其中，光学匹配胶的折射率与相邻的滤光片的折射率近似。

具体地，波分组件60包括第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片及第四滤光片。第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片及第四滤光片为相同大小的平行四边形结构。第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片及第四滤光片按顺序排列形成平行四边形结构。第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片及第四滤光片可透过不同波长的光线。

第一滤光片设有第一镀膜面与第二镀膜面，第二滤光片、第三滤光片及第四滤光片均设有第三镀膜面与第四镀膜面。在第一镀膜面上镀制有增透膜，在第二镀膜面上镀制有第一个膜。在第三镀膜面上镀制有高反膜，在第二滤光片、第三滤光片及第四滤光片的第四镀膜面上分别镀制有第二个WDM膜、第三个WDM膜、第四个WDM膜。其中，WDM膜为波分复用膜或波分复用涂层，每个WDM膜制备成透过一定波长的光且反射未被投射的光。可以理解为第一滤光片为最后一个滤光片，不同波长的光线从第一滤光片汇合出射。

第一个WDM膜、第二个WDM膜、第三个WDM膜、第四个WDM膜透过的光线的波长不同。

在相邻的两个滤光片之间涂抹光学匹配胶，且光学匹配胶的折射率与相邻两个滤光片的其中之一的折射率呈线性相关。位于相邻两个滤光片之间涂抹光学匹配胶不仅使位于相邻两个滤光片之间牢固粘结，同时使得光线以最小损耗穿越相邻两个滤光片之间的交界面。

入射光线先从四个滤光片入射，不同波长光线经不断折返从第一滤光片合波出射。该实施例取消了传统的玻璃块的存在，减少了部分数量；滤光片本身参与了光线的折射和反射，使得滤光片设计尺寸得以扩大，降低了产品小型化过程中对滤光片的尺寸限制。且滤光片本身具有分光功能，提高了整个波分组件的分波精度，且本发明中的滤光片替代了原有的玻璃块，缩小了整个波分组件的体积，可以实现更小光线间距的分波。

相比现有技术，本发明提供的一种光学一体化组件，可以将不同波长的准直光束从波分组件60平行射入，通过在波分组件60中的多次折返，合成一路准直光，合成的出射准直光1从波分组件60出射，出射准直光1随后入射到倾斜放置的第一反射镜30，经第一反射镜30的反射，光线折返入射到第二反射镜40，经第二反射镜40入射到光口组件20中。相对于传统的位移棱镜的方案，本发明只需要两个抛光面，即第一反射面和第二反射面，反射镜的其他面不需要抛光，节省了工艺步骤。

本发明反射镜的反射原理是采用镀膜工艺实现的，位移棱镜是基于全反射原理。全反射要求在特定的角度下才能发生，对于光线的入射角度和平行度要求比较高，如果装配工艺和平行度较差会破坏全反射的发生。而对于反射镜，在很大角度范围内可以保证很高的反射效率，入射角度调节角度可达到10度以上。

本发明中的第一反射镜30和第二反射镜40相对管壳中的立板做适当的倾斜设计，光路偏转可同时在X和Y方向均有位移，替代了常规现有技术中位移棱镜和底座的功能。且可通过支架与管壳相互之间的位置关系的调节，实现对出射光线的位置和角度纠正，以达到最好的耦合效率。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种光学一体化组件，其特征在于，包括：

波分组件，所述波分组件将入射的多路不同波长的光束合成一路出射准直光；

第一反射镜，所述第一反射镜对合成后的出射准直光进行第一次反射，形成第一反射光至第二反射镜；

第二反射镜，所述第二反射镜对所述第一反射光进行第二次反射，形成位移后光线至光口组件；

光口组件，所述光口组件将所述位移后光线汇集到光纤内。

2.如权利要求1所述的光学一体化组件，其特征在于，所述第一反射镜具有第一反射面，所述第一反射面与所述波分组件合成的出射准直光之间具备第一夹角，以使出射准直光被第一次反射至所述第二反射镜。

3.如权利要求2所述的光学一体化组件，其特征在于，所述第二反射镜具有第二反射面，所述第二反射面与所述第一反射镜反射形成的第一反射光之间具有第二夹角，以使所述第一反射光被所述第二反射镜反射。

4.如权利要求3所述的光学一体化组件，其特征在于，所述第一反射面与所述第二反射面相对。

5.如权利要求1所述的光学一体化组件，其特征在于，所述第一反射镜与所述第二反射镜平行。

6.如权利要求1所述的光学一体化组件，其特征在于，所述光学一体化组件还包括管壳，所述管壳包括连接所述光口组件的连接部、及容纳所述波分组件、所述第一反射镜、所述第二反射镜的容纳部；所述容纳部中安装有支架，所述第二反射镜通过所述支架安装在所述管壳上。

7.如权利要求6所述的光学一体化组件，其特征在于，所述连接部为一立板，所述立板设有连接孔，所述光口组件与所述连接孔配合形成固定结构。

8.如权利要求7所述的光学一体化组件，其特征在于，所述立板与所述光口组件的轴线垂直，所述立板与所述第一反射镜具有第三夹角，所述第一反射镜相对于所述立板是倾斜的。

9.如权利要求5所述的光学一体化组件，其特征在于，所述光口组件为圆筒状，所述光口组件具有轴线，所述光口组件的轴线与所述第一反射镜所在的平面之间具备第四夹角，所述第一反射镜相对于所述光口组件的轴线是倾斜的。

10.如权利要求4所述的光学一体化组件，其特征在于，所述第一反射面与所述第二反射面上镀制有高反膜。

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