CN2544473Y - 光收发模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所公开的光收发模块是将激光光源产生器，光检测器以及衍射光栅组合在一起；其中的衍射光栅针对二种不同波长的激光束提供不同的衍射能阶与衍射角，分别将激光光源产生器的激光束耦合入光纤，以及将来自于光纤的另一波长的光信号衍射至光检测器，通过衍射光栅的设计，可以提高光纤耦合效率以及精简光收发模块的体积。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光收发模块，特别涉及一种将衍射光栅应用于波分复用的光纤通讯系统的双向光收发模块。
背景技术
目前在光纤通讯系统中的波分复用(Wavelength DivisionMultiplexing：WDM)结构中，由于通讯光纤的物理限制，光信号在光纤内的工作波长大多为1310～1550nm，并且是使用单模光纤来传输光信号，至于光收发模块则是在光纤通讯系统中承担着发射光信号与接收光信号的功能。
已知的光收发模块如图1所示，主要是利用一分波器10(如截止滤光片Edge Filter)将不同波长的发射光路与接收光路分开。激光二极管11发出的激光束沿着发射光路经过一圆球透镜12之后，先经过分波器10再经由一渐变折射率透镜13耦合入光纤14中，至于来自于光纤14的入射光信号则会被分波器10反射而沿着接收光路抵达光检测器15。这种使用圆球透镜12与渐变折射率透镜13的光收发模块，其中由激光二极管11发出的激光束经耦合入光纤14的耦合效率大约只有40％。而类似的技术也可见于美国专利第5,487,124号“BIDIRECTIONAL WAVELENGTH DIVISIONMULTIPLEX TRANSCEIVER MODULE”(双向波分复用收发模块)所揭露。
另外在美国专利第5,838,859号的“BIDIRECTIONAL OPTICALTRANSCEIVER ASSEMBLY”(双向光收发器装置)中，则是公开了一种利用非球面透镜来增加其耦合效率的技术。
由以上的已知技术可以发现除了激光束的耦合效率仍然不佳之外，利用分波器将不同波长的发射光路与接收光路分开，也将使得光收发模块需要较大的体积。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种耦合效率较佳的光收发模块。
本实用新型的另一目的是提供一种可以精简体积的光收发模块。
为实现上述目的，本实用新型提供一种用于光纤通讯系统中的光收发模块，包括：
一光源产生器；
一检测器；和
一衍射光栅，该衍射光栅具有不同的衍射能阶和衍射角，所述光源产生器输出的第一波长的光束经所述衍射光栅耦合入光纤中，来自该光纤的第二波长的光束经所述衍射光栅衍射至所述检测器中。
如上所述的光收发模块，还包括一耦合透镜，位于所述光源产生器的发射光路上，所述光源产生器所发出的光束经所述耦合透镜转换为平行光。
如上所述的光收发模块，其中所述耦合透镜是一种非球面准直透镜。
如上所述的光收发模块，其中所述衍射光栅配置在所述耦合透镜的输出光轴处。
如上所述的光收发模块，其中所述检测器与所述光源产生器位于所述耦合透镜的同一侧。
如上所述的光收发模块，其中所述衍射光栅直接成形于所述耦合透镜的出射面或入射面。
如上所述的光收发模块，其中所述衍射光栅以蚀刻或全像技术成形于所述耦合透镜上。
如上所述的光收发模块，其中所述光源产生器为激光二极管。
如上所述的光收发模块，其中所述检测器为一光电二极管。
如上所述的光收发模块，其中所述光源产生器所发出的光束由零阶衍射耦合入光纤，来自该光纤的第二波长的光束由一阶衍射到所述检测器。
如上所述的光收发模块，其中所述衍射光栅为波导型反射式衍射光栅。
如上所述的光收发模块，其中所述光源产生器设在所述波导型反射式衍射光栅的椭圆的第二焦点处，所述波导型反射式衍射光栅的椭圆的第一焦点处设有一光纤连接端口与光纤耦合。
如上所述的光收发模块，其中所述检测器设在所述波导型反射式衍射光栅的椭圆的第二焦点处，所述波导型反射式衍射光栅的椭圆的第一焦点处设有一光纤连接端口与光纤耦合。
本实用新型的有益效果是，利用一衍射光栅将激光光源产生器所发出的激光束耦合入光纤，进而改善以往耦合效率不佳的问题；本实用新型所设计的衍射光栅可针对不同波长的激光束提供不同的衍射能阶与衍射角，例如：让激光光源产生器所产生的激光束大部份集中在零阶衍射(此时的衍射角等于入射角)，并且通过衍射光栅耦合入光纤，反之，来自于光纤的另一波长的光信号则集中于一阶衍射(此时的衍射角大于入射角，且衍射角的正弦值比入射角的正弦值多出相当于入射波长与衍射周期的比值的大小)，并且在通过衍射光栅之后以不同的衍射角射入光检测器，这种设计可以让激光光源产生器与光检测器被配置在衍射光栅的同一侧，以达到精简光收发模块的体积的功效。
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
图1为已知光收发模块的构造图。
图2为本实用新型第一实施例的光学结构图。
图3为本实用新型第二实施例的光学结构图。
图4为本实用新型第三实施例的光学结构图。
图5为第三实施例中光纤连接端口与激光光源产生器的配置关系图。
图6是图5的另一实施例，为显示光纤连接端口与光检测器的配置关系图。
具体实施方式
本实用新型所公开的光收发模块可以通过以下所述的几种较佳实施加以实现。
如图2所示，为本实用新型的第一较佳实施例。光收发模块主要包括激光光源产生器20，非球面准直透镜30，光检测器40和衍射光栅50。
该激光光源产生器20，为激光二极管(laser diode，LD)，用以输出某一波长的光信号。
该非球面准直透镜30(aspherical collimating lens)，位于激光光源产生器20的发射光路上，用以将激光光源产生器20发出的激光束转换为平行光。
该光检测器40(photo detector，PD)，与激光光源产生器20位于非球面准直透镜30的同一侧，用以将来自光纤60的输入光信号转换为电信号。
该衍射光栅(diffraction grating)50，配置在非球面准直透镜30的输出光轴处，具有两个不同的衍射能阶与衍射角，用以分别将激光光源产生器20发出的激光束耦合入光纤60，以及将来自于光纤60的另一波长的光信号衍射至光检测器40。
其中该衍射光栅50可以利用蚀刻或是全像技术制出所需的衍射图样，使得来自激光光源产生器20而波长为1310nm或是1550nm的激光束，在通过衍射光栅50后的能量集中在零阶衍射(zero-order)，反之来自光纤60的另一波长为1550nm或是1310nm的光信号，在通过衍射光栅50后的能量集中在一阶衍射(first-order)，并且以不同的衍射角射入光检测器40。因为一阶衍射和零阶衍射间会有衍射角的差别，所以光检测器会斜置于一边。
如图3所示，为本实用新型的第二较佳实施例，其中的光学组件仍然以第一较佳实施例的构造为基础，不同的是将衍射光栅50a直接成形于耦合透镜30a的出射面或是入射面，而形成一种复合式透镜，其可同时将激光二极管所发出的激光束耦合进入光纤60以及将光纤传入的光信号聚焦至斜置的光检测器40，这种耦合透镜30a可以是上述的非球面准直透镜30或是其类似者。通过这种设计可以减少组件的数目，进而简化了流程。
如图4所示，为本实用新型的第三较佳实施例，其将前述实施例中的衍射光栅50改以波导型反射式衍射光栅70。使用这种波导型反射式衍射光栅70将会使光收发模块的发射光路与接收光路不同于上述的二种实施例。
以图4的配置为例，波导型反射式衍射光栅70采用椭圆表面的设计，激光光源产生器20，光检测器40以及光纤60的连接端口61都设在面对波导型反射式衍射光栅70的同一侧，这样可以减少光收发模块的体积。激光光源产生器20发出波长为1550nm的激光束在经过波导型反射式衍射光栅70反射衍射之后，将从连接端口61耦合入光纤60，反之来自于光纤60的连接端口61进入的另一波长为1330nm的光信号，在经过波导型反射式衍射光栅70反射衍射之后，将沿着另一衍射能阶的衍射角度射入光检测器40。
而可行的方式是使激光光源产生器20发出的激光束在经过波导型反射式衍射光栅70反射之后，集中于零阶衍射，而来自光纤60的连接端口61的光信号在经过波导型反射式衍射光栅70反射之后，集中于一阶衍射而以不同的衍射角度射入光检测器40。较佳的配置位置则是例如将光纤60的连接端口61设在波导型反射式衍射光栅70的椭圆的第一焦点71处，如图5所示，激光光源产生器20则设在椭圆的第二焦点72处。
与前述的两种较佳实施例相比，采用第三较佳实施例的设计，在激光光源产生器20与光检测器40的位置互换时，如图6所示，也不需改变波导型反射式衍射光栅70的设置，即可达到相仿的效果。反之，前述的两种较佳实施例则需要变更衍射光栅50和50a的衍射能阶和衍射角度。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应以后附的权利要求书界定的范围为准，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的些许变动，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种用于光纤通讯系统中的光收发模块，其特征在于包括：
一光源产生器；
一检测器；和
一衍射光栅，该衍射光栅具有不同的衍射能阶和衍射角，所述光源产生器输出的第一波长的光束经所述衍射光栅耦合入光纤中，来自该光纤的第二波长的光束经所述衍射光栅衍射至所述检测器中。
2.如权利要求1所述的光收发模块，其特征在于还包括一耦合透镜，位于所述光源产生器的发射光路上，所述光源产生器所发出的光束经所述耦合透镜转换为平行光。
3.如权利要求2所述的光收发模块，其特征在于所述耦合透镜是一种非球面准直透镜。
4.如权利要求2所述的光收发模块，其特征在于所述衍射光栅配置在所述耦合透镜的输出光轴处。
5.如权利要求2所述的光收发模块，其特征在于所述检测器与所述光源产生器位于所述耦合透镜的同一侧。
6.如权利要求2所述的光收发模块，其特征在于所述衍射光栅直接成形于所述耦合透镜的出射面或入射面。
7.如权利要求6所述的光收发模块，其特征在于所述衍射光栅以蚀刻或全像技术成形于所述耦合透镜上。
8.如权利要求1或2所述的光收发模块，其特征在于所述光源产生器为激光二极管。
9.如权利要求1或2所述的光收发模块，其特征在于所述检测器为一光电二极管。
10.如权利要求1或2所述的光收发模块，其特征在于所述光源产生器所发出的光束由零阶衍射耦合入光纤，来自该光纤的第二波长的光束由一阶衍射到所述检测器。
11.如权利要求1或2所述的光收发模块，其特征在于所述衍射光栅为波导型反射式衍射光栅。
12.如权利要求11所述的光收发模块，其特征在于所述光源产生器设在所述波导型反射式衍射光栅的椭圆的第二焦点处，所述波导型反射式衍射光栅的椭圆的第一焦点处设有一光纤连接端口与光纤耦合。
13.如权利要求11所述的光收发模块，其特征在于所述检测器设在所述波导型反射式衍射光栅的椭圆的第二焦点处，所述波导型反射式衍射光栅的椭圆的第一焦点处设有一光纤连接端口与光纤耦合。
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