TWI230802B - Back facet wavelength locker tuning and assembly method - Google Patents

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TWI230802B
TWI230802B TW092127327A TW92127327A TWI230802B TW I230802 B TWI230802 B TW I230802B TW 092127327 A TW092127327 A TW 092127327A TW 92127327 A TW92127327 A TW 92127327A TW I230802 B TWI230802 B TW I230802B
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Description

Ϊ230802 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之諸實施例係關於波長鎖閉器，詳言之，係關於 用於調諧波長鎖閉器之配置和方法。 【先前技術】 分波多工（WDM)係一種在相同光纖中同時傳輸多通道資 料之技術。在一發射器端，針對每一通道採用具有不同波 長或顏色（根據需要）之光來調變不同資料通道。在此方式， 該光纖可同時運送多個通道。在一接收端，在解調之前， 採用合適之，波長濾光技術，較容易分離此等多工通道。 在一光纖中傳輸更大量之資料之需求導致所謂高密度分 波多工(DWDM)。高密度分波多工涉及將附加之通道包裝成 -既定頻寬間距。在高密度分波多工系統中相鄰通道之間 之該結果更窄之間距要求該傳輸雷射二極體之精確波長精 確性。 不幸地，隨著雷射二極體老化’已知經過約15年後會呈 現出一波長漂移，而偏離其設定頻率高達〇15奈米。在一 高密度分波多工系統中，因爲一既定通道會漂移且干擾相 鄰通道而導致串擾’所以此波長漂移係不允許。因此，大 多數雷射發射器採用在本領域中通f稱爲—波長鎖閉哭之 物，來測量相對於設定頻率之漂移頻率。可將此資訊:饋 至-控制器’ &而可調節該雷射二極體之不同參數，例如 溫度或驅動電流’以補償老化效應，並保持該二極體雷射 器以設定頻率運作。大多數具有—整合式波長鎖閉器之雷
O:\88\88461.DOC -6 - 1230802 、射器採用一標準具或薄膜濾光器來測量雷射波長變 爲了精峰工作，藉由精確對準所監視之準直光束來調 諧該鎖閉器極爲舌φ ^ ^ , 、 爲重要。一種典型波長鎖閉器要求該標準具 與準直光束定位精確度較佳在仏0.5度以内。 【發明内容】 *波長鎖閉器監視一雷射器之光束由於老化而出現之波長 你移’該7皮長鎖閉器可調諧以調節所屬各種光學組件之間 的製4錯位。可藉由採用一彎曲部件來調節一準直鏡之位 置而實現調諧。調節該透鏡位置可改變—所監視之光束相 對：-固定.據光器和積測器之入射角，且可避免旋轉該濾 光器和偵測器以達成該相同結果之艱難製造任務。 【實施方式】 現在明參考圖式，具體見圖丨，本發明一實施例顯示一具 有一近似平面基板2之一波長鎖閉器組件，該基板上具有二 定位底板4。第-制器卿第二彳貞測器似職著於該底 板4。-雷射器14産生一以一設定頻率或波長爲中心之雷射 光束。該雷射器14從一前端小平面16與一後端小平面^皆 可發出一光束。用於載送該資料通道之實際調變光産生自 該前端小平面16,其連接至一光纖2〇。產生自該後端小平 面18之光束22係用於監視目的。一透鏡28(例如一漸變折射 率（GRIN)透鏡）係用於使該光束22準直。 當將各種裝置實際附著於該定位底板4時，此等組件需要 精確對準’並且在製造期間面臨許多難題。在高性能光電 組件中，例如此等組件，利用底板高度控制和二維拾取組
O:\88\88461.DOC 1230802 合不能達到關鍵光元件所要求之精確放置。 因此如圖所示，採用一允許小量垂直調節之小型彎曲部 件30來安裝該光纖20。在一實施例中，該彎曲部件3〇係由 薄彈百鋼製成，其被姓刻或衝壓，然後壓成彎曲狀。該彎 曲部件30可包括兩個或兩個以上支架32,其安置於該基板 表面或定位底板4之上。在一實施例中，該等支架藉由一支 撐或夾緊該光纖20之橋34連結。當該橋34於y方向平移時， 相對之支架3 2在相對之X方向被有彈性地拉長。 可將該彎曲部件30設計成自然或非彎曲狀態，附著於該 橋之该光組并的光軸放置略高於該組件之光平面。藉由向 該彎··曲部件30施壓，從而降低該橋34之高度，而得以最終 調節該高度。在平行於該基板平面之平面中拉動該彎曲部 件30而校正該側部位置。當達到足夠之對準時，該等支架 32係永久附著於該底板4或基板2。可藉由例如雷射熔接、 焊接或黏著結合實現該附著。 在該彎曲部件設計之另一改善中，該彎曲部件30具有兩 個以上支架。在粗略光對準之後，該第一對支架附著於該 框架。然後利用該等兩個第一支架附著後之剩餘伸縮性對 該彎曲部件精細對準。t制最錄置時，將該等剩餘支 架附著。在美國專利6,207,950和6,227,724中描述有不同之 彎曲部件設計。 仍然參考圖1，在操作中，自透鏡28發出一準直光束22 然後2到一分光鏡24,而將該光束22分裂成兩個附加之另 束。第一光束呈現出以一垂直於該初始光束22之角度及
O:\88\88461.DOC 1230802 射。此反射光束通過一標準具（濾、光器）26，然後到達該第一 偵測器10。策二光束直接通過該分光鏡24，並到達該第二 偵測器12上。 才κ穿S “準具2 6之该光束部分係該光束功率和該光束波 長之一函數。直接通過該分光鏡24到達該第二偵測器12之 該光束部分係該光束之功率之函數。因此，藉由將該等兩 個光束分量相減，就可確定當前輸出之光束波長，並且比 較光束波長與設定頻率，以確定該雷射器輸出之任何漂移。 圖2顯示一根據本發明之一實施例之該波長鎖閉器之簡 化方塊圖。，如熟悉此項技術者所理解，此種波長鎖閉器對 該準直光束22之對準非常敏感，並引發許多封裝問題。一 標準具26對該光束在標準具上之入射角之回應係： v = -l〇. cos(竺） η 其中： v係峰值傳輸頻移； V〇係在法向入射之峰值頻率； Θ係在空氣中之入射角；以及 η係該標準具之折射率（例如，對於石英，在155〇奈米時 η=1·44)。 如圖2顯示，當該角度0顯示爲〇時，V = ν〇，因爲當0爲 0呀以上等式之餘弦除數係爲丨。如虛線3丨所示，對〇度入射 角之任何偏差將使該標準具之回應偏斜，並且該輸出波形 被異相移位。
O:\88\8846l.DOC 1230802 參考圖3 ’其顯示分別輸出自偵測器10和12之電流n*I2 相對於該雷射—光束頻率（即丨/波長）之曲線圖。如圖所示，偵 測裔10之輸出（I1)包括一頻率分量和一功率分量。來自偵測 器12之輸出（12)包括該雷射器輸出光束功率分量，且因此顯 示爲一水平線。來自偵測器1 〇之輸出I i同時包括一功率分 量和一波長分量，且因此顯示爲在沿該y軸之正方向上移位 之波形。 在操作中，該波長鎖閉器監視波長或頻率之變化。但是， 如圖3所示’當所監視之通道落入該頻率波形之一波峰或一 波谷時，則嗜時候難以監視波長或頻率之變化。因此，例 如 § 監視國際電信聯盟（Internati〇nal Telec〇mmunicati〇n Union，ITU)通道八時，如果該入射角0係處於當該輸出波 形II係爲一峰值之點時，因爲斜率為dI/dv==〇，所以難於監 視。因此，爲更精確監視該頻率，需要調諧該入射角Θ以 將該波形之相位從n改變至n，。此允許該波長鎖閉器監視 該波形33之一更合適部分，其中可更容易偵測dl/dv之小變 化’並提供一更精確之讀數。 但是，如® 4所說明，只保證在入射角之一極小變化。圖 4顯示頻移對該光束入射角之—曲線圖。當該入射角6係〇 度時’該頻移係0。如纟此實例中進一步所說明，由該雷射 器14當前輸出之所測量波長對該入射角非常敏感。^所 不入射角之一小於1度之漂移會導致一 10GHz測量頻移。 此偏斜在本質上係指數增長，當該標準具％和债測 該準直光束旋韓" 對 疋轉2度之小角度時，將導致一測量頻移大於
O:\88\88461.DOC 1230802 50GHz 〇如在熟悉此項技術者所理解，如圖3顯示，爲使該 波形II移位至—11，，只需要使入射角有微小變化。 改變該入射角0之一種方法係藉由控制該標準具26和偵 測器10相對於該準直光束之旋轉。換言之，當在製造過程 中安裝此等元件時，必須小心確保元件之定位促使該角度 從零精確旋轉至該所需要角度（即，促使反射自該分光鏡以 之光束部分從該法向略微旋轉至該標準具26和偵測器 10)。但是，在實務中此有時難於實現，並且在不同組件相 對於該基板固定到位後，可能需要該波長鎖閉器組之某些 精細調揩。， 根據本發明之一實施例，已經發現不用旋轉該偵測器10 和標準具26，藉由調節該彎曲部件36之位置，從而調節該 透鏡28之位置（即，在該父和/或乂_方向），就能夠簡單實現對 該波長鎖閉器之精細調譜。換言<，相對於該基板2上下且 左右平移該透鏡28的效果相同於相對於反射自該分光鏡％ 之光束旋轉該摘測器10和標準具26且以此方式改變入射角 的^果。但是，不同於需要額外機制組件來旋轉該债測器 矛才不準具’藉由使用已開發之彎曲接合機械裝置就可實現 對入射角之精細調諧。 、 再參考圖1、圖4或圖5之任一圖式，在本發明之—實施例 中才木用-透鏡支座36以允許該透鏡在該X或丫方向上容易 調節1在Γ實施例中’該透鏡支座包括一彎曲部件36。正 :第弓曲。IM牛30用於安裝該光纖20，一透鏡彎曲部件 36係用於相對於該基板2安裝該透鏡28。
O:\88\88461.DOC -11 - 1230802 圖5顯示面對該透鏡28之一正面圖。如前所述，可將該透 鏡彎曲部件3—6設計成自然或非彎曲狀態，安裝於其中之該 透鏡28的光軸位置略高於該組件之該光平面。藉由對該彎 曲部件36施壓，從而降低該透鏡28之高度，而得以最終調 節該高度。藉由在X方向平移該等彎曲部件之支架38，可實 現該透鏡28之側向定位。當達到足夠之對準時，將該等支 架38永久附著於該底板或基板2(在圖5中沒有顯示在此情 形下，當入射角θ(在由該分光鏡24反射之光束與該標準具 26和偵測器1〇之間）移位至一如圖3所示之所需要位置，可 達到對準。;可藉由例如雷射熔接、焊接、黏著結合或其他 合適之方法附著。 八 者f本份說明書中已具體圖解說明及/或描述本發明之諸 貝細例。但是’應理解在*f離本發明範圍所要求精神 辄圍條件下，上述講解和隨附申請專利範圍涵蓋有 之修改和變化。 天巧 【圖式簡單說明】 下列係該等附圖之簡述，整份 元件： τ々曰Ν数子表不相同 圖1係一種根據本發明一實 ^ ^ π訑例之波長鎖閉器之平而θ 圖2係圖1所示之爷 圖； ^ 又。亥波長鎖閉态之簡化方塊圖； Θ係^亥波長鎖閉器谓測器之輸出電 線圖； 1町於頸率之曲 上之光束入射角之 圖4係峰值傳輸頻率相對於在標準具 曲線圖；以及
O:\88\88461.DOC -12- 1230802 圖5係一種用於調節一準直鏡之高度之彎曲部件之方塊 圖。 一 【圖式代表符號說明】 2 基板 4 底板 10 第一偵測器 12 第二偵測器 14 雷射器 16 前端小平面 18 後端小平面 20 光纖 22 準直光束 24 分光鏡 26標準具（濾光器） 28 透鏡 3 0 小型彎曲部件 32 支架 34橋 3 6 彎曲部件 31 虛線 33 波形 38 支架 11 偵測器10之輸出 ΙΓ改變相位之偵測器10之輸出 O:\88\88461.DOC -13- 1230802 12 偵測器12之輸出 X 方向 — Y 方向 O:\88\88461.DOC -14-

Claims (1)

1230802 拾、申請專利範園： 1. ^種波長i貞閉器，包括·· 二第叫貞測器’用於偵測一所監視之光束； 第-债測益’用於偵測該所監視之光束從該第—读 測之偏移； ' 一透鏡；以及 一透鏡支座，用以往相對於該所監視光束之-光軸之 X和y方向之至少一方向平移該透鏡，以改變在該所監視 光束與該第一偵測器之間之一入射角。 2. 如申印專利範圍第丨項之波長鎖閉器，其中該透鏡支座 係一彎曲部件。 3·如申睛專利範圍第2項之波長鎖閉器，其中該彎曲部件 包括藉由一橋連接之至少一對支架。 4.如申請專利範圍第3項之波長鎖閉器，其中該等支架係 有彈性。 5·如申請專利範圍第丨項之光學裝置，其進一步包括： 一分光鏡，用於將來自該透鏡之準直光束分裂爲一第 一光束和一第二光束； 一濾光器，用於濾光處理該第一光束； 該第一偵測器，用於接收該濾光之第一光束；以及 该第二偵測器，用於接收該第二光束，其中介於該第 光束與該渡光器及該第一偵測器之間之該入射角係 该透鏡在X和y方向之至少一方向的位置函數。 6· 一種波長鎖閉器裝置，包括： °^8\88461.D〇c 1230802 一透鏡，用於使一光束準直； 一分光—鏡，用於將該準直光束分裂爲一第一光束和一 第二光束； 一濾光器，用於渡光處理該第一光束； 該第一偵測器，用於接收該濾光之第一光束； 該第二偵測器，用於接收該第二光束；以及 一可調節透鏡支座，用於調節該透鏡之位置以改變在 該第一光束與該第一偵測器之間之一入射角。 7. 如申請專利範圍第6項之波長鎖閉器裝置，其中該可調 節透鏡支座包括一彎曲部件。 8. 如申請專利範圍第7項之波長鎖閉器裝置，《中該彎曲 部件包括藉由一橋連接之至少一對支架。 9·如申請專利範圍第8項之波長鎖閉器裝置，其中該等支 架係有彈性。 ' 10.如申請專利範圍第9項之波長鎖閉器裝置，其中在該X 方向固定該等支架促使在該y方向固定該透鏡。 U•一種調諧一波長鎖閉器之方法，其包括： 在一表面安裝複數個光學組件； 調節一透鏡相對該表面之一位置，以改變在一光束與 該等複數個光學組件中至少一光學組件之間的入射角二 12·如申請專利範圍第_之調諧一波長鎖閉器之方法，進 一步包括： 田達到一所需要入射角時於適當位置鎖閉該透鏡。 13·—種用於調諧—光學裝置之方法，包括·· O:\88\88461.DOC 1230802 利用一透鏡使一光束準直； 將該準-直光束分裂爲一第一光束和一第二光束； 濾光處理該第一光束，· 利用一第一偵測器接收該濾光之第一光束； 利用一第二偵測器接收該第二光束；以及 調節該透鏡之垂直與水平位置之至少一位置，以改變 在該第一光束與該第一偵測器之間之該入射角。 14. 15. 16. 17. 18. 如申請專利範圍第13項之調諧一光學裝置之方法，進一 步包括將該透鏡放置於一彎曲部件上。 如申請專利範圍第14項之調諧一光學裝置之方法，進一 步包括當獲得一所需要入射角時於適當位置鎖閉該彎 曲部件。 如申請專利範圍第15項之調諧一光學裝置之方法，其中 該鎖閉包括採用熔接、焊接和黏著結合之一方式將該彎 曲部件於適當位置固定。 一種波長鎖閉器，包括： 一第一偵測器，其固定於對準一第一軸之一表面； 一分光鏡，用於分裂一介於該第一軸與一大體上垂直 軸之間的光束； 一濾光，其對齊一第二偵測器，該第二偵測器固定 於對準該垂直軸大體上之該表面；以及 一透鏡，可沿該第一軸來調節該透鏡，可調節在該光 束與該濾光器及該第二偵測器之間之一入射角。 如申請專利範圍第17項之波長鎖閉器，進一步包括： O:\88\88461.DOC !23〇8〇2 考曲卩件’用以將該透鏡安裝於該表面，該彎曲部 件可相對於該表面在X或y方向移動。 19·如申睛專利範圍第18項之波長鎖閉器，其中當獲得一所 需要入射角時於適當位置鎖閉該彎曲部件。 •如申請專利範圍第19項之波長鎖閉器，其中藉由熔接、 焊接和黏著之一方式將該彎曲部件鎖閉於適當位置。 21· 一種波長鎖閉器，包括： 一第一偵測器，其被定位以接收一所監視光束之一第 一部分； 弟一偵’則器，其被定位以接收該所監視光束之一第 二部分； 一透鏡；以及 一透鏡支座，用以在X*y方向之至少一方向平移該透 鏡，以改變在該所監視光束之該第一部分與該第一偵測 器之間之一入射角。 22.如申請專利範圍第以項之波長鎖閉器，其中該透鏡支座 係一彎曲部件。 ，其中該彎曲部件 ’其中該等支架係 23·如申請專利範圍第22項之波長鎖閉器 包括藉由一橋連接之至少一對支架。 4·如申明專利範圍第23項之波長鎖閉器 有彈性。 25·如申請專利範圍第21項之光學裝置，進一步包括： 一一分光鏡，其被定位以將該所監視光束從該透鏡分裂 爲該所監視光束之該第一部分和該所監視光束之該第 O:\88\88461.DOC 1230802 二部分；以及 一濾光ϋ，用以濾光處理該所監視光束之該第一部 分0 O:\88\88461.DOC
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