具有多個信號通道的光發(fā)射器模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及一種配備有多個光源的光發(fā)射器模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]一種光發(fā)射器模塊，在安裝到光發(fā)射器模塊中的激光二極管(LD)與光纖充分對準(zhǔn)的情況下，從光發(fā)射器模塊輸出且通過與光發(fā)射器模塊耦合的光纖檢測到的光功率有時超出預(yù)設(shè)幅值。減小供應(yīng)給LD的偏壓電流從而降低光功率，LD的高頻性能因諧振頻率減小而降低。因此，通過使光纖偏離光纖和LD呈現(xiàn)最大耦合效率的位置(通常稱為散焦)，可以調(diào)節(jié)光纖與LD之間的耦合效率。
[0003]當(dāng)光發(fā)射器模塊配備有多個信道(或通道)且每個信道包括發(fā)射具有特定的且與其他波長不同的波長的光的LD時，這些多個光信號多路復(fù)用且與一個光纖耦合。當(dāng)對于一個信道或者在一個LD與光纖之間執(zhí)行上述散焦時，其他的LD或者其他LD與光纖之間的耦合效率不總能滿足所需規(guī)格。通常，通過光纖檢測到的且源自于其他LD的輸出功率超過預(yù)設(shè)限值或者變得不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請的一個方面涉及一種光發(fā)射器模塊，該光發(fā)射器模塊包括多個通道、聚光透鏡和光纖。每個通道均包括半導(dǎo)體激光二極管(LD)和調(diào)節(jié)透鏡。LD從其光發(fā)射點(diǎn)發(fā)射光信號。光信號具有與相應(yīng)通道對應(yīng)的波長。調(diào)節(jié)透鏡以分散方式傳遞從LD輸出的光信號。本申請的光發(fā)射器模塊的特征在于:相應(yīng)通道中的調(diào)節(jié)透鏡用于調(diào)節(jié)通過聚光透鏡與光纖親合的光功率。
[0005]本申請的另一方面涉及一種組裝光發(fā)射器模塊的方法，光發(fā)射器模塊包括多個通道，每個通道均包括發(fā)射光信號的激光二極管(LD)以及與LD光耦合的調(diào)節(jié)透鏡。該方法包括如下步驟:(a)將調(diào)節(jié)透鏡放置在穿過調(diào)節(jié)透鏡的光信號變成準(zhǔn)直光束的點(diǎn)處；以及(b)使調(diào)節(jié)透鏡朝向LD偏移，使得通過光纖檢測到的光信號變成預(yù)設(shè)幅值，光纖通過聚光透鏡與調(diào)節(jié)透鏡親合。
【附圖說明】
[0006]通過閱讀下面參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行的詳細(xì)說明，將能更好地理解前述的以及其他的目的、方面和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0007]圖1示出了根據(jù)本申請的光發(fā)射器模塊的內(nèi)部；
[0008]圖2是圖1所示的光發(fā)射器模塊的內(nèi)部的平面圖；
[0009]圖3示意性地示出了圖1所示的光發(fā)射器模塊的光耦合系統(tǒng)；
[0010]圖4A至4D說明了配備在圖1所示的光發(fā)射器模塊內(nèi)的透鏡的光學(xué)對準(zhǔn)；
[0011]圖5A和5B比較的是當(dāng)調(diào)節(jié)透鏡被設(shè)置為如圖5A所示更靠近預(yù)聚焦透鏡以及如圖5B所示更靠近聚光透鏡時的調(diào)節(jié)透鏡沿著與調(diào)節(jié)透鏡的光軸垂直的方向的對準(zhǔn)容差；
[0012]圖6示出了反向光相對于調(diào)節(jié)透鏡位置的表現(xiàn)；
[0013]圖7A至7C示意性地示出了預(yù)聚焦透鏡、調(diào)節(jié)透鏡、聚光透鏡和耦合光纖之間的位置關(guān)系;
[0014]圖8A和8B比較的是在調(diào)節(jié)透鏡被設(shè)置為如圖8A所示更靠近聚光透鏡和如圖8B所示更靠近預(yù)聚焦透鏡這兩種情況之間相對于溫度、跟蹤誤差的光耦合損耗；
[0015]圖9描述了根據(jù)常規(guī)技術(shù)的光輸出功率的調(diào)節(jié)；以及
[0016]圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的另一光學(xué)模塊的平面圖。
【具體實施方式】
[0017]接下來，將參考附圖描述本發(fā)明的一些實施例。在附圖的說明中，彼此相同或相似的標(biāo)記或符號指的是彼此相同或相似的元件，而不進(jìn)行重復(fù)說明。
[0018](第一實施例)
[0019]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的光發(fā)射器模塊的內(nèi)部，圖2是光發(fā)射器模塊的內(nèi)部的平面圖。如圖1和圖2所示，本實施例的光發(fā)射器模塊1設(shè)置有盒形的殼體2和筒狀的耦合部3。殼體2安裝有四個作為發(fā)光器件的LD 11a至lld、四個預(yù)聚焦透鏡12a至12d、分束器(BS) 13、四個調(diào)節(jié)透鏡14a至14d、兩個波分復(fù)用(WDM)濾波器15和16、反射鏡17、光隔離器18以及偏振光合束器(PBC) 19。因此，光發(fā)射器模塊1是一種多信道模塊，其包括四個LD 11a至lid、四個預(yù)聚焦透鏡12a至12d以及四個調(diào)節(jié)透鏡14a至14d。這些光學(xué)組件通過底座7被安裝到熱電冷卻器(TEC)8上。TEC 8可以控制LD 11a至lid的溫度，從而穩(wěn)定LD的發(fā)射波長。
[0020]預(yù)聚焦透鏡12a至12d與相應(yīng)的LD 11a至lid以及調(diào)節(jié)透鏡14a至14d光耦合。下面的說明有時將LD 11a至lid統(tǒng)稱為LD 11 ;將預(yù)聚焦透鏡12a至12d統(tǒng)稱為與LD 11光耦合的預(yù)聚焦透鏡12，以及將調(diào)節(jié)透鏡14a至14d統(tǒng)稱為與預(yù)聚焦透鏡12光耦合的調(diào)節(jié)透鏡14。
[0021]此外，下面的說明假設(shè)方向“向前”或“前方”為相對于殼體2設(shè)置有光耦合部3的一側(cè)；而假設(shè)方向“向后”或“后方”為相對于預(yù)聚焦透鏡12a至12d設(shè)置有LD 11a至lid的一側(cè)。方向“橫向”進(jìn)一步假設(shè)為LD 11a至lld、預(yù)聚焦透鏡12a至12d和調(diào)節(jié)透鏡14a至14d以陣列形式排布的方向，S卩，平行于殼體底部的方向。
[0022]在本實施例的光發(fā)射器模塊1中，獨(dú)立地驅(qū)動LD 11a至lld ;也即，LD 11a至lld各自產(chǎn)生與其他LD不同的光信號。從相應(yīng)的LD 11a至lld發(fā)射的光信號進(jìn)入預(yù)聚焦透鏡12a至12d。因為LD 11a至lld放置在比相應(yīng)的預(yù)聚焦透鏡12a至12d的焦距長的相應(yīng)位置上。也即，預(yù)聚焦透鏡12a至12d作為聚光透鏡工作。
[0023]通過預(yù)聚焦透鏡12a至12d會聚的光信號被BS 13分開，然后進(jìn)入調(diào)節(jié)透鏡14a至14d。BS 13上安裝有監(jiān)控光電二極管(PD)。由BS 13分開的光信號的各部分進(jìn)入相應(yīng)的監(jiān)控且提供用于調(diào)節(jié)LD 11a至lld的輸出功率。光束的其余部分被調(diào)節(jié)透鏡14a至14d轉(zhuǎn)換成基本上準(zhǔn)直的光束。如稍后說明的那樣，調(diào)節(jié)透鏡14a至14d不將光信號轉(zhuǎn)換成精確的準(zhǔn)直光束，因為調(diào)節(jié)透鏡14a至14d被放置成使得在預(yù)聚焦透鏡12a至12d的一側(cè)的相應(yīng)焦點(diǎn)略微偏離預(yù)聚焦透鏡12a至12d的焦點(diǎn)。
[0024]圖3示意性地示出從LD 11a至lld到光纖5的光發(fā)射器模塊1的光耦合系統(tǒng)。從調(diào)節(jié)透鏡14a至14d輸出的光信號隨著經(jīng)過第一和第二 WDM濾波器15、16、反射鏡17、隔離器18和PBC 19而多路復(fù)用。多路復(fù)用的光信號被向外引導(dǎo)穿過殼體前壁2A中的窗口 2a，并且會聚在緊固于插頭6中央的光纖5的一端上，其中聚光透鏡4和插頭6設(shè)置在光發(fā)射器模塊1的耦合部3中。當(dāng)外部光纖的一端抵靠插頭6的一端時，外部光纖與插頭耦合，從而多路復(fù)用的光信號可以從光發(fā)射器模塊1輸出到外部光纖。
[0025]光發(fā)射器模塊(特別是配備有作為光信號源的激光二極管的光發(fā)射器模塊)必然調(diào)節(jié)其光輸出功率。也即，為使激光對眼安全，光發(fā)射器模塊的光輸出功率嚴(yán)格限制在比預(yù)設(shè)值小的值。常規(guī)的光發(fā)射器模塊通常通過相對于聚光透鏡4對通常稱為耦合光纖的光纖5進(jìn)行散焦來調(diào)節(jié)或限制其光輸出功率。也即，使耦合光纖5的一端的位置偏離聚光透鏡4的焦點(diǎn)，可調(diào)節(jié)與耦合光纖5光耦合的功率。當(dāng)耦合光纖5的一端處于聚光透鏡4的焦點(diǎn)時，從耦合光纖5的另一端輸出的光功率(即，將與外部光纖耦合的功率)變成最大。使耦合光纖5的一端偏離焦點(diǎn)，使得從耦合光纖5輸出的功率降低。然而，本發(fā)明的光發(fā)射器模塊1通過沿著相應(yīng)的光軸滑動調(diào)節(jié)透鏡14a至14d來調(diào)節(jié)相應(yīng)通道的光輸出功率。
[0026]進(jìn)一步具體地描述本實施例的光發(fā)射器模塊1，圖3所示的光耦合系統(tǒng)對從相應(yīng)的LD 11a至lld輸出且被調(diào)節(jié)透鏡14a至14d轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光束的四個光信號進(jìn)行多路復(fù)用。聚光透鏡(即，耦合部3中的聚光透鏡4)將多路復(fù)用的光信號會聚到耦合光纖5上。只要聚光透鏡4與多路復(fù)用的光信號的場圖相比具有足夠大的有效直徑，聚光透鏡4就可以將所有光信號會聚到耦合光纖上，即使穿過調(diào)節(jié)透鏡14a至14d的光信號表現(xiàn)出繞相應(yīng)的光軸偏移。另外，在用于相應(yīng)的光信號的耦合光纖5中所耦合的光功率取決于LD 11a至lld的輸出以及LD 11a至lld與耦合光纖5之間的光耦合效率。
[0027]LD 11a至lld可以輸出功率約為lOdBm的光信號。從LD 11a至lld到耦合光纖5的光學(xué)系統(tǒng)中的光損耗通常為2dB至3dB。另一方面，IEEE標(biāo)準(zhǔn)(100GBASE-LR4)規(guī)定從光發(fā)射器模塊輸出的光功率應(yīng)至多為4.5dBm。因此，在不降低來自LD 11a至lld的光信號與耦合光纖