光接收器以及制造光接收器的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種用于相干光通信的光接收器以及制造光接收器的方法，光接收器包括：分束元件，其將信號(hào)光分束到兩個(gè)光軸中；光混合器，每個(gè)光混合器都與分開(kāi)的兩個(gè)光軸耦合；偏移量調(diào)整元件，其布置在一個(gè)光軸上，并且調(diào)整分束元件與光混合器之間的兩個(gè)光軸的光程長(zhǎng)度之差；托架；粘合劑，其填充在偏移量調(diào)整元件和托架之間；以及空隙，其在偏移量調(diào)整元件和托架彼此相對(duì)的區(qū)域中位于偏移量調(diào)整元件的光軸方向端部中，空隙未被粘合劑填充。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光接收器以及制造光接收器的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于相干光通信的光接收器以及制造光接收器的方
[0002] 法。

【背景技術(shù)】
[0003] 作為高速高容量光通信系統(tǒng)，已知的是相干光通信系統(tǒng)。在相干光通信系統(tǒng)的光 接收器中，在分束兀件將信號(hào)光分成相互垂直交叉的X偏振光束和Y偏振光束之后，光混合 器執(zhí)行信號(hào)光與本振光（local oscillator light，簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)0光）的干涉，然后，光接收兀 件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0004] 日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2011-188132披露了一種相干光接收器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在相干光接收器中，被偏振分束元件分束的光到達(dá)光混合器的光程長(zhǎng)度彼此不 同，使得發(fā)生光信號(hào)的相位延遲（即，偏移量)。由于偏移量調(diào)整元件置入光接收器的封裝 中，期望的是偏移量調(diào)整元件的尺寸盡可能小。當(dāng)光信號(hào)穿過(guò)偏移量調(diào)整元件時(shí)的光損耗 會(huì)根據(jù)偏移量調(diào)整元件的材料選擇而增加。
[0006] 鑒于上述情形做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供能夠減少偏移量調(diào)整元件中的 光損耗并且能夠減小尺寸的光接收器以及制造光接收器的方法。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的方案，提供一種用于相干光通信的光接收器，包括：分束元件，其將 信號(hào)光分束成兩個(gè)光軸；光混合器，每個(gè)光混合器均與兩個(gè)分開(kāi)的光軸稱(chēng)合；偏移量調(diào)整 元件，其布置在一個(gè)光軸上，并且調(diào)整所述分束元件與所述光混合器之間的所述兩個(gè)光軸 的光程長(zhǎng)度之差；托架；粘合劑，其填充在所述偏移量調(diào)整元件和所述托架之間；以及空 隙，其在所述偏移量調(diào)整元件和所述托架彼此相對(duì)的區(qū)域中位于所述偏移量調(diào)整元件的光 軸方向端部中，所述空隙未被所述粘合劑填充。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是根據(jù)第一實(shí)施例和比較例的光接收器的整體框圖；
[0009] 圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例和比較例的光接收器的安裝形式的示意圖；
[0010] 圖3A和圖3B是示出根據(jù)第一比較例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖；
[0011] 圖4A和圖4B是示出根據(jù)第二比較例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖；
[0012] 圖5A至圖ro是示出根據(jù)比較例的光接收器的模擬結(jié)果的曲線圖；
[0013] 圖6A和圖6B是示出根據(jù)第一實(shí)施例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖；
[0014] 圖7A和圖7B是示出根據(jù)第一實(shí)施例的光接收器的模擬結(jié)果的曲線圖；
[0015] 圖8是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的光接收器的方法的流程圖；
[0016] 圖9A和圖9B是示出根據(jù)第二實(shí)施例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖；
[0017] 圖10是示出制造根據(jù)第二實(shí)施例的光接收器的方法的流程圖；
[0018] 圖11A和圖11B是示出根據(jù)第二實(shí)施例的變型例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意 圖；
[0019] 圖12A和圖12B是示出根據(jù)第三實(shí)施例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖；以及
[0020] 圖13是示出制造根據(jù)第三實(shí)施例的光接收器的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 首先，將對(duì)第一至第三實(shí)施例以及比較例所共有的光接收器整體構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。 接著，將對(duì)根據(jù)比較例的光接收器進(jìn)行說(shuō)明，然后，將對(duì)根據(jù)第一至第三實(shí)施例的光接收器 進(jìn)行說(shuō)明。
[0022] 圖1是根據(jù)第一實(shí)施例和比較例的光接收器的整體框圖。光接收器100是用于相 干光通信的光接收器。光接收器1〇〇包括：光信號(hào)處理單元10,其處理光信號(hào)；以及電信號(hào) 處理單元40,其與光信號(hào)處理單元10的后繼級(jí)連接并且處理電信號(hào)。
[0023] 光信號(hào)處理單元10包括分束元件12 (PBS :偏振分束器)、光束分束器14 (BS)、光 混合器16、光接收元件18、放大器20以及偏振旋轉(zhuǎn)元件22。光信號(hào)處理單元10還包括偏 移量（skew)調(diào)整元件、透鏡、反射鏡(在圖2中示出）等等，但是在圖1中省略了這些元件。 電信號(hào)處理單元40包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC) 42以及數(shù)字信號(hào)處理器（DSP) 44。
[0024] 分束元件12將經(jīng)由單模光纖（SMF :Single Mode Fiber)引入的信號(hào)光(信號(hào)）分 成相互垂直交叉的X偏振光束和Y偏振光束。X偏振光束進(jìn)入X側(cè)光混合器16x。在偏振 面被偏振旋轉(zhuǎn)元件22旋轉(zhuǎn)90度并且Y偏振光束變成X偏振光束之后，X偏振光束進(jìn)入Y側(cè) 光混合器16y。例如，TM (橫向磁）光能夠用作X偏振光束，并且TE (橫向電）光能夠用作Y 偏振光束。然而，可將TE光用作X偏振光束，并且可將TM光用作Y偏振光束。
[0025] 光束分束器14將經(jīng)由保偏光纖（PMF)從外部本振光源裝置13引入的本振光（L0 光)分成X側(cè)和Y側(cè)。本振光（L0光)被預(yù)先設(shè)定為X偏振光束，并且進(jìn)入X側(cè)光混合器16x 和Y側(cè)光混合器16y。
[0026] 光混合器16x、16y中的每一個(gè)都借助內(nèi)部光電路來(lái)執(zhí)行入射信號(hào)光和入射本振 光的分解、合成和延遲，并且從四個(gè)端口輸出相干光。每個(gè)光混合器16可以由例如石英制 平面光波電路（PLC)構(gòu)成。在光混合器16x將X偏振光束的信號(hào)光(信號(hào))與本振光（L0)合 成之后，X偏振光束的信號(hào)光(信號(hào)）被分成同相分量I (同相）和正交相分量Q (正交）的各 自的正分量（P)和負(fù)分量（n)，并且分出的分量作為四個(gè)光信號(hào)（X-Ip、X-In、X-Qp和X-Qn) 輸出。類(lèi)似地，在光混合器16y也將Y偏振光束的信號(hào)光(信號(hào)）與本振光（L0)合成之后， Y偏振光束的信號(hào)光(信號(hào)）被分成同相分量I (同相）和正交相分量Q (正交）的各自的正 分量（P)和負(fù)分量（n)，并且分出的分量作為四個(gè)光信號(hào)（Y-Ip、Y-In、Y-Qp和Y-Qn)輸出。
[0027] 光接收兀件18將從光混合器16x、16y輸出的相干光光電地轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。每 個(gè)光接收元件18包括例如光電二極管（PD)。每個(gè)放大器20都將從光接收元件18輸出的 電信號(hào)的一對(duì)正分量和負(fù)分量合成，并且將合成信號(hào)放大。每個(gè)放大器20都包括例如跨阻 抗放大器（TIA)。放大的電信號(hào)從光信號(hào)處理單兀10的電輸出端子輸出，并且輸入到電信 號(hào)處理單元40中。
[0028] 每個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC) 42都利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換處理將從光信號(hào)處理單元10 輸出的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理器44對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行包括信 號(hào)解調(diào)在內(nèi)的各種信號(hào)處理。利用上述處理，能夠執(zhí)行數(shù)字相干通信。
[0029] 圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例和比較例的光接收器的安裝形式的示意圖。在圖2中， 僅示出了光信號(hào)處理單元10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且省略了關(guān)于電信號(hào)處理單元40的標(biāo)示。與 圖1中的部件相同的部件用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示，并且省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。
[0030] 如圖2所示，用于引入信號(hào)光(信號(hào)）的單模光纖26和用于引入本振光（L0光）的 保偏光纖28與設(shè)置在光信號(hào)處理單元10的殼體24中的連接器25連接。在殼體24中，除 了設(shè)置有圖1所說(shuō)明的結(jié)構(gòu)之外，還布置有反射鏡32、透鏡34和偏移量調(diào)整元件30。
[0031] 反射鏡32x和32y分別布置在分束元件12和光束分束器14的后繼級(jí)，將光的移 動(dòng)方向改變90度，并且向光混合器16的方向引導(dǎo)光。透鏡34布置在光混合器16的前級(jí)， 使穿過(guò)反射鏡32x、32y以及偏移量調(diào)整元件30x、30y的光會(huì)聚，并且將光引入光混合器16x 和16y中。偏移量調(diào)整元件30x和30y布置在殼體24中。偏移量調(diào)整元件30x布置在分 束兀件12與一個(gè)透鏡34之間，并且偏移量調(diào)整兀件30y布置在光束分束器14與一個(gè)透鏡 34之間。
[0032] 此處，利用分束元件12分束的信號(hào)光之中的X偏振光束筆直前進(jìn)，并且被引入X 側(cè)的光混合器16x。相比之下，利用分束元件12分束的信號(hào)光之中的Y偏振光束被反射鏡 32y反射一次，并且被引入Y側(cè)的光混合器16y中。因此，Y偏振光束的傳輸距離變長(zhǎng)，增大 量?jī)H為分束元件12與反射鏡32y之間的距離Ml。與X偏振光束相比，發(fā)生了相位延遲。
[0033] 而且，在利用光束分束器14分束的本振光（L0光）中，Y側(cè)的光筆直前進(jìn)，并且被 引入Y側(cè)的光混合器16y中。相比之下，X側(cè)的光被反射鏡32x反射一次，并且被引入X側(cè) 的光混合器16x。因此，X側(cè)的光的傳輸距離變長(zhǎng)，增大量?jī)H為光束分束器14與反射鏡32x 之間的距離M2。與Y側(cè)的光相比，發(fā)生了相位延遲。
[0034] 當(dāng)上述距離Ml和M2是例如5mm時(shí)，延遲時(shí)間變成17p秒。這是遠(yuǎn)超過(guò)10p秒(為 0IF (光互聯(lián)論壇)的規(guī)格所確定的信道不齊時(shí)間）的值，并且該延遲時(shí)間在設(shè)計(jì)時(shí)是不能忽 視的。上述信道不齊表示在所有的光學(xué)系統(tǒng)和所有的電氣系統(tǒng)中的總延遲時(shí)間。因此，期 望的是X偏振光束與Y偏振光束之間的延遲時(shí)間基本上等于或小于5p秒，并且更期望的是 X偏振光束與Y偏振光束之間的延遲時(shí)間等于或小于2p秒。
[0035] 因此，在分束元件12與一個(gè)透鏡34之間布置偏移量調(diào)整元件30x，如圖2所示。 偏移量調(diào)整元件30x是用于調(diào)整在分束元件12與光混合器16 (16x、16y)之間的兩個(gè)光軸 的光程長(zhǎng)度之差的元件。當(dāng)偏移量調(diào)整元件30x沿光軸方向的長(zhǎng)度為"L"并且折射率是 "N"時(shí)，穿過(guò)偏移量調(diào)整元件30x時(shí)的光程長(zhǎng)度通過(guò)替換空氣而僅增加了（1-N) *L。因此， 能夠補(bǔ)償由與距離Ml對(duì)應(yīng)的光程長(zhǎng)度之差引起的相位延遲，能夠?qū)偏振光束與Y偏振光 束之間的延遲時(shí)間調(diào)整成5p秒或更少，或者2p秒或更少。
[0036] 而且，對(duì)于本振光（L0光)，在光束分束器14與一個(gè)透鏡34之間布置偏移量調(diào)整 元件30y，從而可以如同信號(hào)光(信號(hào)）的情況那樣調(diào)整X側(cè)與Y側(cè)的光程長(zhǎng)度之差，并且可 以使得延遲時(shí)間為5p秒或更少，或者2p秒或更少。
[0037] 接著，將對(duì)偏移量調(diào)整元件30 (30x和30y)的詳細(xì)構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。
[0038] (比較例）圖3A和圖3B是示出根據(jù)第一比較例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖。 圖3A示意性地示出了偏移量調(diào)整元件的剖視圖，圖3B示意性地示出了偏移量調(diào)整元件的 俯視圖。如圖3A所示，偏移量調(diào)整元件30安裝到托架50上。粘合劑52填充在偏移量調(diào) 整元件30與托架50之間，并且偏移量調(diào)整元件30借助粘合劑52固定到托架50上。如圖 3A和圖3B所示，粘合劑52施加到托架50的與偏移量調(diào)整元件30相對(duì)的表面上，S卩，托架 50與偏移量調(diào)整元件30之間的所有相對(duì)區(qū)域中。也就是說(shuō)，偏移量調(diào)整元件30和托架50 彼此相對(duì)的表面之間的所有區(qū)域都填充有粘合劑52。在第一比較例中，將玻璃用作偏移量 調(diào)整元件30,并且將樹(shù)脂用作粘合劑52。
[0039] 圖4A和圖4B是示出根據(jù)第二比較例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖。圖4A示 意性地示出了剖視圖，圖4B示意性地示出了俯視圖。偏移量調(diào)整元件30和托架50的基本 構(gòu)造與圖3中的相同，省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。在第二比較例中，將硅（Si)用作偏移量調(diào) 整元件30。由于與玻璃的折射率相比硅的折射率較大，所以硅能夠使得當(dāng)相同光程長(zhǎng)度之 差得到修正時(shí)偏移量調(diào)整元件30沿光軸方向的長(zhǎng)度L更小。
[0040] 當(dāng)如上所述光程長(zhǎng)度之差被修正為5. 5mm時(shí)，偏移量調(diào)整元件30的長(zhǎng)度L1在 使用折射率為2. 07的玻璃的情況下是5. 1mm，或在使用折射率為1. 50的玻璃的情況下是 11mm (參見(jiàn)圖3A)。相比之下，當(dāng)使用折射率為3. 48的硅X時(shí)，偏移量調(diào)整元件30的長(zhǎng)度 L2為2. 2mm (參見(jiàn)圖4A)。因此，由于能夠通過(guò)為偏移量調(diào)整元件30使用具有大折射率的 材料來(lái)使得偏移量調(diào)整元件30微型化，所以也能夠使得光接收器100的尺寸微型化。當(dāng)將 玻璃用于偏移量調(diào)整元件30的材料時(shí)，大約2的折射率是最大的，但是當(dāng)將硅用于該材料 時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)3或更大的折射率，如上文提到的。
[0041] 此處，當(dāng)由于溫度等的變化而使得托架50變形時(shí)，安裝到托架50上的偏移量調(diào)整 兀件30變形，光軸偏移，從光纖26、28到光混合器16的光稱(chēng)合率可能會(huì)改變，并且因此可 能發(fā)生光耦合損耗。具體地，由于托架50的熱膨脹系數(shù)通常大于偏移量調(diào)整元件30的熱 膨脹系數(shù)，所以偏移量調(diào)整元件30翹曲。通過(guò)進(jìn)行關(guān)于上述光損耗的模擬，獲取了如圖5 所示的知識(shí)(將在下面進(jìn)行說(shuō)明）。模擬是在下列條件下進(jìn)行的。對(duì)托架50的熱膨脹系數(shù) 大于偏移量調(diào)整元件30的熱膨脹系數(shù)的實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明。托架50的熱膨脹系數(shù)可以小于 偏移量調(diào)整元件30的熱膨脹系數(shù)。在本比較例中，由于托架50的熱膨脹系數(shù)和偏移量調(diào) 整元件30的熱膨脹系數(shù)彼此不同，所以偏移量調(diào)整元件30翹曲。
[0042] 托架50的尺寸為：沿光軸方向的長(zhǎng)度為19mm，寬度為9. 8mm，高度為1.25mm。已 將鐵鎳鈷（FeNiCo)合金用于托架50的材料。FeNiCo合金的楊氏模量已設(shè)定為159[GPa]， FeNiCo合金的泊松比已設(shè)定為0. 3,并且FeNiCo合金的熱膨脹系數(shù)已設(shè)定為6. 0X 10_6[1/ K]。
[0043] 根據(jù)第一比較例的偏移量調(diào)整元件30的尺寸為：沿光軸方向的長(zhǎng)度為5. 1mm，寬 度為1mm，高度為1mm。已將折射率n=2. 07的玻璃用作偏移量調(diào)整元件30的材料。玻璃的 楊氏模量已設(shè)定為75. 3[GPa]，玻璃的泊松比已設(shè)定為0. 247,并且玻璃的熱膨脹系數(shù)已設(shè) 定為 7. 9Χ10_6[1/Κ]。
[0044] 根據(jù)第二比較例的偏移量調(diào)整元件30的尺寸為：沿光軸方向的長(zhǎng)度為2. 2mm，寬 度為1mm，高度為1mm。已將折射率η=3· 48的硅（Si)用作偏移量調(diào)整元件30的材料。硅 的楊氏模量已設(shè)定為170[GPa]，硅的泊松比已設(shè)定為0.3,并且硅的熱膨脹系數(shù)已設(shè)定為 2·4Χ1(Γ 6[1/Κ]。
[0045] 在上述條件下，置入有偏移量調(diào)整元件30的殼體24的溫度已經(jīng)從25度變成了 85 度，并且計(jì)算了偏移量調(diào)整元件30變形之后的光位移量和光耦合損耗。此處，粘合劑52是 具有50 μ m厚度的環(huán)氧樹(shù)脂。
[0046] 圖5A至圖?是示出根據(jù)比較例的光接收器的模擬結(jié)果的曲線圖。圖5A是根據(jù) 第二比較例的指示在存在偏移量調(diào)整元件30的信號(hào)光側(cè)的路徑(下文稱(chēng)為"LL"）中的光位 移量的曲線圖。橫軸指示光移動(dòng)方向（Z方向）的坐標(biāo)[_]，縱軸指示沿與光軸垂直的方向 (Y方向)的光位移量[mm]。圖5A中的陰影部分所示的區(qū)域是存在偏移量調(diào)整元件30的區(qū) 域。圖5B是根據(jù)第二比較例的指示在不存在偏移量調(diào)整元件30的本振光（L0光）側(cè)的路 徑(下文稱(chēng)為"LR"）中的光位移量的曲線圖。橫軸指示光移動(dòng)方向（Z方向）的坐標(biāo)[mm]， 縱軸指示沿與光軸垂直的方向（Y方向）的光位移量[mm]。
[0047] 當(dāng)將圖5A和圖5B相互比較時(shí)，在不存在偏移量調(diào)整元件30的路徑（LR)中，光位 移量沿光移動(dòng)方向（Z方向）單調(diào)地增加。相反，在存在偏移量調(diào)整元件30的路徑（LL)中， 在達(dá)到偏移量調(diào)整元件30的入口之前LL的光位移量與LR的光位移量相同。然而，在偏移 量調(diào)整元件30的出口處，光位移量的斜度快速地從正變?yōu)樨?fù)。這是因?yàn)樵谄屏空{(diào)整元件 30的出口處光的發(fā)射角向下（S卩，向托架50側(cè)）改變。
[0048] 圖5C是示出除了上述兩個(gè)路徑（LL和LR)之外的不存在偏移量調(diào)整元件30的信 號(hào)光側(cè)的路徑(下文稱(chēng)為"RL"）以及存在偏移量調(diào)整元件30的本振光（L0光）側(cè)的路徑(下 文稱(chēng)為"RR")的各自的光耦合損耗[dB]的曲線圖。當(dāng)將玻璃用作偏移量調(diào)整元件30時(shí)(第 一比較例)，如圖5C所示，每個(gè)路徑的光耦合損耗為大約-O.OldB，并且不存在大的差異。相 比之下，當(dāng)將硅用作偏移量調(diào)整元件30時(shí)(第二比較例)，不存在偏移量調(diào)整元件30的路徑 (LR和RL)的光稱(chēng)合損耗與使用玻璃情況下的光稱(chēng)合損耗相同。然而，存在由娃制成的偏移 量調(diào)整元件30的路徑（LL和RR)的光耦合損耗非常大，S卩，-0. 34dB。
[0049] 上述路徑以如下方式對(duì)應(yīng)于圖2的相應(yīng)的光學(xué)元件：
[0050] LL :光從分束元件12通過(guò)偏移量調(diào)整元件30x進(jìn)入X側(cè)光混合器16x的路徑；
[0051] LR :光從光束分束器14通過(guò)反射鏡32x進(jìn)入X側(cè)光混合器16x的路徑；
[0052] RL :光從分束元件12通過(guò)反射鏡32y進(jìn)入Y側(cè)光混合器16y的路徑；以及
[0053] RR :光從光束分束器14通過(guò)偏移量調(diào)整元件30y進(jìn)入Y側(cè)光混合器16y的路徑。
[0054] 圖?示出了將上述模擬結(jié)果進(jìn)行匯總的表。此外，在表的左手欄中指示了根據(jù)各 光耦合損耗計(jì)算出的光衰減因子[%]。當(dāng)將硅用于偏移量調(diào)整元件30時(shí)(第二比較例)，在 不存在偏移量調(diào)整元件30的路徑（LR和RL)中，光衰減因子是小值，S卩，-0. 3%。然而，在存 在偏移量調(diào)整元件30的路徑（LL和RR)中，光衰減因子是大值，S卩，-7. 5%。
[0055] (第一實(shí)施例)圖6A和圖6B是示出根據(jù)第一實(shí)施例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意 圖。圖6A示意性地示出了偏移量調(diào)整元件的剖視圖，圖6B示意性地示出了偏移量調(diào)整元 件的俯視圖。如圖6A所示，偏移量調(diào)整元件30安裝到托架50上。粘合劑52填充到偏移 量調(diào)整元件30與托架50之間，并且偏移量調(diào)整元件30借助粘合劑52固定到托架50上。
[0056] 在第一實(shí)施例中，將硅（Si)用于偏移量調(diào)整元件30。例如，可以將環(huán)氧樹(shù)脂用于 粘合劑52。如同比較例，可以將例如鐵鎳鈷（FeNiCo)合金用于托架50?？梢詫u成分為 10%至20%的銅鎢（CuW)用作托架50的材料。在該情況下，當(dāng)Cu成分為10%時(shí)，托架50的 熱膨脹系數(shù)是6. 5 X 10_6,當(dāng)Cu成分是15%時(shí)，托架50的熱膨脹系數(shù)是7. 3 X 10_6,而當(dāng)Cu 成分是20%時(shí)，托架50的熱膨脹系數(shù)是8. 3X 10'可將除了上述材料之外的材料用于托 架50,只要該材料的熱膨脹系數(shù)大于偏移量調(diào)整元件30的熱膨脹系數(shù)即可。在本實(shí)施例 中，將具有比偏移量調(diào)整元件30的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)的材料用作托架50的材料， 但是可將具有比偏移量調(diào)整元件30的熱膨脹系數(shù)小的熱膨脹系數(shù)的材料用作托架50的材 料。由于托架50的熱膨脹系數(shù)和偏移量調(diào)整元件30的熱膨脹系數(shù)彼此不同，所以出現(xiàn)了 偏移量調(diào)整元件30翹曲的問(wèn)題。
[0057] 在根據(jù)第一實(shí)施例的光接收器中，在偏移量調(diào)整元件30與托架50彼此相對(duì)的區(qū) 域中的偏移量調(diào)整元件30的光軸方向兩端上形成有未被粘合劑52填充的空隙54。因此， 偏移量調(diào)整元件30與托架50之間的粘合面積變小，從而能夠減小在溫度變化時(shí)偏移量調(diào) 整元件30的翹曲量，即使當(dāng)使用與托架50相比的熱膨脹系數(shù)差大的硅時(shí)也是如此。結(jié)果， 能夠限制光位移量的變化，能夠減少光耦合損耗，并且能夠使得光接收器微型化。
[0058] 圖7A和圖7B是示出根據(jù)第一實(shí)施例的光接收器的模擬結(jié)果的曲線圖。圖7A是示 出當(dāng)將樹(shù)脂用作粘合劑52時(shí)樹(shù)脂厚度與光損耗之間的關(guān)系的曲線圖。橫軸指示樹(shù)脂厚度， 左側(cè)的縱軸指示光軸的角失準(zhǔn)值[Θ ]，右側(cè)的縱軸指示耦合損耗[dB]。在圖7A中，樹(shù)脂的 偏差量[mm] (S卩，未形成有樹(shù)脂的區(qū)域(空隙54)在光軸方向上的長(zhǎng)度）被設(shè)定為"0"，并且 進(jìn)行計(jì)算。圖7B是示出樹(shù)脂的偏差量與光損耗之間的關(guān)系的曲線圖。右側(cè)和左側(cè)的橫軸 與圖7A中的相同，并且縱軸指示樹(shù)脂的偏差量[mm]。在圖7B中，樹(shù)脂厚度設(shè)定為50 μ m， 并且進(jìn)行計(jì)算。
[0059] 隨著樹(shù)脂厚度增加，耦合損耗和角失準(zhǔn)值接近0 (S卩，變小)，如圖7A所示。然而， 隨著厚度增加將導(dǎo)致成本增加以及設(shè)備（即，光接收器）變大。相反，隨著樹(shù)脂厚度減小，耦 合損耗和角失準(zhǔn)值變大，并且在某點(diǎn)之后變化的斜度也變陡。因此，期望的是耦合損耗的斜 度變?yōu)楣潭ㄖ狄韵?，并且期望的是?shù)脂厚度是例如50 μ m。
[0060] 隨著偏差量增加，耦合損耗和角失準(zhǔn)值接近〇(即，變小)，如圖7B所示。在本實(shí)施 例中，當(dāng)在沿光軸方向的長(zhǎng)度為2. 2mm的偏移量調(diào)整元件30中樹(shù)脂厚度設(shè)定為50 μ m并且 偏差設(shè)定為〇. 5mm時(shí)，光稱(chēng)合損耗能夠設(shè)定為近似0。
[0061] 由于沿光軸方向發(fā)生偏移量調(diào)整元件30的翹曲，所以期望的是沿著偏移量調(diào)整 元件30的光軸方向形成空隙54?？障?4可以如圖6A所示形成在粘合劑52的兩側(cè)，并且 可以?xún)H形成在粘合劑52的一側(cè)。
[0062] 由于當(dāng)空隙54變得過(guò)大時(shí)粘合劑的固定強(qiáng)度劣化，所以期望的是空隙54的各種 尺寸是能夠確保足夠固定強(qiáng)度的最大尺寸。具體地，期望的是粘合劑52依照偏移量調(diào)整元 件30沿光軸方向的長(zhǎng)度的75%至95%形成。
[0063] 關(guān)于第一實(shí)施例中的除了偏移量調(diào)整元件30x和30y之外的光學(xué)元件（S卩，分束元 件12、光束分束器14、光混合器16x和16y、反射鏡32x和32y以及透鏡34)，不是將硅而是 將玻璃用作材料。除了偏移量調(diào)整元件30x和30y之外，不需要如上所述在光學(xué)元件上布 置空隙54。上述光學(xué)元件可以與偏移量調(diào)整元件30形成在相同的托架50上，也可以形成 在另一托架上。當(dāng)上述光學(xué)元件形成在相同的托架50上時(shí)，能夠通過(guò)使用相同的粘合劑52 來(lái)提高制造過(guò)程的效率。
[0064] 圖8是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的光接收器的方法的流程圖。首先，借助粘合劑 52將偏移量調(diào)整元件30安裝到托架50上(步驟S10)。此時(shí)，在托架50與偏移量調(diào)整元件 30之間形成未被粘合劑52填充的空隙54。與偏移量調(diào)整元件30的安裝過(guò)程并行地，將其 它光學(xué)元件中的分束元件12、光束分束器14、光混合器16x和16y以及反射鏡32x和32y 安裝到托架50上。
[0065] 接著，將透鏡34安裝到托架50上(步驟S12)。此時(shí)，通過(guò)使光從虛設(shè)（dummy)光 纖進(jìn)入，觀察到光接收元件18的光強(qiáng)度的變化，并且調(diào)整透鏡的位置和角度以使接收到的 光量變成最大值。接著，通過(guò)縫焊等來(lái)實(shí)施殼體24的氣密密封(步驟S14)。然后，將光纖 26和28與殼體24的連接器25連接(步驟S16)。根據(jù)上述過(guò)程，完成了第一實(shí)施例的光接 收器。
[0066] 在第一實(shí)施例的光接收器的制造過(guò)程中將偏移量調(diào)整元件30安裝到托架50上的 過(guò)程(步驟S10)中，調(diào)整粘合劑52的量，使空隙54形成在托架50與偏移量調(diào)整元件30之 間。因此，能夠任意地改變空隙54的位置、尺寸等。
[0067](第二實(shí)施例）第二實(shí)施例是在托架或偏移量調(diào)整元件上設(shè)置用于調(diào)整粘合劑填 充量的凹形部的實(shí)例。
[0068] 圖9A和圖9B是示出根據(jù)第二實(shí)施例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖。與第一實(shí) 施例（圖6)中的部件相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。在 第二實(shí)施例中，在托架50的表面（S卩，偏移量調(diào)整元件30側(cè)）上形成比偏移量調(diào)整元件30 的粘合表面低的第一凹形部56。第一凹形部56沿著與偏移量調(diào)整元件30的光軸80相交 的方向（例如，垂直方向）延伸，并且能夠容納粘合劑52的多余部分。而且，第一凹形部56 在光軸80的方向上形成在粘合劑52前方和后方(未被粘合劑52填充的端部)。
[0069] 圖10是示出用于制造根據(jù)第二實(shí)施例的光接收器的方法的流程圖。與第一實(shí)施 例（圖8)中的部件相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。首先， 準(zhǔn)備托架50,在托架50中，第一凹形部56形成在靠近偏移量調(diào)整元件30的表面上并且沿 著與偏移量調(diào)整元件30的光軸80相交的方向延伸(步驟S8)。接著，如同第一實(shí)施例那樣， 安裝偏移量調(diào)整元件30和其它光學(xué)元件(步驟S10)。然后，安裝透鏡34 (步驟S12)。
[0070] 能夠借助施加在托架50上的粘合劑52的量來(lái)調(diào)整托架50與偏移量調(diào)整元件30 之間的空隙54的尺寸（S卩，偏差量)。然而，當(dāng)將半液態(tài)樹(shù)脂用作粘合劑時(shí)，存在偏差量的可 控性變差的問(wèn)題。于是，如第二實(shí)施例中所描述的，在托架50上形成第一凹形部56,并且通 過(guò)將粘合劑52施加到置于第一凹形部56之間的區(qū)域中而使粘合劑52的多余部分流入第 一凹形部56中。因此，粘合劑52能夠施加到期望區(qū)域，并且能夠提高偏差量的可控性。
[0071] 第一凹形部56可以?xún)H形成在偏移量調(diào)整元件30的一側(cè)，也可以形成在偏移量調(diào) 整元件30的兩側(cè)，如圖9A和圖9B所示。當(dāng)?shù)谝话夹尾?6形成在偏移量調(diào)整元件30的兩 側(cè)時(shí)，施加粘合劑52的位置被限制在兩個(gè)第一凹形部56之間，因此，能夠進(jìn)一步提高偏差 量的可控性。
[0072] 圖11A和圖11B是示出根據(jù)第二實(shí)施例的變型例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意 圖。與第二實(shí)施例（圖10)中的部件相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且將省略對(duì)它們 的詳細(xì)說(shuō)明。在本變型例中，第二凹形部58不是形成在托架50上，而是形成在偏移量調(diào)整 元件30的施加有粘合劑52的表面的兩側(cè)（S卩，未被粘合劑52填充的端部)。由于第二凹形 部58位于比施加有粘合劑52的表面高一個(gè)臺(tái)階(遠(yuǎn)離托架50)的位置處，所以粘合劑52 不會(huì)到達(dá)第二凹形部58并且在第二凹形部58與托架50之間形成空隙54。因此，即使當(dāng)將 粘合劑52施加到托架50上時(shí)的可控性變差，也能夠形成具有期望偏差量的空隙54。
[0073] 如上所述，如第二實(shí)施例中所描述的，即使當(dāng)?shù)诙夹尾?8不是形成在托架50上 而是形成在偏移量調(diào)整元件30上，也能夠提高偏差量的可控性。
[0074] (第三實(shí)施例)第三實(shí)施例是這樣的實(shí)例：在偏移量調(diào)整元件30的位于偏移量調(diào)整 元件的靠近托架50的表面的相反側(cè)的另一表面上設(shè)置用于控制修正量的板體。
[0075] 圖12A和圖12B是示出根據(jù)第三實(shí)施例的光接收器的詳細(xì)構(gòu)造的示意圖。與第一 實(shí)施例（圖6)中的部件相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。在 第三實(shí)施例中，在托架50與偏移量調(diào)整元件30之間不形成空隙54,并且偏移量調(diào)整元件 30的所有粘合表面都被粘合劑52填充。在偏移量調(diào)整元件30的位于偏移量調(diào)整元件30 的靠近托架50的表面的相反側(cè)的另一表面上借助粘合劑62安裝板體60。
[0076] 板體60由具有比偏移量調(diào)整元件30的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)的材料制成， 并且如同托架50那樣，可以將例如鐵鎳鈷（FeNiCo)合金用于板體60。關(guān)于板體60的尺 寸，沿光軸方向的長(zhǎng)度可設(shè)定為2. 2mm，寬度可設(shè)定為1mm (S卩，這與偏移量調(diào)整元件30相 同)，并且高度可設(shè)定成例如0. 5mm。
[0077] 根據(jù)第三實(shí)施例的光接收器，具有大熱膨脹系數(shù)的板體60設(shè)置在偏移量調(diào)整元 件30的位于靠近托架50的表面的相反側(cè)的另一表面上。因此，由托架50與偏移量調(diào)整元 件30之間的熱膨脹系數(shù)差導(dǎo)致的翹曲抵消了由板體60與偏移量調(diào)整元件30之間的熱膨 脹系數(shù)差導(dǎo)致的翹曲，因此能夠減小偏移量調(diào)整元件30的翹曲量。結(jié)果，如同第一實(shí)施例 和第二實(shí)施例那樣，能夠限制光位移量的變化，能夠減少光耦合損耗，并且能夠使得光接收 器微型化。
[0078] 圖13是示出制造根據(jù)第三實(shí)施例的光接收器的方法的流程圖。與第一實(shí)施例（圖 8)中的部件相同的部件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且將省略對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。首先，如同 第一實(shí)施例那樣，安裝偏移量調(diào)整元件30和其它光學(xué)元件(步驟S10)。接著，將板體60安 裝在偏移量調(diào)整元件30上(步驟SI 1 )。此時(shí)，用于安裝板體60的粘合劑（S卩，第二粘合劑 62)可以與填充在托架50與偏移量調(diào)整元件30之間的粘合劑（S卩，第一粘合劑52)相同，并 且也可以與第一粘合劑52不相同。另外，期望的是板體60的熱膨脹系數(shù)與托架50的熱膨 脹系數(shù)相同，或者為接近托架50的熱膨脹系數(shù)的值。
[0079] 在安裝板體60之后，安裝透鏡34 (步驟S12)。根據(jù)上述過(guò)程，完成了第三實(shí)施例 的光接收器。
[0080] 此處，第三實(shí)施例的光接收器不包括空隙54以及凹形部56和58,而是可以包括空 隙和凹形部。
[0081] 雖然詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明不限于具體描述的實(shí)施例，而是包括 落入本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)的其它實(shí)施例和變型例。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于相干光通信的光接收器，包括： 分束元件，其將信號(hào)光分束到兩個(gè)光軸中； 光混合器，每個(gè)光混合器均與分開(kāi)的所述兩個(gè)光軸耦合； 偏移量調(diào)整元件，其布置在所述兩個(gè)光軸之中的一個(gè)光軸上，并且調(diào)整所述分束元件 與所述光混合器之間的所述兩個(gè)光軸的光程長(zhǎng)度之差； 托架； 粘合劑，其填充在所述偏移量調(diào)整元件和所述托架之間；以及 空隙，其在所述偏移量調(diào)整元件和所述托架彼此相對(duì)的區(qū)域中位于所述偏移量調(diào)整元 件的光軸方向上的端部中，所述空隙未被所述粘合劑填充。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中所述偏移量調(diào)整元件在熱膨脹系數(shù)方面與所 述托架不同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中所述偏移量調(diào)整元件由硅構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中所述托架上與所述偏移量調(diào)整元件沿所述光 軸方向的長(zhǎng)度的75%至95%對(duì)應(yīng)的區(qū)域被所述粘合劑填充。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中在所述托架的與所述偏移量調(diào)整元件相對(duì)的 表面中，在所述托架的與所述偏移量調(diào)整元件的所述端部對(duì)應(yīng)的位置形成有第一凹形部， 所述第一凹形部比所述托架的粘合到所述偏移量調(diào)整元件的表面低。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光接收器，其中所述第一凹形部在所述偏移量調(diào)整元件的光 軸方向上設(shè)置在所述粘合劑的一側(cè)或兩側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中，在所述偏移量調(diào)整元件的與所述托架相對(duì) 的表面中，在所述偏移量調(diào)整元件的所述端部上形成有第二凹形部，所述第二凹形部比所 述偏移量調(diào)整元件的粘合到所述托架的表面高。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光接收器，其中，所述第二凹形部在所述偏移量調(diào)整元件的 光軸方向上設(shè)置在所述粘合劑的一側(cè)或兩側(cè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光接收器，其中，所述分束元件在熱膨脹系數(shù)方面與所述偏 移量調(diào)整元件不同，并且所述分束元件的與所述托架相對(duì)的表面借助所述粘合劑完全地粘 合在所述托架上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的光接收器，還包括布置在分開(kāi)的所述兩個(gè)光軸 之中的一個(gè)光軸上的反射器。
11. 一種光接收器，包括： 分束7Π 件，其將信號(hào)光分束成垂直偏振光束和水平偏振光束； 光混合器，其布置在所述分束元件的后繼級(jí)，并且執(zhí)行所述垂直偏振光束和所述水平 偏振光束的分解和合成； 偏移量調(diào)整元件，其布置在所述分束元件與所述光混合器之間，并且調(diào)整由所述垂直 偏振光束和所述水平偏振光束的光程長(zhǎng)度之差引起的相位延遲；以及 托架，其用于安裝所述偏移量調(diào)整元件，并且在熱膨脹系數(shù)方面與所述偏移量調(diào)整元 件不同； 其中，所述偏移量調(diào)整元件借助第一粘合劑安裝在所述托架上，并且 在所述偏移量調(diào)整元件的位于所述偏移量調(diào)整元件的與所述托架相對(duì)的表面的相反 側(cè)的另一表面上借助第二粘合劑安裝有板體，所述板體在熱膨脹系數(shù)方面與所述偏移量調(diào) 整元件不同。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光接收器，其中所述偏移量調(diào)整元件的表面借助所述粘合 劑完全地粘合在所述托架上。
13. -種制造用于相干光通信的光接收器的方法，所述方法包括： 借助粘合劑將偏移量調(diào)整元件固定到托架上；以及 將透鏡固定到所述托架上； 其中，在所述偏移量調(diào)整元件與所述托架彼此相對(duì)的區(qū)域中在所述偏移量調(diào)整元件的 光軸方向上形成未被所述粘合劑填充的空隙。
14. 一種制造用于相干光通信的光接收器的方法，所述方法包括： 借助第一粘合劑將偏移量調(diào)整元件固定到托架上； 借助第二粘合劑將板體安裝到所述偏移量調(diào)整元件的位于所述偏移量調(diào)整元件的與 所述托架相對(duì)的表面的相反側(cè)的另一表面上，所述板體在熱膨脹系數(shù)方面與所述偏移量調(diào) 整元件不同；以及 將透鏡固定到所述托架上。
【文檔編號(hào)】H04B10/61GK104062720SQ201410109770
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】武智勝 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社