具有用于单根光纤的聚焦光学耦合系统的光学组件的制作方法
专利名称：具有用于单根光纤的聚焦光学耦合系统的光学组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用用于单根光纤的聚焦光学耦合系统实现的光学组件，具体地说， 本发明涉及安装有均借助聚焦光束耦合系统与单根光纤耦合的多个光学装置的光学组件。
背景技术：
作为光信号源的用于光通信系统的发射机光学组件设置有半导体激光二极管(以下称为LD)和利用至少一个透镜将由LD发射的光与光纤耦合的光学耦合系统。同样用于光通信系统的接收机光学组件设置有半导体光电二极管(以下称为PD)和利用至少一个透镜将由光纤提供的光与PD耦合的光学耦合系统。此外，已经知道如下的双向光学组件，该双向光学组件包括发射机光学组件和接收机光学组件，并且可以对单根光纤执行光发射和光接收。常规的上述光学组件通常将光纤与半导体装置之间的光学耦合系统设置为所谓的平行光束耦合系统，即，从LD输出的光，即发散光被第一透镜准直并且被另一个透镜(即聚光透镜)聚焦在光纤的端部。该光学耦合系统可以保证两个透镜之间有足够的距离，从而，可以在两个透镜之间放置诸如光隔离器等其它光学部件。图13示意性示出了常规光学组件100的平行光束耦合系统，常规光学组件100安装有分别对具有彼此不同的特定波长的光进行处理的两个LD和一个PD。这三个光学装置 117AU17B和119B借助单体透镜122a、122b和122f以及聚光透镜121与信号光纤113通信。从LD 114a和114b发射的光被单体透镜12 和122b准直，被WDM滤光器12 多路复用，并且被聚光透镜121聚集在光纤113的端部上；而从光纤113发出的光被聚光透镜121 准直，被第二 WDM滤光器124d反射，并且被单体透镜122f聚焦在PD 115b的表面上。单体透镜12 至122f安装在对应的光学装置117A至119B中。由于光学组件100 具有平行光束耦合系统，因此可以粗略地执行沿各个光学装置117A至119B的光轴的光学对准，而仅仅精确地执行与各个光轴垂直的平面中的对准，该对准通过使光学装置117A至 119B在耦合单元111的外壁上滑动来执行。图12B估算了在图12A所示的光学系统中当聚光透镜偏离光轴时的光学耦合损耗，其中两个透镜之间的距离设定为5. 00mm，从光纤的端部至透镜的工作距离设定为
1.762mm,并且从LD至透镜的另一个工作距离设定为0. 297mm0使聚光透镜在与光轴垂直的平面内偏移，来估算通过光纤监视到的光学耦合损耗。图12B示出对于仅仅5 μ m偏移损耗劣化超过0. 5dB,对于3 μ m偏移耦合损耗增加至0. 2dB左右。图IlB示出了对图IlA的聚焦光束耦合系统进行与图12B所示的估算相同的估算的结果，其中两个透镜之间的距离设定为5. 13mm，从透镜至光纤的工作距离设定为
2.84mm,并且从其它透镜至LD的另一个工作距离设定为0. 27mm。在聚焦光束耦合系统中， 即使当透镜偏移增加了超过50 μ m时耦合损耗仍小于0. 6dB,并且对于大约30 μ m的偏移， 容许耦合损耗小于0.2dB，这表示即使当光学组件需要安装用于单根光纤的多个光学装置时，聚焦光束耦合系统仍可以有助于光纤与光学装置之间的光学对准。
发明内容
本发明的一方面涉及一种与外部光纤进行通信的光学组件。所述光学组件可以包括至少一个光学装置和聚光透镜。所述光学组件可以安装有与所述光纤和单体透镜光学耦合的半导体光学装置。根据本发明的光学组件的一个特征在于，所述半导体光学装置与所述单体透镜的一个束腰对准，所述光纤与所述聚光透镜的一个束腰对准，并且所述聚光透镜的另一个束腰与所述单体透镜的另一个束腰对准。从而，半导体光学装置、单体透镜、聚光透镜和光纤可以构成聚焦光束耦合系统。所述光学组件还可以包括耦合单元，所述耦合单元在内部安装有所述聚光透镜且在各个壁上附接有所述光学装置和固定在套筒内的光纤。所述光学装置可以借助J型套筒附接至所述耦合单元，所述J型套筒可以将所述单体透镜的另一个束腰与所述聚光透镜的另一个束腰对准。所述聚光透镜的像放大率可以为一，从而使所述聚光透镜与所述光纤的对准基本上仅取决于物理尺寸，而不需要任何精确对准。所述光学装置可以是如下的发射机光学装置其安装有发射具有特定波长的光的LD，并且所述光学组件还可以包括光隔离器以防止杂散光进入所述LD。除了包括所述发射机光学组件以外，所述光学组件还可以包括接收机光学组件。所述接收机光学组件可以从所述光纤接收光。所述光纤提供的光具有与所述LD发射的光的波长不同的特定波长。从而，所述光学组件可以构成用于单根光纤的双向光学组件。所述接收机光学组件还可以包括单体透镜，并且可以利用所述PD、所述接收机光学装置(下文称为ROD)中的所述单体透镜、所述聚光透镜和所述光纤构成所述聚焦光束耦合系统。根据本发明一方面的另一种光学组件利用所述聚焦光束耦合系统与单根光纤通信，并且包括第一发射机光学装置(下文称为T0D)、第二 TOD和波分多路复用(下文称为 WDM)滤光器和聚光透镜。所述第一 TOD设置有第一 LD，其发射具有第一特定波长λ i的光；以及第一单体透镜，其一个束腰与所述第一 LD对准。所述第二 TOD也设置有第二 LD， 其发射具有与所述第一波长入工不同的特定波长λ 2的光；以及第二单体透镜，其一个束腰也与所述第二 LD对准。所述WDM滤光器可以多路复用来自所述第一 TOD的光和来自所述第二 TOD的光。所述聚光透镜将所述WDM滤光器与所述光纤光学耦合从而将所述聚光透镜的一个束腰与所述光纤的端部对准。所述光学组件的特征在于，所述聚光透镜的另一个束腰与所述第一 TOD中的第一单体透镜的另一个束腰对准，并且与所述第二 TOD中的第二单体透镜的另一个束腰对准，从而可以利用所述第一单体透镜、所述第二单体透镜、所述WDM 滤光器和所述聚光透镜来在所述第一 LD和所述第二 LD与所述光纤之间实现所述聚焦光束耦合系统。所述聚光透镜的像放大率可以为一，从而可以有助于光学耦合过程。所述光学组件还可以设置有位于所述光纤与所述聚光透镜之间以防止杂散光进入所述第一 LD和所述第二 LD的光隔离器。所述光隔离器可以是偏振无关隔离器类型。所述光学组件还可以设置有安装有所述聚光透镜和所述WDM滤光器的第一耦合单元。所述第一耦合单元可以具有利用所述套筒附接所述光纤的第一外壁、面对所述第一外壁与所述第一外壁平行并且附接有所述第一 TOD的第二外壁、以及与所述第一外壁和所述第二外壁垂直且附接有所述第二 TOD的第三外壁。在该布置方式中，所述WDM滤光器相对于所述聚光透镜的光轴、所述第一 TOD的光轴和所述第二 TOD的光轴成45°角。此外，所述聚光透镜的束腰与所述第一外壁对准，所述聚光透镜的另一个束腰可以在所述第二外壁处与所述第一单体透镜的另一个束腰对准，并且在所述第三外壁处与所述第二单体透镜的另一个束腰对准。在所述光学组件的另一种布置方式中，所述聚光透镜的另一个束腰可以在所述 WDM滤光器的表面处与所述第一单体透镜的另一个束腰和所述第二单体透镜的另一个束腰对准。所述第一 TOD和所述第二 TOD可以发射相对于所述WDM滤光器的入射面具有相同偏振方向的光，即，当所述第一 TOD发射具有P偏振的光时，所述第二 TOD发射也具有P偏振的光，其中所述P偏振指的是进入所述WDM滤光器的光的偏振方向在所述入射面内。另一方面，所述第一 TOD发射具有S偏振的光，来自所述第二 TOD的光也表现出S偏振。当所述第一 TOD和所述第二 TOD中的LD为边发射型时，由于从边发射型LD发射的光表现出与有源层的延伸方向平行的偏振，因此可以容易地执行光的偏振方向的调整。所述光学组件还可以设置有第三TOD和第四TOD，每一个TOD设置有单体透镜和发射具有彼此不同的特定波长的光的LD;另一个WDM滤光器，其多路复用来自所述第三TOD 的光和来自所述第四TOD的光；以及耦合器，其多路复用来自所述WDM滤光器的光和来自所述另一个WDM滤光器的光。在该光学组件中，所述聚光透镜的另一个束腰在所述另一个WDM 滤光器的表面处与所述第三单体透镜的束腰和所述第四单体透镜的束腰对准。所述另一个WDM滤光器可以安装在副耦合单元中，所述副耦合单元附接至前述耦合单元的与第一外壁和第二外壁垂直的第四外壁上。所述第三TOD附接至所述副耦合单元的与前述耦合单元的第四外壁面对的外壁上，并且所述第四TOD附接在与前述耦合单元的第四外壁垂直的另一个外壁上。从而，所述第三TOD的光轴和所述第四TOD的光轴可以相对于所述另一个WDM滤光器成45°角。来自所述第三TOD的光和来自所述第四TOD的光可以相对于所述另一个WDM滤光器的入射面具有相同的偏振方向，但来自所述WDM滤光器的光和来自所述另一个WDM滤光器的光可以相对于所述耦合器的入射面成直角。在所述第一波长至所述第四波长具有X^xyxyx4的关系的情形下，即使波长之间相隔得足够窄， 仍可以有效地执行光的多路复用。
将参考以下
本发明的非限制性且非穷举性的实施例，其中除非另有说明，否则各个附图中用相同的附图标记表示相同的部件。图1示出了根据本发明实施例的光学组件中的聚焦光束耦合系统，其中光学组件设置有一个TOD ；图2示出了根据本发明实施例的另一个光学组件中的聚焦光束耦合系统，其中光学组件设置有两个TOD ；图3示出了又一个光学组件的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有置于彼此面对的位置处的两个TOD ；图4示出了又一个光学组件的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有分别布置在耦合单元的对应外壁中的三个TOD ；图5示出了又一个光学组件的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有四个TOD ；图6示出了又一个光学组件的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有两个 TOD和一个ROD，ROD中的PD放置在聚光透镜的束腰上而无需置入单体透镜；图7示出了与图6中所示的聚焦光束耦合系统类似的聚焦光束耦合系统，但图7 中所示的耦合系统仅仅设置了两个TOD共用的光隔离器；图8示出了与图7所示的聚焦光束耦合系统类似的聚焦光束耦合系统，但聚光透镜的束腰与安装在ROD中的单体透镜的束腰对准；图9示出了又一个光学组件中的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有一个 TOD和两个ROD，聚光透镜的束腰与各个ROD中的单体透镜的束腰对准；图10示出了又一个光学组件中的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有两个ROD和一个T0D，ROD中的一个ROD面对光纤；图IlA示意性示出了用于估算因聚光透镜沿与光轴垂直的方向偏移而引起的耦合损耗的聚焦光束耦合系统，并且图IlB示出了图IlA所示的聚焦光束耦合系统的损耗特性；图12A示意性示出了用于估算因聚光透镜沿与光轴垂直的方向偏移而引起的耦合损耗的平行光束耦合系统，并且图12B示出了平行光束耦合系统的损耗特性；图13示出了平行光束耦合系统的实例；图14示出了又一个光学组件中的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件包括分别发射具有彼此不同的特定波长和彼此不同的相对于WDM滤光器的偏振方向的光的四个TOD 并且通过使LD的有源层的延伸方向对准来精确地调整光学耦合器；图15示出了 WDM滤光器对于相对于入射面均具有P偏振的两条光束的透射损耗；图16示出了 WDM滤光器对于相对于入射面均具有S偏振的两条光束的透射损耗；图17示出了与穿过单体透镜的光的点面积和发散角的相关性；图18示出了对于具有P偏振的光和具有S偏振的光，光学耦合器相对于入射角的透射损耗；以及图19示出了设置有利用图14所示的聚焦光束耦合系统与单根光纤耦合的四个 TOD的光学组件的外形。
具体实施例方式下面，参考
根据本发明的优选实施例。图1至图5示出了至少设置在仅仅设置有发射光学子组件的光学组件中的光学耦合装置。图1示出了根据本发明实施例的光学组件的基本布置方式，其中光学组件10A包括单根光纤13、单个发射机光学装置(以下称为T0D)17A和耦合单元IlA0光学组件10A附接有将光纤13固定在耦合单元IlA的端部处的套筒16，而TOD 17A固定至耦合单元IlA的另一端部。耦合单元安装有聚光透镜21，其中聚光透镜21的一个束腰位于光纤13的端部 13a，而另一个束腰大致位于耦合单元IlA的固定有TOD 17A的端壁1 处。束腰指的是从具有有限面积的真实光源发射的光不能通过聚光透镜集中在一点而是沿将光源与透镜中心连接起来的光轴在束腰位置处变成最窄。TOD 17A设置有单体透镜22a，其中透镜的一个束腰位于LDHa的发光壁处，而透镜的另一个束腰大致位于耦合单元IlA的端壁1 处。从而，单体透镜2 可以在壁1 中的束腰处经由形成于耦合单元IlA中的开口 Ila与聚光透镜21光学耦合。在光纤13的端部13a与LD Ha之间的路径上可以布置有光隔离器23。具体地说，在图1中，光隔离器23放置在聚光透镜21与TOD 17A中单体透镜2 的束腰位置之间。 如图1中虚线所示，光隔离器可以放置在聚光透镜21与光纤13之间，或者放置在单体透镜 2 与其它透镜的束腰之间。光学耦合单元IlA设置有金属壳体，其中聚光透镜21可以物理地放置在耦合单元 IlA的壳体内。具体地说，在像放大率为一的条件下，聚光透镜21布置在耦合单元IlA的中部，而耦合单元IlA的一端附接有套筒16。套筒16可以在与光纤13的光轴垂直的平面内在附接有套筒16的端壁上光学对准，并且利用焊接处理或粘合剂附接在该端壁上。耦合单元IlA的物理尺寸和套筒16的物理尺寸可以确定套筒16在该端壁上的位置。光纤13的轴线有时偏离聚光透镜21的中心轴线。通过将套筒16附接至耦合单元，将聚光透镜21和光隔离器23放置在耦合单元内，可以形成带有套筒16的耦合单元IlA的中间产品。接着，将TOD 17A组装在耦合单元 IlA的另一端。单体透镜2 可以是像放大率为六(6)的非球面透镜，这意味着距LD 14a 的工作距离为大约0.25mm。工作距离指的是从透镜的端部至物体的壁的距离。TOD 17A可以利用连接套筒18附接至耦合单元IlA0通过使连接套筒18在端壁1 上滑动，可以使 TOD 17A在与光轴垂直的平面内对准，而通过调整TOD 17A插入连接套筒18的孔内的插入深度，可以使TOD 17A沿光轴光学对准。可以在通过将偏压电流供应至LD 1 来实际启动 LD 1 并且监视从光纤13输出的光时执行TOD 17A相对于耦合单元IlA的对准。在光学对准中，由聚光透镜21产生的束腰设定成位于端壁12a处，因此，TOD 17A 中单体透镜2 的束腰可以参照束腰在端壁1 上的位置，这不仅可以加速光学对准步骤， 而且可以提高TOD 17A与耦合单元IlA之间的光学耦合精确性。TOD 17A可以利用焊接处理或粘合剂附接至J型套筒18，并且J型套筒18也可以利用焊接处理或粘合剂固定至耦合单元11A。在图1所示的光学组件IOA中，从LD 1 发射的具有波长λ a的光经过光隔离器 23和两个透镜21和2 而进入光纤13的端部13a。本实施例的光学组件IOA可以减小由光学对准不良导致的光纤与TOD 17A之间的光学耦合损耗。具体地说，该光学组件IOA对于TOD 17A的对准不良在士30μπι内的情形，获得不超过0.2dB的耦合损耗。如图13所示，采用平行光束构造所实现的常规光学组件为了将光学耦合损耗减小至不超过0. 2dB必须将TOD的对准不良限制在士 3 μ m内。图2示出了根据本发明第二实施例的光学组件IOB的布置方式，其中光学组件IOB 包括单根光纤13和分别发射具有彼此不同的特定波长的光的两个TOD 17A和17B。第二 TOD 17B附接至耦合单元IlB的一侧。光学组件IOB还设置有套筒16，其固定光纤13，并且利用焊接处理或粘合剂而附接在耦合单元IlB的端部；TOD 17A，其在与前述端部相反的另一端部1 采用具有特定波长Xa的LD 1 来实现；以及另一个TOD 17B，其在耦合单元IlB的侧壁12b上采用具有特定波长λ b的LD 14b来实现。耦合单元IlB内置有聚光透镜21、光隔离器23和WDM滤光器Ma。如图2中虚线所示，光隔离器23还可以布置在聚光透镜21与光纤13之间的光路中。作为另一种选择，光学组件IOB可以设置有两个光隔离器，一个光隔离器布置在从第一 LD Ha至WDM滤光器2 的光路中，而另一个隔离器可以布置在从第二 LD 14b至WDM滤光器Ma的光路中。从聚光透镜21引出的光路可以分成两条光路，一条光路朝向第一 TOD 17A，而另一条路径经WDM滤光器Ma以大致直角弯曲且朝向第二 TOD 17B。各个光路的束腰位置设置在对应外壁1 和12b处。第二 TOD 17B还设置有第二透镜22b和LD 14b。第二透镜 22b的一个束腰位于LD 14b的发光点处，而另一个束腰位于耦合单元IlB的壁12b处。换句话说，第二 TOD 17B相对于耦合单元IlB光学对准，以使另一个束腰位于耦合单元IlB的外壁12b处。第二 TOD 17B中的第二透镜2 也可以是像放大率为三(3)的非球面透镜，这使得第二 LD 14b的工作距离为大约0. 45mm。第二 TOD 17B可以通过置入另一个J型套筒18b 内而附接至耦合单元11B。J型套筒18b可以沿与光轴垂直的方向与耦合单元光学对准，而可以通过调整与J型套筒18b的孔的重叠距离而使第二 TOD 17B沿光轴与J型套筒1 对准。J型套筒18b固定至耦合单元IlB并且可以利用焊接处理或粘合剂将第二 TOD 17B固定至J型套筒18b。与第一 TOD 17A类似，第二 TOD 17B的光学对准可以通过实际启动第二 TOD 17B中的LD 14b并且监视经过光纤13的光来执行。与图1所示的第一实施例中的TOD 17A相同，TOD 17A经由开口 Ila与耦合单元光学耦合，以使第一透镜22a的束腰与聚光透镜21的束腰大致对准。从第一 LD 14a发射的具有特定波长λ a的光穿过开口 11a、WDM滤光器Ma、隔离器23和聚光透镜21而进入光纤13。而具有特定波长Ab的光穿过开口 lib、经WDM滤光器2 反射并且经过光隔离器23和聚光透镜21而进入光纤13。图3示出了根据本发明第三实施例的光学组件IOC的光学布置方式，其中光学组件IOC是如下的发射机光学组件类型，该发射机光学组件设置有光纤13和布置在耦合单元 IlC的两侧的两个T0D17B和17C。由于两个TOD 17B和17C布置在侧部，因此可以减小光学组件IOC的纵向尺寸。与上述光学组件IOA和IOB类似，本实施例的光学组件IOC将固定光纤13的套筒16附接至耦合单元IlC的一端，而耦合单元IlC的一个侧壁设有具有特定波长λ b的第一 TOD 17B并且与前述侧壁相反的另一个侧壁设有具有特定波长λ c的第二 TOD 17C。耦合单元IlC安装有光隔离器23、聚光透镜21和WDM滤光器Ma J4b，但与前述实施例相比WDM滤光器的数量增加至两(2)个。光隔离器23可以布置在光纤与第二 WDM 滤光器24b之间。聚光透镜21的光轴被分成两个，一个光轴经过第二 WDM滤光器24b并且被第一 WDM滤光器2 反射而朝向第一 TOD 17B,另一个光轴被第二 WDM滤光器24b弯曲而朝向第二 TOD 17C。朝向第一 TOD 17B的前述光束的束腰位置大致位于耦合单元IlC的固定第一 TOD 17B的外壁12b上，而朝向第二 TOD 17C的后一光束的束腰位置大致位于附接第二 TOD 17C的外壁12c上。第二 TOD 17C还内置有单体透镜22c，其中单体透镜22c所产生的一个束腰的位置位于LD Hc的发光壁上，而另一个束腰位置位于附接第二 TOD 17C的外壁12c 上。换句话说，可以通过调整插入J型套筒18c中的插入深度而使第二 TOD 17C沿第二 TOD 17C的轴线对准，而可以通过使J型套筒18c在耦合单元IlC的外壁12c上滑动来执行在与光轴垂直的平面上的光学对准。可以通过使LD Hc实际发光并且检测光纤13中从LDHc发射的光来执行第二 TOD 17C的光学对准。从而，TOD 17B可以与光纤13光学耦合，以便如图2所述，单体透镜22b的束腰位置可以与聚光透镜21的束腰位置对准，并且可以通过将单体透镜22c的束腰位置与聚光透镜21的束腰位置对准来将另一个TOD 17C与光纤13耦合。从LD 14b发射的具有特定波长λ b的光经过开口 11b，被第一 WDM滤光器2 反射，透射过第二 WDM滤光器24b和聚光透镜21，最后进入光纤13的端部13a。来自LD 14c的具有特定波长λ c的其它光穿过开口 11c，被第二 WDM滤光器24b反射，透射过聚光透镜，最后与光纤13的端部13a耦合。图4示出了根据本发明实施例的光学组件的又一光学布置方式。图4所示的光学组件设置有单根光纤13、三(3)个TOD 17A至17C和耦合单元11D。本实施例的光学组件 IOD设置有单根光纤，其固定在附接至耦合单元IlD的端壁处的套筒16中；第一 T0D17A， 其包括具有特定波长Xa的LD 14a，并且位于耦合单元IlD的与前述端壁相反的外壁12a 处；第二 TOD 17B，其包括具有特定波长Xb的LD 14b，并且位于第二壁1 处；以及第三 TOD 17C，其包括具有特定波长Xc的LD 14c，并且位于最末壁12c处。从而，三个TOD 17A 至17C和套筒16面向耦合单元IlD地固定至耦合单元11D。与上一实例中出现的情形类似，耦合单元IlD安装有光隔离器23和两个WDM滤光器2 和Mb。光隔离器23可以布置在光纤与第二 WDM滤光器24b之间的任何位置。聚光透镜21的光轴被分成三(3)个，一个光轴透射过第一 WDM滤光器2 和第二 WDM滤光器 24b而朝向第一 TOD 17A，而其余的光轴，与上一实施例中类似，被第一 WDM滤光器2 反射后朝向第二 TOD 17B，以及被第二 WDM滤光器24b反射后朝向第三TOD 17C。此外，束腰在对应光轴上的位置大致位于外壁1 至12c处。设置有单体透镜2 至22c的各个TOD 17A至17C分别经过开口 Ila至Ilc与聚光透镜21光学耦合。TOD 17A至17C可以在彼此垂直的三个方向上光学对准，并且利用焊接处理或粘合剂固定至耦合单元11D。从第一 LD 1 发射的具有特定波长λ a的光透射过第一 WDM滤光器2 和第二 WDM滤光器Mb，透射过聚光透镜21，最后进入光纤13的端部13a。从第二 LD 14b发射的具有特定波长λ b的光在首先被第一 WDM滤光器2 反射、 接着透射过第二 WDM滤光器24b和聚光透镜21之后，也进入光纤13的端部13a。来自第三LD Hc的具有特定波长λ c的光在首先被第二 WDM滤光器24b反射，接着透射过聚光透镜21之后，也进入光纤13的端部13a。在图4所示的本实施例中，第一 TOD 17A的单体透镜22a的束腰大致位于耦合单元IlD的外壁1 处，第二单体透镜22b的束腰位于第二外壁12b处，并且第三单体透镜22c的束腰位于第三外壁12c处。通过供应偏压电流来实际启动LD 14a至Hc并且利用光纤13监视来自LDHa至14c的光，从而可以使各个J型套筒18a至18c对准各个单体透镜的束腰的位置。图5进一步示出了根据本发明又一个实施例的光学组件的光学耦合系统。图5中所示的光学组件IOE设置有分别输出具有彼此不同的特定波长的光的四个TOD 17A至17D。 光学组件IOE还设置有耦合单元11E，该耦合单元IlE的一个壁设置有台阶部。台阶部置于两个壁12c和12d之间，两个壁12c和12d分别安装有第三T0D17C和第四TOD 17D。从而，台阶部可以调节聚光透镜21的光路的长度。如下面的详细描述，聚光透镜21的光轴被分成四(4)个，每一个光轴设置有大致朝向光学耦合单元IlE的固定有TOD 17A至17D的外壁1 至12d的束腰点。从聚光透镜 21至各个外壁1 至12d的光路长度彼此大致相等，因此台阶部必须置于第三壁12c与第四壁12d之间。各个TOD 17A至17D中的单体透镜2 至22d的束腰点可以与聚光透镜21 的形成在各个壁1 至12d处的束腰点大致对准，从而，各单体透镜2 至22d可以通过开口 Ila至Ild和WDM滤光器2 至2 而与聚光透镜21光学耦合。TOD 17A至17D与对应的J型套筒18a至18d —起使TOD 17A至17D沿三个彼此垂直的方向对准。TOD 17A至17D固定至J型套筒18a至18d，并且J型套筒18a至18d在对准之后利用焊接处理或粘合剂固定至对应的壁1 至12d。来自第一 TOD 17A的光(具有特定波长λ a)可以在透射过三个WDM滤光器2 至2 和聚光透镜21之后与光纤13耦合。来自第二 TOD 17B的光(具有特定波长Xb)可以在首先被第一 WDM滤光器2 反射并且透射过第二 WDM滤光器24b和聚光透镜21之后与光纤耦合。来自第三TOD 17C的光(具有特定波长λ c)可以在首先被第二 WDM滤光器24b反射并接着透射过聚光透镜21之后进入光纤13。此外，来自第四TOD 17D的光可以在首先被第三WDM滤光器2 反射并且接着透射过第一和第二 WDM滤光器以及聚光透镜21之后进入光纤13。图6至图10均示出了根据本发明实施例的光学组件中的光学耦合系统。除了设有前述实施例所述的TOD以外，图6至图10所示的光学组件还设置有至少一个接收机光学组件(以下称为ROD)，从而构成单根光纤双向组件类型。与TOD的情况不同，ROD 19A实质上无需沿光轴进行光学对准。于是，ROD 19A通常具有沿光轴对准的物理结构，并且仅仅对垂直于光轴的其余两个方向进行光学对准。然而，与TOD 17A至17B类似，可以使ROD 19A沿光轴光学对准，以使由聚光透镜21产生的束腰位于耦合单元IlF的壁12c处，并且使由安装在ROD 19A中的单体透镜产生的束腰与聚光透镜21的束腰大致对准。图6和图7中所示的光学组件用ROD 19A替代图4所示光学组件10D中的第三 TOD 17C。S卩，图6的光学组件10F设置有固定至耦合单元IlF的外壁处的ROD 19A。ROD 19A安装有PD 15a, PD 15a接收直接来自聚光透镜21而未经过任何单体透镜的具有特定波长的信号光。在与ROD 19A的光轴垂直的方向上使ROD 19A在耦合单元的外壁12c 上光学对准，并且利用焊接处理或粘合剂将ROD 19A固定至耦合单元11F。从聚光透镜21到ROD 19A的光路中放置有WDM滤光器Md，以便将信号光弯曲大致直角，而在从聚光透镜21到TOD 17A和从聚光透镜21到另一个TOD 17B的各个光路中放置有隔离器23或25和WDM滤光器Ma。从而，ROD 19A接收从光纤13提供，透射过聚光透镜21并且被第二 WDM滤光器24d反射的具有波长λ e的信号光。从第一 TOD 17A发射的具有特定波长λ a的光透射过光隔离器23、两个光隔离器2 和Md、以及聚光透镜21， 最后进入光纤13。来自第二 TOD 17B的具有波长Xb的光透射过其它光隔离器25、被第二 WDM滤光器24d反射、透射过聚光透镜21，最后进入光纤13。第一光隔离器23和第二光隔离器25仅仅透射从TOD 17A或T0D17B进入第一 WDM滤光器2 的光，而基本上阻断从第二 WDM滤光器24d进入TOD 17A和TOD 17B的光。图7所示的光学组件10G的光隔离器23的位置与安装在图6所示的前述光学组件 10F中的光隔离器23的位置不同，以减小光隔离器的数量。光学组件10G在两个WDM滤光器2 与24d之间设置有光隔离器23。在该光学组件10G中，从第一 TOD 17A发射的光首先透射过WDM滤光器、光隔离器23、第二 WDM滤光器24d和聚光透镜21，最后进入光纤13， 而来自第二 TOD 17B的光首先被WDM滤光器2 反射，接着透射过光隔离器23、第二 WDM滤光器24d和聚光透镜21，最后进入光纤13。图7所示光隔离器23可以使从第一光隔离器 24a进入第二光隔离器Md的光透过，但阻断从第二 WDM滤光器24d进入第一 WDM滤光器 2 的光。图8示出了又一个光学组件IOH的光学耦合系统。图8所示的该光学组件的ROD 19B的构造与上述组件IOF和IOG的ROD 19A的构造不同。本实施例的ROD 19B设置有单体透镜22f，并且接收从光纤13提供的具有波长λ f的光。由单体透镜22f产生的束腰的位置位于ROD 19B内，而不位于耦合单元IlH的外壁12c处，但与耦合单元IlH中聚光透镜 21所产生的束腰大致对准。ROD 19B中的单体透镜22f的像放大率可以为二(2)，以使PD 15b的工作距离形成为大约1mm。与上述实施例的ROD 19A类似，本实施例的ROD 19B可以省略沿光轴的光学对准，并且可以仅在与光轴垂直的壁上对准，即，可以通过实际提供来自光纤13的测试光并且由PD 15b监视该光来使ROD 19B与耦合单元IlH的外壁12c内光学对准。第二 WDM 滤光器2 可以反射具有波长λ f的光，并且该光被单体透镜22f聚焦。图9和图10示出了除了一个TOD外还分别设置有两个ROD的光学组件的光学耦合系统，其中各个ROD 19B和ROD 19C接收具有彼此不同的波长的光。图9所示的光学组件101用第二 ROD 19C替代图8中所示的第二 TOD 17B，且光隔离器23只放置在TOD 17A 的前方，以免干涉两个ROD 19B和19C的光路。第二 ROD 19C利用PD 15c接收具有波长λ g的光，该波长λ g与第一 ROD 19B所接收的光的波长λ f不同。第二 ROD 19C还设置有单体透镜22g，但与TOD 17A的情况类似，单体透镜22g的束腰设置成大致位于耦合单元IlI的外壁处。第二 ROD 19C中的单体透镜22g的布置方式与第一 ROD 19B中的单体透镜22f的布置方式相同。第二 ROD 19C也可以省略沿光轴的光学对准，并且可以仅仅通过使ROD 19C在耦合单元IlI的外壁12b上滑动来对准。第二 R0D19C的光学对准还可以通过经由光纤13实际提供具有波长Xg的光并且由PD 15c监视该光来执行。图10中所示的光学组件10J用ROD 19C替代图8中所示的光学组件10H的第一 TOD 17A。光隔离器23放置在从TOD 17B至第一 WDM滤光器2 的光路中，以免干涉ROD 19B和ROD 19C的光路。第二 ROD 19C可以接收具有波长λ g的光，并且固定至耦合单元 IlJ的外壁12a。第二 ROD 19C中的单体透镜22g的束腰与聚光透镜21的束腰大致对准。 具有波长λ g的光透射过聚光透镜21、第二 WDM滤光器2 和第一 WDM滤光器Ma，最后经单体透镜22g会聚进入PD 15c。从TOD 17B发射的光首先经单体透镜22b会聚，透射过光隔离器23，被第一 WDM滤光器2 反射，透射过第二 WDM滤光器2 和聚光透镜21，最后进入光纤13。根据本发明实施例的光学组件10B至10J设置有固定至耦合单元IlB至IlJ的外壁处的至少一个光学装置ROD或T0D，其中外壁不面向附接有套筒16的壁。即，至少一个光学装置接收或发射被WDM滤光器弯曲了大致直角的光。换句话说，进入WDM滤光器的光相对于WDM滤光器的法线成大致45°角。进入WDM滤光器的两条光束，一条光束透射过WDM滤光器而另一条光束被滤光器反射，当这两条光束各自具有彼此相近的特定波长时，WDM不能区别这两条光束。即，WDM滤光器使应该基本上全部发生反射的光的一部分透过，并且使应该基本上全部发生透射的光的一部分反射。在符合信道栅格采用与相邻信道仅相隔0. Snm的ITU-T标准的密集WDM通信系统中可能出现该情形。当光束的入射角变得更大时WDM滤光器区别两条光束的性能变差，其中入射角可以由光束与WDM滤光器的法线之间的角度来定义。下述光学组件的实施例可以解决WDM滤光器的该波长区别问题。图14示出了根据本发明的又一个实施例的光学组件IOK的光学耦合系统。光学组件IOK包括四(4)个TOD 17E至17H，每一个TOD发射具有彼此不同但紧密相隔的特定波长X1-X4的光。除包括四个TOD 17E至17H以外，光学组件IOK还包括主耦合单元11K、 副耦合单元11L、套筒16和光纤13。TOD 17E至17H分别安装有发射光束的LD He至LD 14g和单体透镜2 至22h。TOD 17E至17H在插入对应的J型套筒18e至18h中的情况下固定至耦合单元IlK和11L。主耦合单元IlK安装有光隔离器23、WDM滤光器2 和耦合器沈，而副耦合单元IlL安装有另一个WDM滤光器Mb。第一 WDM滤光器2 布置成其法线相对于来自第一 TOD 17E和第三TOD 17G的各光束分别成大致45°角，而第二 WDM滤光器24b布置成其法线相对于来自第二 TOD 17F和第四TOD 17H的两条光束分别成大致45° 角。具有波长无相关性的耦合器26布置成其法线相对于从第一 WDM滤光器2 和第二 WDM 滤光器24b输出的两条光束分别成大致45°角。光学耦合器沈可以采用如下的偏振耦合器类型，该偏振耦合器将被第一 WDM滤光器2 多路复用的光的ρ成分(平行成分)与被第二 WDM滤光器多路复用的光的s成分(垂直成分)耦合。与上述光学组件的布置方式类似，本实施例的光学组件IOK设置有光纤13，该光纤13固定在附接于主耦合单元IlK的一个壁处的套筒16中。主耦合单元IlK在与安装有套筒16的壁面对的壁处借助J型套筒18e而设置有第一 TOD 17E且在侧壁上借助另一个J 型套筒18g而设置有第三TOD 17G，J型套筒18e安装有发射具有特定波长λ :的光的LD， 另一个J型套筒18g安装有输出具有另一特定波长λ 3的光的LD 14g，波长λ3比波长X1 长。与安装有第三TOD 17G的壁相反的侧壁处设置有副耦合单元11L，副耦合单元的与安装有主耦合单元IlK的壁相反的侧壁设置有TOD 17F，T0D 17F安装有发射具有特定波长λ 2的光的LD 14f。副耦合单元IlL在与安装有第TOD 17F的上述壁垂直的侧壁处也设置有第四TOD 17H，第四TOD 17H具有发射具有特定波长λ 4的光的LD 14h。主耦合单元IlK安装有第一 WDM滤光器Ma、耦合器26、聚光透镜21和光隔离器 23，而副耦合单元IlL安装有第WDM滤光器Mb。本实施例的光隔离器23可以是如下的偏振无关隔离器类型，该偏振无关隔离器的隔离与入射光的偏振方向无关。光隔离器23可以利用焊接处理、采用粘合剂或通过压配合而固定在主耦合单元IlK中。光隔离器23可以布置在聚光透镜21与耦合器沈之间。聚光透镜21的束腰可以位于固定在套筒16中的光纤13的末端。聚光透镜21的束腰的该布置方式可以仅仅借助套筒16和主耦合单元IlK的物理尺寸来确定。而聚光透镜21的另一个束腰设置于第一 WDM滤光器Ma的表面上并且在WDM滤光器Mb的面对主耦合单元IlK的表面上。可以仅仅利用部件的机械尺寸来对由聚光透镜21产生的束腰执行光学对准。
对于各个单体透镜2 至22h，第一单体透镜22e的一个束腰设成位于第一 LD 14e的发光表面上，而第一单体透镜22e的另一个束腰设成位于第一 WDM滤光器Ma的面对第一 TOD 17E的表面上。对于第TOD 17F，单体透镜22f的一个束腰设成位于LD 14f的发光表面上，而单体透镜22f的另一个束腰设成位于第WDM滤光器Mb的面对第TOD 17F 的表面上。对于第三TOD 17G，第三单体透镜22g的一个束腰设成位于LD 14g的发光表面上，而第三单体透镜22g的另一个束腰设成位于第一 WDM滤光器2 的面对第三T0D17G的表面上。最后，第四单体透镜22h的一个束腰设成位于LD 14h的发光表面上，而第四单体透镜22h的另一个束腰设成位于第二 WDM滤光器24b的面对主耦合单元IlK的表面上。通过将LD He至14h组装在TOD 17E至TOD 17H中的子安装件上来简单地将各个单体透镜 2 至2 的束腰调整到LD He至LD 14h的发光表面上，而可以利用各个J型套筒18e至 18h来精确地调整各个单体透镜2 至2 相对于WDM滤光器2 和Mb的另一个束腰。也就是说，通过使J型套筒18e至1 在耦合单元IlK和IlL的外表面上滑动，各个J型套筒18e至1 可以将TOD 17E至T0D17H在与光轴垂直的平面上光学对准，而且可以通过调整TOD 17E至TOD 17H插入在套筒18e至18h的开口内的深度来沿TOD 17E至 TOD 17H的光轴使TOD 17E至TOD 17H对准。从而，可以将由单体透镜2 至2 产生的束腰精确地调整成位于WDM滤光器2 和Mb的表面上。具有特定波长X1的第一 LD He可以借助第一单体透镜22e、第一 WDM滤光器 Ma、耦合器26、聚光透镜21和光隔离器与光纤13光学耦合。具有波长λ 2的第二 LD 14f 可以借助第二单体透镜22f、第二 WDM滤光器Mb、耦合器沈、聚光透镜21和光隔离器23 与光纤13耦合。具有波长λ 3的第三LD 14g可以借助第三单体透镜22g、第一 WDM滤光器 Ma、耦合器沈、聚光透镜21和光隔离器23来与光纤13耦合。具有波长λ 4的第四LD 14h 可以借助第四单体透镜22h、第二 WDM滤光器Mb、耦合器沈、聚光透镜21和光隔离器23与光纤13耦合。偏振无关隔离器的一种类型包括作为半波长板放置在诸如金红石等双折射晶体之间的法拉第旋转器。当双折射晶体的厚度为0. 5mm并且入射到双折射晶体的光为平行光束时，寻常光束与非寻常光束之间的走离距离(walk-off distance)为至多约50 μ m。因此，本实施例的光学组件IOK具有聚光透镜21与各个单体透镜2 至2 结合的聚焦光束布置方式。从而，在聚光透镜21的像放大率为一且距光纤13的距离为4. 35mm而单体透镜 22e至22h为距束腰的距离为5. 8mm的非球面透镜的条件下，即使走离距离为50 μ m,光隔离器23仍可以有效地表现出超过-60dB的隔离。聚光透镜21的像放大率为一从而可以有效地吸收主耦合单元IlK至各个WDM滤光器2 和Mb的物理尺寸的公差等。在图14所示的光学组件IOK中，第一 WDM滤光器2 多路复用从第一 LD 14e发射的特定波长为λ工的光的P成分、以及从第三LD 14g发射的特定波长为λ 3的光的P成分。当LD He和LD 14g是边发射LD类型时，从LD He和LD 14g发射的光的偏振方向与LDHe和LD 14g的有源层的延伸方向大致平行。因此，光的P成分可以通过将TOD 17E 和TOD 17G布置成使子安装件的安装有LD He和LD 14g的主表面变成与第一 WDM滤光器 Ma的入射面平行来获得，其中入射面指的是由入射光束的光轴和出射光束的光轴形成的平面。图15示出了 WDM滤光器2 的P成分透射损耗的波长相关性。在估算中，将波长A1M λ 4 分别假定为 1295. 56nmU300. 05nmU304. 58nm ^P 1309. 14nm。图 15 还示出了当进入WDM滤光器2 的光具有士0. 5°的偏离角时透射损耗的变化范围。如图15所示，WDM 滤光器2 可以使来自第一 TOD 17E的入射角约为45°的大致全部光透过，而且WDM滤光器2 可以基本上使来自第三T0D17G的入射角为约45°的光不透过，这意味着WDM滤光器2 可以反射来自第三TOD 17G的大致全部光。从而，具有多层介电薄膜且被设计成具有1300nm截止波长的第一 WDM滤光器Ma可以多路复用均具有P成分的来自第一 TOD 17E 的光与来自TOD 17G的光。根据本实施例的光学组件IOK另外利用第二 WDM滤光器24b多路复用来自第二 TOD 17F的光的S成分和来自第四TOD 17H的光的S成分。图16示出了第二 WDM滤光器 24b的透射损耗的波长相关性。图16还示出了在进入WDM滤光器Mb的光具有士0.5°的偏离角时，即在进入WDM滤光器2 和Mb的光的入射角偏离45°时的透射损耗的变化范围。如图16所示，来自第二 TOD 17F的波长为1300. 05nm且偏振方向垂直于入射面的光几乎全部透射过WDM滤光器Mb，而来自第四TOD 17H的光基本上被阻断，换句话说，来自第四 TOD 17H的光基本上被WDM滤光器24b反射。在图16所示的情形下，这两种光相对于WDM 滤光器24b均形成大致45°的入射角，并且WDM滤光器24b也具有介电薄膜的多层结构并且被设计成具有1305nm的截止波长。TOD 17F和TOD 17G附接至副耦合单元11L，以使子安装件的安装有LD 14f和LD 14h的主表面变成与第二 WDM滤光器Mb的入射面垂直。图17示出了光束的光轴的由各个单体透镜22e至2 所引起的点面积(spot area)和发散角的关系。在本光学组件IlK中，由单体透镜2 至2 产生的束腰位置和由聚光透镜21产生的束腰位置设置在WDM滤光器2 和24b的表面上，这可以使光束的发散角大致为零(0)，并且使点面积最小。此外，图15和图16所示的透射特性允许入射光束的发散角有士 0.5°的公差，这对应于束腰的士 50μπι的位置偏移。从而，通过将由聚光透镜21产生的束腰和由单体透镜2 至2 产生的束腰设置在WDM滤光器2 至Mb的表面上，可以将进入WDM滤光器2 和24b的光的发散角大致设定为零，并且可以确保WDM滤光器2 和24b的波长选择。此外，在本实施例的聚焦光学布置方式中，可以确保WDM滤光器2 和Mb的表面的束腰的公差为士50 μ m。耦合器沈多路复用来自第一 WDM滤光器Ma的光的P成分和来自第二 WDM滤光器Mb的光的S成分。图18示出了用于偏振位于入射面(即由耦合器沈的法线与入射光束的轴线形成的平面)内的作为P成分的光和偏振与入射面垂直的作为S成分的光的耦合器的透射损耗。如图18所示，耦合器的P成分的透射损耗小于-0. 05dB,这意味着来自第一 WDM滤光器2 且波长为X1* λ3的几乎全部光透射过耦合器沈，而来自第二 WDM滤光器 24b且波长为入2和λ 4的几乎全部光被耦合器沈反射。从而，耦合器沈可以多路复用来自第一 WDM滤光器2 且具有P偏振态的光和来自第二 WDM滤光器24b且具有S偏振态的光。下面，将说明组装光学组件IOK的方法。首先，将两个WDM滤光器2 和24b安装并固定在各自的耦合单元IlK和IlL中。将聚光透镜21和固定在套筒16内的光纤13也固定在主耦合单元IlK中。由于聚光透镜21的像放大率为一(1)，因此除了套筒16在垂直于光轴的平面中的对准以外，这些部件的对准可以主要利用部件的物理尺寸来执行，这可以增加沿聚光透镜21的光轴的对准公差。对于垂直于光轴的平面上的光学对准，可以使套筒16在主耦合单元IlK的表面上滑动来执行。然后，将各个TOD 17E至TOD 17H与耦合单元IlK和IlL对准，从而首先通过在各个J型套筒18e至18h内旋转TOD 17A至T0D17H将从TOD 17E至TOD 17H发射的光的偏振方向调整成与第一 WDM滤光器Ma的入射面平行并且与第二 WDM滤光器的入射面垂直，接着，将由单体透镜2 至2 产生的束腰与由聚光透镜21形成的几乎位于WDM滤光器2 和Mb的表面上的束腰对准。通过实际启动LD 14e至14h，使J型套筒18e至1 在耦合单元IlK和IlL的外壁上滑动，并且调整TOD 17E至TOD 17H插入在J型套筒18e至18h 中的深度，来将TOD 17E至TOD 17H固定在使穿过光纤13的监视光最大的位置处。如图17 所示，束腰的位置的对准对于士0.5°内的入射角变化量表现出士50μπι的足够公差，这可以使T0D17E至17Η的对准足够简单。图19是示出光学组件IlK的外形和物理尺寸的透视图。图19中所示的尺寸是光学组件IlK的典型实例。根据本实施例的光学组件IlK的主要部分具有分别为18mm和 13mm的实际长度和实际宽度。从而，根据本发明，即使光学组件具有可用于WDM通信的带多个发射机光学装置的构造，仍可以获得小型光学组件。虽然已经举例并说明了当前所认为的本发明示范实施例，但本领域的技术人员可以理解到，可以在不脱离本发明实际范围的情况下，进行各种其它的变型以及用等同物来替代。另外，可以在不脱离文中的中心发明点的情况下，做出很多变型以适应符合本发明教导的特定情形。因此，本发明不限于所公开的特定实施例，而且本发明包括落入所附权利要求书范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种与外部光纤进行通信的光学组件，包括至少一个光学装置，其在内部安装有半导体光学装置和单体透镜，所述半导体光学装置与所述光纤光学耦合，所述半导体光学装置与由所述单体透镜产生的束腰中一个束腰的位置对准；以及聚光透镜，其具有与所述光纤的端部对准的束腰，其中，所述单体透镜的另一个束腰与所述聚光透镜的另一个束腰对准，所述半导体光学装置利用包括所述单体透镜和所述聚光透镜的聚焦耦合系统与所述光纤进行光学耦合。
2.根据权利要求1所述的光学组件，还包括耦合单元，其安装有所述聚光透镜，在外壁上附接有所述光学装置，并且在另一个外壁上附接有固定光纤的套筒，其中，所述单体透镜的所述另一个束腰位于所述耦合单元的所述外壁处。
3.根据权利要求2所述的光学组件，其中，所述至少一个光学装置借助J型套筒附接至所述耦合单元的所述外壁，所述J型套筒使所述单体透镜的所述另一个束腰对准成与所述聚光透镜的所述另一个束腰对准。
4.根据权利要求2所述的光学组件，其中， 所述聚光透镜的像放大率为1。
5.根据权利要求1所述的光学组件，其中，所述至少一个光学装置是安装有作为所述半导体光学装置的LD的发射机光学装置，并且所述光学组件还包括光隔离器，所述光隔离器防止所述光纤提供的光进入所述LD。
6.根据权利要求5所述的光学组件，还包括接收机光学装置，所述接收机光学装置利用内部安装的PD接收所述光纤提供的光， 其中，所述光学组件构成用于单根光纤的双向光学组件。
7.根据权利要求6所述的光学组件，其中，所述接收机光学装置安装有单体透镜，该单体透镜的一个束腰与所述PD对准并且该单体透镜的另一个束腰与所述聚光透镜的所述另一个束腰对准。
8.一种利用聚焦耦合系统与单根光纤进行通信的光学组件，包括第一发射机光学装置，其安装有用于发射具有第一特定波长X1的光的第一 LD以及第一单体透镜，所述第一单体透镜的一个束腰与所述第一 LD对准；第二发射机光学装置，其安装有用于发射具有与第一特定波长X1不同的第二特定波长λ 2的光的第二 LD以及第二单体透镜，所述第二单体透镜的一个束腰与所述第二 LD对准；WDM滤光器，其多路复用所述第一 LD提供的所述光和所述第二 LD提供的所述光；以及聚光透镜，其将所述WDM滤光器与所述光纤光学耦合，所述聚光透镜的一个束腰位于所述光纤的端部处，其中，所述聚光透镜的另一个束腰与所述第一单体透镜的另一个束腰对准且与所述第二单体透镜的另一个束腰对准。
9.根据权利要求8所述的光学组件，其中， 所述聚光透镜的像放大率为1。
10.根据权利要求8所述的光学组件，还包括放置在所述聚光透镜与所述光纤之间的光隔离器。
11.根据权利要求8所述的光学组件，还包括 安装有所述WDM滤光器和所述聚光透镜的耦合单元，其中，所述光纤设置在所述耦合单元的第一外壁中，所述第一光学装置设置在面对所述第一外壁且与所述第一外壁大致平行的第二外壁上，并且所述第二光学装置设置在与所述第一外壁和所述第二外壁大致垂直的第三外壁上，所述WDM滤光器相对于所述第一发射机光学装置的光轴、所述聚光透镜的光轴和所述第二发射机光学装置的光轴成45°角。
12.根据权利要求11所述的光学组件，其中，所述聚光透镜的所述束腰在所述第一外壁处与所述光纤对准，所述聚光透镜的所述另一个束腰在所述第二外壁处与所述第一单体透镜的所述另一个束腰对准，并且所述聚光透镜的所述另一个束腰在所述第三外壁处与所述第二单体透镜的所述另一个束腰对准。
13.根据权利要求11所述的光学组件，其中，所述聚光透镜的所述另一个束腰在所述WDM滤光器的表面处与所述第一单体透镜的所述另一个束腰和所述第二单体透镜的所述另一个束腰对准，并且所述第一发射机光学装置和所述第二发射机光学装置均发射相对于所述WDM滤光器的入射面具有相同偏振方向的光。
14.根据权利要求13所述的光学组件，其中， 所述第一 LD和所述第二 LD为边发射型LD。
15.根据权利要求11所述的光学组件，还包括第三发射机光学装置，其安装有用于发射具有第三特定波长λ 3的光的第三LD以及第三单体透镜，所述第三单体透镜的一个束腰与所述第三LD对准；第四发射机光学装置，其安装有用于发射具有第四特定波长λ 4的光的第四LD以及第四单体透镜，所述第四单体透镜的一个束腰与所述第四LD对准；另一个WDM滤光器，其多路复用所述第三LD提供的所述光和所述第四LD提供的所述光；以及耦合器，其多路复用来自所述WDM滤光器的光和来自所述另一个WDM滤光器的光， 其中，所述聚光透镜的所述另一个束腰在所述另一个WDM滤光器的表面处与所述第三单体透镜的另一个束腰和所述第四单体透镜的另一个束腰对准。
16.根据权利要求15所述的光学组件，还包括 安装有所述另一个WDM滤光器的副耦合单元，其中，所述副耦合单元的第一壁附接至所述耦合单元的面对所述第三外壁且与所述第三外壁大致平行且与所述第一外壁和所述第二外壁垂直的第四外壁，并且第三发射机光学装置附接至面对所述副耦合单元的所述第一壁且与所述第一壁大致平行的第二壁，并且所述第四发射机光学装置附接至所述副耦合单元的与所述副耦合单元的所述第一壁和所述第二壁大致垂直的第三壁，并且所述另一个WDM滤光器相对于所述第三发射机光学装置的光轴和所述第四发射机光学装置的光轴成45°角。
17.根据权利要求15所述的光学组件，其中，所述第三发射机光学装置提供的所述光和所述第四发射机光学装置提供的所述光相对于所述另一个WDM滤光器的入射面具有相同的偏振方向。
18.根据权利要求17所述的光学组件，其中，来自所述WDM滤光器的光的偏振方向和来自所述另一个WDM滤光器的光的偏振方向相对于所述耦合器的入射面成直角。
19.根据权利要求15所述的光学组件，其中，所述第一波长至所述第四波长具有\的关系。
全文摘要
本发明公开了一种光学组件(10B)，其中光学组件包括均与聚焦光束耦合系统中的单根光纤(13)光学耦合的多个光学装置(17A，17B)。光学组件(10B)包括聚光透镜(21)，并且各个光学装置(17A，17B)包括单体透镜(22a，22b)。聚光透镜的一个束腰位于光纤的端部，并且另一个束腰位于耦合单元的附接有光学装置(17A，17B)的外壁处。光学装置中的单体透镜(22a，22b)的一个束腰与聚光透镜(21)的另一个束腰大致对准，而单体透镜(22a，22b)的另一个束腰与半导体光学装置(14a，14b)对准。
文档编号G02B6/42GK102597837SQ201080050950
公开日2012年7月18日 申请日期2010年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者中西裕美 申请人:住友电气工业株式会社
技术领域：
本发明涉及采用用于单根光纤的聚焦光学耦合系统实现的光学组件，具体地说， 本发明涉及安装有均借助聚焦光束耦合系统与单根光纤耦合的多个光学装置的光学组件。
背景技术：
作为光信号源的用于光通信系统的发射机光学组件设置有半导体激光二极管(以下称为LD)和利用至少一个透镜将由LD发射的光与光纤耦合的光学耦合系统。同样用于光通信系统的接收机光学组件设置有半导体光电二极管(以下称为PD)和利用至少一个透镜将由光纤提供的光与PD耦合的光学耦合系统。此外，已经知道如下的双向光学组件，该双向光学组件包括发射机光学组件和接收机光学组件，并且可以对单根光纤执行光发射和光接收。常规的上述光学组件通常将光纤与半导体装置之间的光学耦合系统设置为所谓的平行光束耦合系统，即，从LD输出的光，即发散光被第一透镜准直并且被另一个透镜(即聚光透镜)聚焦在光纤的端部。该光学耦合系统可以保证两个透镜之间有足够的距离，从而，可以在两个透镜之间放置诸如光隔离器等其它光学部件。图13示意性示出了常规光学组件100的平行光束耦合系统，常规光学组件100安装有分别对具有彼此不同的特定波长的光进行处理的两个LD和一个PD。这三个光学装置 117AU17B和119B借助单体透镜122a、122b和122f以及聚光透镜121与信号光纤113通信。从LD 114a和114b发射的光被单体透镜12 和122b准直，被WDM滤光器12 多路复用，并且被聚光透镜121聚集在光纤113的端部上；而从光纤113发出的光被聚光透镜121 准直，被第二 WDM滤光器124d反射，并且被单体透镜122f聚焦在PD 115b的表面上。单体透镜12 至122f安装在对应的光学装置117A至119B中。由于光学组件100 具有平行光束耦合系统，因此可以粗略地执行沿各个光学装置117A至119B的光轴的光学对准，而仅仅精确地执行与各个光轴垂直的平面中的对准，该对准通过使光学装置117A至 119B在耦合单元111的外壁上滑动来执行。图12B估算了在图12A所示的光学系统中当聚光透镜偏离光轴时的光学耦合损耗，其中两个透镜之间的距离设定为5. 00mm，从光纤的端部至透镜的工作距离设定为
1.762mm,并且从LD至透镜的另一个工作距离设定为0. 297mm0使聚光透镜在与光轴垂直的平面内偏移，来估算通过光纤监视到的光学耦合损耗。图12B示出对于仅仅5 μ m偏移损耗劣化超过0. 5dB,对于3 μ m偏移耦合损耗增加至0. 2dB左右。图IlB示出了对图IlA的聚焦光束耦合系统进行与图12B所示的估算相同的估算的结果，其中两个透镜之间的距离设定为5. 13mm，从透镜至光纤的工作距离设定为
2.84mm,并且从其它透镜至LD的另一个工作距离设定为0. 27mm。在聚焦光束耦合系统中， 即使当透镜偏移增加了超过50 μ m时耦合损耗仍小于0. 6dB,并且对于大约30 μ m的偏移， 容许耦合损耗小于0.2dB，这表示即使当光学组件需要安装用于单根光纤的多个光学装置时，聚焦光束耦合系统仍可以有助于光纤与光学装置之间的光学对准。
发明内容
本发明的一方面涉及一种与外部光纤进行通信的光学组件。所述光学组件可以包括至少一个光学装置和聚光透镜。所述光学组件可以安装有与所述光纤和单体透镜光学耦合的半导体光学装置。根据本发明的光学组件的一个特征在于，所述半导体光学装置与所述单体透镜的一个束腰对准，所述光纤与所述聚光透镜的一个束腰对准，并且所述聚光透镜的另一个束腰与所述单体透镜的另一个束腰对准。从而，半导体光学装置、单体透镜、聚光透镜和光纤可以构成聚焦光束耦合系统。所述光学组件还可以包括耦合单元，所述耦合单元在内部安装有所述聚光透镜且在各个壁上附接有所述光学装置和固定在套筒内的光纤。所述光学装置可以借助J型套筒附接至所述耦合单元，所述J型套筒可以将所述单体透镜的另一个束腰与所述聚光透镜的另一个束腰对准。所述聚光透镜的像放大率可以为一，从而使所述聚光透镜与所述光纤的对准基本上仅取决于物理尺寸，而不需要任何精确对准。所述光学装置可以是如下的发射机光学装置其安装有发射具有特定波长的光的LD，并且所述光学组件还可以包括光隔离器以防止杂散光进入所述LD。除了包括所述发射机光学组件以外，所述光学组件还可以包括接收机光学组件。所述接收机光学组件可以从所述光纤接收光。所述光纤提供的光具有与所述LD发射的光的波长不同的特定波长。从而，所述光学组件可以构成用于单根光纤的双向光学组件。所述接收机光学组件还可以包括单体透镜，并且可以利用所述PD、所述接收机光学装置(下文称为ROD)中的所述单体透镜、所述聚光透镜和所述光纤构成所述聚焦光束耦合系统。根据本发明一方面的另一种光学组件利用所述聚焦光束耦合系统与单根光纤通信，并且包括第一发射机光学装置(下文称为T0D)、第二 TOD和波分多路复用(下文称为 WDM)滤光器和聚光透镜。所述第一 TOD设置有第一 LD，其发射具有第一特定波长λ i的光；以及第一单体透镜，其一个束腰与所述第一 LD对准。所述第二 TOD也设置有第二 LD， 其发射具有与所述第一波长入工不同的特定波长λ 2的光；以及第二单体透镜，其一个束腰也与所述第二 LD对准。所述WDM滤光器可以多路复用来自所述第一 TOD的光和来自所述第二 TOD的光。所述聚光透镜将所述WDM滤光器与所述光纤光学耦合从而将所述聚光透镜的一个束腰与所述光纤的端部对准。所述光学组件的特征在于，所述聚光透镜的另一个束腰与所述第一 TOD中的第一单体透镜的另一个束腰对准，并且与所述第二 TOD中的第二单体透镜的另一个束腰对准，从而可以利用所述第一单体透镜、所述第二单体透镜、所述WDM 滤光器和所述聚光透镜来在所述第一 LD和所述第二 LD与所述光纤之间实现所述聚焦光束耦合系统。所述聚光透镜的像放大率可以为一，从而可以有助于光学耦合过程。所述光学组件还可以设置有位于所述光纤与所述聚光透镜之间以防止杂散光进入所述第一 LD和所述第二 LD的光隔离器。所述光隔离器可以是偏振无关隔离器类型。所述光学组件还可以设置有安装有所述聚光透镜和所述WDM滤光器的第一耦合单元。所述第一耦合单元可以具有利用所述套筒附接所述光纤的第一外壁、面对所述第一外壁与所述第一外壁平行并且附接有所述第一 TOD的第二外壁、以及与所述第一外壁和所述第二外壁垂直且附接有所述第二 TOD的第三外壁。在该布置方式中，所述WDM滤光器相对于所述聚光透镜的光轴、所述第一 TOD的光轴和所述第二 TOD的光轴成45°角。此外，所述聚光透镜的束腰与所述第一外壁对准，所述聚光透镜的另一个束腰可以在所述第二外壁处与所述第一单体透镜的另一个束腰对准，并且在所述第三外壁处与所述第二单体透镜的另一个束腰对准。在所述光学组件的另一种布置方式中，所述聚光透镜的另一个束腰可以在所述 WDM滤光器的表面处与所述第一单体透镜的另一个束腰和所述第二单体透镜的另一个束腰对准。所述第一 TOD和所述第二 TOD可以发射相对于所述WDM滤光器的入射面具有相同偏振方向的光，即，当所述第一 TOD发射具有P偏振的光时，所述第二 TOD发射也具有P偏振的光，其中所述P偏振指的是进入所述WDM滤光器的光的偏振方向在所述入射面内。另一方面，所述第一 TOD发射具有S偏振的光，来自所述第二 TOD的光也表现出S偏振。当所述第一 TOD和所述第二 TOD中的LD为边发射型时，由于从边发射型LD发射的光表现出与有源层的延伸方向平行的偏振，因此可以容易地执行光的偏振方向的调整。所述光学组件还可以设置有第三TOD和第四TOD，每一个TOD设置有单体透镜和发射具有彼此不同的特定波长的光的LD;另一个WDM滤光器，其多路复用来自所述第三TOD 的光和来自所述第四TOD的光；以及耦合器，其多路复用来自所述WDM滤光器的光和来自所述另一个WDM滤光器的光。在该光学组件中，所述聚光透镜的另一个束腰在所述另一个WDM 滤光器的表面处与所述第三单体透镜的束腰和所述第四单体透镜的束腰对准。所述另一个WDM滤光器可以安装在副耦合单元中，所述副耦合单元附接至前述耦合单元的与第一外壁和第二外壁垂直的第四外壁上。所述第三TOD附接至所述副耦合单元的与前述耦合单元的第四外壁面对的外壁上，并且所述第四TOD附接在与前述耦合单元的第四外壁垂直的另一个外壁上。从而，所述第三TOD的光轴和所述第四TOD的光轴可以相对于所述另一个WDM滤光器成45°角。来自所述第三TOD的光和来自所述第四TOD的光可以相对于所述另一个WDM滤光器的入射面具有相同的偏振方向，但来自所述WDM滤光器的光和来自所述另一个WDM滤光器的光可以相对于所述耦合器的入射面成直角。在所述第一波长至所述第四波长具有X^xyxyx4的关系的情形下，即使波长之间相隔得足够窄， 仍可以有效地执行光的多路复用。
将参考以下
本发明的非限制性且非穷举性的实施例，其中除非另有说明，否则各个附图中用相同的附图标记表示相同的部件。图1示出了根据本发明实施例的光学组件中的聚焦光束耦合系统，其中光学组件设置有一个TOD ；图2示出了根据本发明实施例的另一个光学组件中的聚焦光束耦合系统，其中光学组件设置有两个TOD ；图3示出了又一个光学组件的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有置于彼此面对的位置处的两个TOD ；图4示出了又一个光学组件的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有分别布置在耦合单元的对应外壁中的三个TOD ；图5示出了又一个光学组件的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有四个TOD ；图6示出了又一个光学组件的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有两个 TOD和一个ROD，ROD中的PD放置在聚光透镜的束腰上而无需置入单体透镜；图7示出了与图6中所示的聚焦光束耦合系统类似的聚焦光束耦合系统，但图7 中所示的耦合系统仅仅设置了两个TOD共用的光隔离器；图8示出了与图7所示的聚焦光束耦合系统类似的聚焦光束耦合系统，但聚光透镜的束腰与安装在ROD中的单体透镜的束腰对准；图9示出了又一个光学组件中的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有一个 TOD和两个ROD，聚光透镜的束腰与各个ROD中的单体透镜的束腰对准；图10示出了又一个光学组件中的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件设置有两个ROD和一个T0D，ROD中的一个ROD面对光纤；图IlA示意性示出了用于估算因聚光透镜沿与光轴垂直的方向偏移而引起的耦合损耗的聚焦光束耦合系统，并且图IlB示出了图IlA所示的聚焦光束耦合系统的损耗特性；图12A示意性示出了用于估算因聚光透镜沿与光轴垂直的方向偏移而引起的耦合损耗的平行光束耦合系统，并且图12B示出了平行光束耦合系统的损耗特性；图13示出了平行光束耦合系统的实例；图14示出了又一个光学组件中的聚焦光束耦合系统，其中该光学组件包括分别发射具有彼此不同的特定波长和彼此不同的相对于WDM滤光器的偏振方向的光的四个TOD 并且通过使LD的有源层的延伸方向对准来精确地调整光学耦合器；图15示出了 WDM滤光器对于相对于入射面均具有P偏振的两条光束的透射损耗；图16示出了 WDM滤光器对于相对于入射面均具有S偏振的两条光束的透射损耗；图17示出了与穿过单体透镜的光的点面积和发散角的相关性；图18示出了对于具有P偏振的光和具有S偏振的光，光学耦合器相对于入射角的透射损耗；以及图19示出了设置有利用图14所示的聚焦光束耦合系统与单根光纤耦合的四个 TOD的光学组件的外形。
具体实施例方式下面，参考
根据本发明的优选实施例。图1至图5示出了至少设置在仅仅设置有发射光学子组件的光学组件中的光学耦合装置。图1示出了根据本发明实施例的光学组件的基本布置方式，其中光学组件10A包括单根光纤13、单个发射机光学装置(以下称为T0D)17A和耦合单元IlA0光学组件10A附接有将光纤13固定在耦合单元IlA的端部处的套筒16，而TOD 17A固定至耦合单元IlA的另一端部。耦合单元安装有聚光透镜21，其中聚光透镜21的一个束腰位于光纤13的端部 13a，而另一个束腰大致位于耦合单元IlA的固定有TOD 17A的端壁1 处。束腰指的是从具有有限面积的真实光源发射的光不能通过聚光透镜集中在一点而是沿将光源与透镜中心连接起来的光轴在束腰位置处变成最窄。TOD 17A设置有单体透镜22a，其中透镜的一个束腰位于LDHa的发光壁处，而透镜的另一个束腰大致位于耦合单元IlA的端壁1 处。从而，单体透镜2 可以在壁1 中的束腰处经由形成于耦合单元IlA中的开口 Ila与聚光透镜21光学耦合。在光纤13的端部13a与LD Ha之间的路径上可以布置有光隔离器23。具体地说，在图1中，光隔离器23放置在聚光透镜21与TOD 17A中单体透镜2 的束腰位置之间。 如图1中虚线所示，光隔离器可以放置在聚光透镜21与光纤13之间，或者放置在单体透镜 2 与其它透镜的束腰之间。光学耦合单元IlA设置有金属壳体，其中聚光透镜21可以物理地放置在耦合单元 IlA的壳体内。具体地说，在像放大率为一的条件下，聚光透镜21布置在耦合单元IlA的中部，而耦合单元IlA的一端附接有套筒16。套筒16可以在与光纤13的光轴垂直的平面内在附接有套筒16的端壁上光学对准，并且利用焊接处理或粘合剂附接在该端壁上。耦合单元IlA的物理尺寸和套筒16的物理尺寸可以确定套筒16在该端壁上的位置。光纤13的轴线有时偏离聚光透镜21的中心轴线。通过将套筒16附接至耦合单元，将聚光透镜21和光隔离器23放置在耦合单元内，可以形成带有套筒16的耦合单元IlA的中间产品。接着，将TOD 17A组装在耦合单元 IlA的另一端。单体透镜2 可以是像放大率为六(6)的非球面透镜，这意味着距LD 14a 的工作距离为大约0.25mm。工作距离指的是从透镜的端部至物体的壁的距离。TOD 17A可以利用连接套筒18附接至耦合单元IlA0通过使连接套筒18在端壁1 上滑动，可以使 TOD 17A在与光轴垂直的平面内对准，而通过调整TOD 17A插入连接套筒18的孔内的插入深度，可以使TOD 17A沿光轴光学对准。可以在通过将偏压电流供应至LD 1 来实际启动 LD 1 并且监视从光纤13输出的光时执行TOD 17A相对于耦合单元IlA的对准。在光学对准中，由聚光透镜21产生的束腰设定成位于端壁12a处，因此，TOD 17A 中单体透镜2 的束腰可以参照束腰在端壁1 上的位置，这不仅可以加速光学对准步骤， 而且可以提高TOD 17A与耦合单元IlA之间的光学耦合精确性。TOD 17A可以利用焊接处理或粘合剂附接至J型套筒18，并且J型套筒18也可以利用焊接处理或粘合剂固定至耦合单元11A。在图1所示的光学组件IOA中，从LD 1 发射的具有波长λ a的光经过光隔离器 23和两个透镜21和2 而进入光纤13的端部13a。本实施例的光学组件IOA可以减小由光学对准不良导致的光纤与TOD 17A之间的光学耦合损耗。具体地说，该光学组件IOA对于TOD 17A的对准不良在士30μπι内的情形，获得不超过0.2dB的耦合损耗。如图13所示，采用平行光束构造所实现的常规光学组件为了将光学耦合损耗减小至不超过0. 2dB必须将TOD的对准不良限制在士 3 μ m内。图2示出了根据本发明第二实施例的光学组件IOB的布置方式，其中光学组件IOB 包括单根光纤13和分别发射具有彼此不同的特定波长的光的两个TOD 17A和17B。第二 TOD 17B附接至耦合单元IlB的一侧。光学组件IOB还设置有套筒16，其固定光纤13，并且利用焊接处理或粘合剂而附接在耦合单元IlB的端部；TOD 17A，其在与前述端部相反的另一端部1 采用具有特定波长Xa的LD 1 来实现；以及另一个TOD 17B，其在耦合单元IlB的侧壁12b上采用具有特定波长λ b的LD 14b来实现。耦合单元IlB内置有聚光透镜21、光隔离器23和WDM滤光器Ma。如图2中虚线所示，光隔离器23还可以布置在聚光透镜21与光纤13之间的光路中。作为另一种选择，光学组件IOB可以设置有两个光隔离器，一个光隔离器布置在从第一 LD Ha至WDM滤光器2 的光路中，而另一个隔离器可以布置在从第二 LD 14b至WDM滤光器Ma的光路中。从聚光透镜21引出的光路可以分成两条光路，一条光路朝向第一 TOD 17A，而另一条路径经WDM滤光器Ma以大致直角弯曲且朝向第二 TOD 17B。各个光路的束腰位置设置在对应外壁1 和12b处。第二 TOD 17B还设置有第二透镜22b和LD 14b。第二透镜 22b的一个束腰位于LD 14b的发光点处，而另一个束腰位于耦合单元IlB的壁12b处。换句话说，第二 TOD 17B相对于耦合单元IlB光学对准，以使另一个束腰位于耦合单元IlB的外壁12b处。第二 TOD 17B中的第二透镜2 也可以是像放大率为三(3)的非球面透镜，这使得第二 LD 14b的工作距离为大约0. 45mm。第二 TOD 17B可以通过置入另一个J型套筒18b 内而附接至耦合单元11B。J型套筒18b可以沿与光轴垂直的方向与耦合单元光学对准，而可以通过调整与J型套筒18b的孔的重叠距离而使第二 TOD 17B沿光轴与J型套筒1 对准。J型套筒18b固定至耦合单元IlB并且可以利用焊接处理或粘合剂将第二 TOD 17B固定至J型套筒18b。与第一 TOD 17A类似，第二 TOD 17B的光学对准可以通过实际启动第二 TOD 17B中的LD 14b并且监视经过光纤13的光来执行。与图1所示的第一实施例中的TOD 17A相同，TOD 17A经由开口 Ila与耦合单元光学耦合，以使第一透镜22a的束腰与聚光透镜21的束腰大致对准。从第一 LD 14a发射的具有特定波长λ a的光穿过开口 11a、WDM滤光器Ma、隔离器23和聚光透镜21而进入光纤13。而具有特定波长Ab的光穿过开口 lib、经WDM滤光器2 反射并且经过光隔离器23和聚光透镜21而进入光纤13。图3示出了根据本发明第三实施例的光学组件IOC的光学布置方式，其中光学组件IOC是如下的发射机光学组件类型，该发射机光学组件设置有光纤13和布置在耦合单元 IlC的两侧的两个T0D17B和17C。由于两个TOD 17B和17C布置在侧部，因此可以减小光学组件IOC的纵向尺寸。与上述光学组件IOA和IOB类似，本实施例的光学组件IOC将固定光纤13的套筒16附接至耦合单元IlC的一端，而耦合单元IlC的一个侧壁设有具有特定波长λ b的第一 TOD 17B并且与前述侧壁相反的另一个侧壁设有具有特定波长λ c的第二 TOD 17C。耦合单元IlC安装有光隔离器23、聚光透镜21和WDM滤光器Ma J4b，但与前述实施例相比WDM滤光器的数量增加至两(2)个。光隔离器23可以布置在光纤与第二 WDM 滤光器24b之间。聚光透镜21的光轴被分成两个，一个光轴经过第二 WDM滤光器24b并且被第一 WDM滤光器2 反射而朝向第一 TOD 17B,另一个光轴被第二 WDM滤光器24b弯曲而朝向第二 TOD 17C。朝向第一 TOD 17B的前述光束的束腰位置大致位于耦合单元IlC的固定第一 TOD 17B的外壁12b上，而朝向第二 TOD 17C的后一光束的束腰位置大致位于附接第二 TOD 17C的外壁12c上。第二 TOD 17C还内置有单体透镜22c，其中单体透镜22c所产生的一个束腰的位置位于LD Hc的发光壁上，而另一个束腰位置位于附接第二 TOD 17C的外壁12c 上。换句话说，可以通过调整插入J型套筒18c中的插入深度而使第二 TOD 17C沿第二 TOD 17C的轴线对准，而可以通过使J型套筒18c在耦合单元IlC的外壁12c上滑动来执行在与光轴垂直的平面上的光学对准。可以通过使LD Hc实际发光并且检测光纤13中从LDHc发射的光来执行第二 TOD 17C的光学对准。从而，TOD 17B可以与光纤13光学耦合，以便如图2所述，单体透镜22b的束腰位置可以与聚光透镜21的束腰位置对准，并且可以通过将单体透镜22c的束腰位置与聚光透镜21的束腰位置对准来将另一个TOD 17C与光纤13耦合。从LD 14b发射的具有特定波长λ b的光经过开口 11b，被第一 WDM滤光器2 反射，透射过第二 WDM滤光器24b和聚光透镜21，最后进入光纤13的端部13a。来自LD 14c的具有特定波长λ c的其它光穿过开口 11c，被第二 WDM滤光器24b反射，透射过聚光透镜，最后与光纤13的端部13a耦合。图4示出了根据本发明实施例的光学组件的又一光学布置方式。图4所示的光学组件设置有单根光纤13、三(3)个TOD 17A至17C和耦合单元11D。本实施例的光学组件 IOD设置有单根光纤，其固定在附接至耦合单元IlD的端壁处的套筒16中；第一 T0D17A， 其包括具有特定波长Xa的LD 14a，并且位于耦合单元IlD的与前述端壁相反的外壁12a 处；第二 TOD 17B，其包括具有特定波长Xb的LD 14b，并且位于第二壁1 处；以及第三 TOD 17C，其包括具有特定波长Xc的LD 14c，并且位于最末壁12c处。从而，三个TOD 17A 至17C和套筒16面向耦合单元IlD地固定至耦合单元11D。与上一实例中出现的情形类似，耦合单元IlD安装有光隔离器23和两个WDM滤光器2 和Mb。光隔离器23可以布置在光纤与第二 WDM滤光器24b之间的任何位置。聚光透镜21的光轴被分成三(3)个，一个光轴透射过第一 WDM滤光器2 和第二 WDM滤光器 24b而朝向第一 TOD 17A，而其余的光轴，与上一实施例中类似，被第一 WDM滤光器2 反射后朝向第二 TOD 17B，以及被第二 WDM滤光器24b反射后朝向第三TOD 17C。此外，束腰在对应光轴上的位置大致位于外壁1 至12c处。设置有单体透镜2 至22c的各个TOD 17A至17C分别经过开口 Ila至Ilc与聚光透镜21光学耦合。TOD 17A至17C可以在彼此垂直的三个方向上光学对准，并且利用焊接处理或粘合剂固定至耦合单元11D。从第一 LD 1 发射的具有特定波长λ a的光透射过第一 WDM滤光器2 和第二 WDM滤光器Mb，透射过聚光透镜21，最后进入光纤13的端部13a。从第二 LD 14b发射的具有特定波长λ b的光在首先被第一 WDM滤光器2 反射、 接着透射过第二 WDM滤光器24b和聚光透镜21之后，也进入光纤13的端部13a。来自第三LD Hc的具有特定波长λ c的光在首先被第二 WDM滤光器24b反射，接着透射过聚光透镜21之后，也进入光纤13的端部13a。在图4所示的本实施例中，第一 TOD 17A的单体透镜22a的束腰大致位于耦合单元IlD的外壁1 处，第二单体透镜22b的束腰位于第二外壁12b处，并且第三单体透镜22c的束腰位于第三外壁12c处。通过供应偏压电流来实际启动LD 14a至Hc并且利用光纤13监视来自LDHa至14c的光，从而可以使各个J型套筒18a至18c对准各个单体透镜的束腰的位置。图5进一步示出了根据本发明又一个实施例的光学组件的光学耦合系统。图5中所示的光学组件IOE设置有分别输出具有彼此不同的特定波长的光的四个TOD 17A至17D。 光学组件IOE还设置有耦合单元11E，该耦合单元IlE的一个壁设置有台阶部。台阶部置于两个壁12c和12d之间，两个壁12c和12d分别安装有第三T0D17C和第四TOD 17D。从而，台阶部可以调节聚光透镜21的光路的长度。如下面的详细描述，聚光透镜21的光轴被分成四(4)个，每一个光轴设置有大致朝向光学耦合单元IlE的固定有TOD 17A至17D的外壁1 至12d的束腰点。从聚光透镜 21至各个外壁1 至12d的光路长度彼此大致相等，因此台阶部必须置于第三壁12c与第四壁12d之间。各个TOD 17A至17D中的单体透镜2 至22d的束腰点可以与聚光透镜21 的形成在各个壁1 至12d处的束腰点大致对准，从而，各单体透镜2 至22d可以通过开口 Ila至Ild和WDM滤光器2 至2 而与聚光透镜21光学耦合。TOD 17A至17D与对应的J型套筒18a至18d —起使TOD 17A至17D沿三个彼此垂直的方向对准。TOD 17A至17D固定至J型套筒18a至18d，并且J型套筒18a至18d在对准之后利用焊接处理或粘合剂固定至对应的壁1 至12d。来自第一 TOD 17A的光(具有特定波长λ a)可以在透射过三个WDM滤光器2 至2 和聚光透镜21之后与光纤13耦合。来自第二 TOD 17B的光(具有特定波长Xb)可以在首先被第一 WDM滤光器2 反射并且透射过第二 WDM滤光器24b和聚光透镜21之后与光纤耦合。来自第三TOD 17C的光(具有特定波长λ c)可以在首先被第二 WDM滤光器24b反射并接着透射过聚光透镜21之后进入光纤13。此外，来自第四TOD 17D的光可以在首先被第三WDM滤光器2 反射并且接着透射过第一和第二 WDM滤光器以及聚光透镜21之后进入光纤13。图6至图10均示出了根据本发明实施例的光学组件中的光学耦合系统。除了设有前述实施例所述的TOD以外，图6至图10所示的光学组件还设置有至少一个接收机光学组件(以下称为ROD)，从而构成单根光纤双向组件类型。与TOD的情况不同，ROD 19A实质上无需沿光轴进行光学对准。于是，ROD 19A通常具有沿光轴对准的物理结构，并且仅仅对垂直于光轴的其余两个方向进行光学对准。然而，与TOD 17A至17B类似，可以使ROD 19A沿光轴光学对准，以使由聚光透镜21产生的束腰位于耦合单元IlF的壁12c处，并且使由安装在ROD 19A中的单体透镜产生的束腰与聚光透镜21的束腰大致对准。图6和图7中所示的光学组件用ROD 19A替代图4所示光学组件10D中的第三 TOD 17C。S卩，图6的光学组件10F设置有固定至耦合单元IlF的外壁处的ROD 19A。ROD 19A安装有PD 15a, PD 15a接收直接来自聚光透镜21而未经过任何单体透镜的具有特定波长的信号光。在与ROD 19A的光轴垂直的方向上使ROD 19A在耦合单元的外壁12c 上光学对准，并且利用焊接处理或粘合剂将ROD 19A固定至耦合单元11F。从聚光透镜21到ROD 19A的光路中放置有WDM滤光器Md，以便将信号光弯曲大致直角，而在从聚光透镜21到TOD 17A和从聚光透镜21到另一个TOD 17B的各个光路中放置有隔离器23或25和WDM滤光器Ma。从而，ROD 19A接收从光纤13提供，透射过聚光透镜21并且被第二 WDM滤光器24d反射的具有波长λ e的信号光。从第一 TOD 17A发射的具有特定波长λ a的光透射过光隔离器23、两个光隔离器2 和Md、以及聚光透镜21， 最后进入光纤13。来自第二 TOD 17B的具有波长Xb的光透射过其它光隔离器25、被第二 WDM滤光器24d反射、透射过聚光透镜21，最后进入光纤13。第一光隔离器23和第二光隔离器25仅仅透射从TOD 17A或T0D17B进入第一 WDM滤光器2 的光，而基本上阻断从第二 WDM滤光器24d进入TOD 17A和TOD 17B的光。图7所示的光学组件10G的光隔离器23的位置与安装在图6所示的前述光学组件 10F中的光隔离器23的位置不同，以减小光隔离器的数量。光学组件10G在两个WDM滤光器2 与24d之间设置有光隔离器23。在该光学组件10G中，从第一 TOD 17A发射的光首先透射过WDM滤光器、光隔离器23、第二 WDM滤光器24d和聚光透镜21，最后进入光纤13， 而来自第二 TOD 17B的光首先被WDM滤光器2 反射，接着透射过光隔离器23、第二 WDM滤光器24d和聚光透镜21，最后进入光纤13。图7所示光隔离器23可以使从第一光隔离器 24a进入第二光隔离器Md的光透过，但阻断从第二 WDM滤光器24d进入第一 WDM滤光器 2 的光。图8示出了又一个光学组件IOH的光学耦合系统。图8所示的该光学组件的ROD 19B的构造与上述组件IOF和IOG的ROD 19A的构造不同。本实施例的ROD 19B设置有单体透镜22f，并且接收从光纤13提供的具有波长λ f的光。由单体透镜22f产生的束腰的位置位于ROD 19B内，而不位于耦合单元IlH的外壁12c处，但与耦合单元IlH中聚光透镜 21所产生的束腰大致对准。ROD 19B中的单体透镜22f的像放大率可以为二(2)，以使PD 15b的工作距离形成为大约1mm。与上述实施例的ROD 19A类似，本实施例的ROD 19B可以省略沿光轴的光学对准，并且可以仅在与光轴垂直的壁上对准，即，可以通过实际提供来自光纤13的测试光并且由PD 15b监视该光来使ROD 19B与耦合单元IlH的外壁12c内光学对准。第二 WDM 滤光器2 可以反射具有波长λ f的光，并且该光被单体透镜22f聚焦。图9和图10示出了除了一个TOD外还分别设置有两个ROD的光学组件的光学耦合系统，其中各个ROD 19B和ROD 19C接收具有彼此不同的波长的光。图9所示的光学组件101用第二 ROD 19C替代图8中所示的第二 TOD 17B，且光隔离器23只放置在TOD 17A 的前方，以免干涉两个ROD 19B和19C的光路。第二 ROD 19C利用PD 15c接收具有波长λ g的光，该波长λ g与第一 ROD 19B所接收的光的波长λ f不同。第二 ROD 19C还设置有单体透镜22g，但与TOD 17A的情况类似，单体透镜22g的束腰设置成大致位于耦合单元IlI的外壁处。第二 ROD 19C中的单体透镜22g的布置方式与第一 ROD 19B中的单体透镜22f的布置方式相同。第二 ROD 19C也可以省略沿光轴的光学对准，并且可以仅仅通过使ROD 19C在耦合单元IlI的外壁12b上滑动来对准。第二 R0D19C的光学对准还可以通过经由光纤13实际提供具有波长Xg的光并且由PD 15c监视该光来执行。图10中所示的光学组件10J用ROD 19C替代图8中所示的光学组件10H的第一 TOD 17A。光隔离器23放置在从TOD 17B至第一 WDM滤光器2 的光路中，以免干涉ROD 19B和ROD 19C的光路。第二 ROD 19C可以接收具有波长λ g的光，并且固定至耦合单元 IlJ的外壁12a。第二 ROD 19C中的单体透镜22g的束腰与聚光透镜21的束腰大致对准。 具有波长λ g的光透射过聚光透镜21、第二 WDM滤光器2 和第一 WDM滤光器Ma，最后经单体透镜22g会聚进入PD 15c。从TOD 17B发射的光首先经单体透镜22b会聚，透射过光隔离器23，被第一 WDM滤光器2 反射，透射过第二 WDM滤光器2 和聚光透镜21，最后进入光纤13。根据本发明实施例的光学组件10B至10J设置有固定至耦合单元IlB至IlJ的外壁处的至少一个光学装置ROD或T0D，其中外壁不面向附接有套筒16的壁。即，至少一个光学装置接收或发射被WDM滤光器弯曲了大致直角的光。换句话说，进入WDM滤光器的光相对于WDM滤光器的法线成大致45°角。进入WDM滤光器的两条光束，一条光束透射过WDM滤光器而另一条光束被滤光器反射，当这两条光束各自具有彼此相近的特定波长时，WDM不能区别这两条光束。即，WDM滤光器使应该基本上全部发生反射的光的一部分透过，并且使应该基本上全部发生透射的光的一部分反射。在符合信道栅格采用与相邻信道仅相隔0. Snm的ITU-T标准的密集WDM通信系统中可能出现该情形。当光束的入射角变得更大时WDM滤光器区别两条光束的性能变差，其中入射角可以由光束与WDM滤光器的法线之间的角度来定义。下述光学组件的实施例可以解决WDM滤光器的该波长区别问题。图14示出了根据本发明的又一个实施例的光学组件IOK的光学耦合系统。光学组件IOK包括四(4)个TOD 17E至17H，每一个TOD发射具有彼此不同但紧密相隔的特定波长X1-X4的光。除包括四个TOD 17E至17H以外，光学组件IOK还包括主耦合单元11K、 副耦合单元11L、套筒16和光纤13。TOD 17E至17H分别安装有发射光束的LD He至LD 14g和单体透镜2 至22h。TOD 17E至17H在插入对应的J型套筒18e至18h中的情况下固定至耦合单元IlK和11L。主耦合单元IlK安装有光隔离器23、WDM滤光器2 和耦合器沈，而副耦合单元IlL安装有另一个WDM滤光器Mb。第一 WDM滤光器2 布置成其法线相对于来自第一 TOD 17E和第三TOD 17G的各光束分别成大致45°角，而第二 WDM滤光器24b布置成其法线相对于来自第二 TOD 17F和第四TOD 17H的两条光束分别成大致45° 角。具有波长无相关性的耦合器26布置成其法线相对于从第一 WDM滤光器2 和第二 WDM 滤光器24b输出的两条光束分别成大致45°角。光学耦合器沈可以采用如下的偏振耦合器类型，该偏振耦合器将被第一 WDM滤光器2 多路复用的光的ρ成分(平行成分)与被第二 WDM滤光器多路复用的光的s成分(垂直成分)耦合。与上述光学组件的布置方式类似，本实施例的光学组件IOK设置有光纤13，该光纤13固定在附接于主耦合单元IlK的一个壁处的套筒16中。主耦合单元IlK在与安装有套筒16的壁面对的壁处借助J型套筒18e而设置有第一 TOD 17E且在侧壁上借助另一个J 型套筒18g而设置有第三TOD 17G，J型套筒18e安装有发射具有特定波长λ :的光的LD， 另一个J型套筒18g安装有输出具有另一特定波长λ 3的光的LD 14g，波长λ3比波长X1 长。与安装有第三TOD 17G的壁相反的侧壁处设置有副耦合单元11L，副耦合单元的与安装有主耦合单元IlK的壁相反的侧壁设置有TOD 17F，T0D 17F安装有发射具有特定波长λ 2的光的LD 14f。副耦合单元IlL在与安装有第TOD 17F的上述壁垂直的侧壁处也设置有第四TOD 17H，第四TOD 17H具有发射具有特定波长λ 4的光的LD 14h。主耦合单元IlK安装有第一 WDM滤光器Ma、耦合器26、聚光透镜21和光隔离器 23，而副耦合单元IlL安装有第WDM滤光器Mb。本实施例的光隔离器23可以是如下的偏振无关隔离器类型，该偏振无关隔离器的隔离与入射光的偏振方向无关。光隔离器23可以利用焊接处理、采用粘合剂或通过压配合而固定在主耦合单元IlK中。光隔离器23可以布置在聚光透镜21与耦合器沈之间。聚光透镜21的束腰可以位于固定在套筒16中的光纤13的末端。聚光透镜21的束腰的该布置方式可以仅仅借助套筒16和主耦合单元IlK的物理尺寸来确定。而聚光透镜21的另一个束腰设置于第一 WDM滤光器Ma的表面上并且在WDM滤光器Mb的面对主耦合单元IlK的表面上。可以仅仅利用部件的机械尺寸来对由聚光透镜21产生的束腰执行光学对准。
对于各个单体透镜2 至22h，第一单体透镜22e的一个束腰设成位于第一 LD 14e的发光表面上，而第一单体透镜22e的另一个束腰设成位于第一 WDM滤光器Ma的面对第一 TOD 17E的表面上。对于第TOD 17F，单体透镜22f的一个束腰设成位于LD 14f的发光表面上，而单体透镜22f的另一个束腰设成位于第WDM滤光器Mb的面对第TOD 17F 的表面上。对于第三TOD 17G，第三单体透镜22g的一个束腰设成位于LD 14g的发光表面上，而第三单体透镜22g的另一个束腰设成位于第一 WDM滤光器2 的面对第三T0D17G的表面上。最后，第四单体透镜22h的一个束腰设成位于LD 14h的发光表面上，而第四单体透镜22h的另一个束腰设成位于第二 WDM滤光器24b的面对主耦合单元IlK的表面上。通过将LD He至14h组装在TOD 17E至TOD 17H中的子安装件上来简单地将各个单体透镜 2 至2 的束腰调整到LD He至LD 14h的发光表面上，而可以利用各个J型套筒18e至 18h来精确地调整各个单体透镜2 至2 相对于WDM滤光器2 和Mb的另一个束腰。也就是说，通过使J型套筒18e至1 在耦合单元IlK和IlL的外表面上滑动，各个J型套筒18e至1 可以将TOD 17E至T0D17H在与光轴垂直的平面上光学对准，而且可以通过调整TOD 17E至TOD 17H插入在套筒18e至18h的开口内的深度来沿TOD 17E至 TOD 17H的光轴使TOD 17E至TOD 17H对准。从而，可以将由单体透镜2 至2 产生的束腰精确地调整成位于WDM滤光器2 和Mb的表面上。具有特定波长X1的第一 LD He可以借助第一单体透镜22e、第一 WDM滤光器 Ma、耦合器26、聚光透镜21和光隔离器与光纤13光学耦合。具有波长λ 2的第二 LD 14f 可以借助第二单体透镜22f、第二 WDM滤光器Mb、耦合器沈、聚光透镜21和光隔离器23 与光纤13耦合。具有波长λ 3的第三LD 14g可以借助第三单体透镜22g、第一 WDM滤光器 Ma、耦合器沈、聚光透镜21和光隔离器23来与光纤13耦合。具有波长λ 4的第四LD 14h 可以借助第四单体透镜22h、第二 WDM滤光器Mb、耦合器沈、聚光透镜21和光隔离器23与光纤13耦合。偏振无关隔离器的一种类型包括作为半波长板放置在诸如金红石等双折射晶体之间的法拉第旋转器。当双折射晶体的厚度为0. 5mm并且入射到双折射晶体的光为平行光束时，寻常光束与非寻常光束之间的走离距离(walk-off distance)为至多约50 μ m。因此，本实施例的光学组件IOK具有聚光透镜21与各个单体透镜2 至2 结合的聚焦光束布置方式。从而，在聚光透镜21的像放大率为一且距光纤13的距离为4. 35mm而单体透镜 22e至22h为距束腰的距离为5. 8mm的非球面透镜的条件下，即使走离距离为50 μ m,光隔离器23仍可以有效地表现出超过-60dB的隔离。聚光透镜21的像放大率为一从而可以有效地吸收主耦合单元IlK至各个WDM滤光器2 和Mb的物理尺寸的公差等。在图14所示的光学组件IOK中，第一 WDM滤光器2 多路复用从第一 LD 14e发射的特定波长为λ工的光的P成分、以及从第三LD 14g发射的特定波长为λ 3的光的P成分。当LD He和LD 14g是边发射LD类型时，从LD He和LD 14g发射的光的偏振方向与LDHe和LD 14g的有源层的延伸方向大致平行。因此，光的P成分可以通过将TOD 17E 和TOD 17G布置成使子安装件的安装有LD He和LD 14g的主表面变成与第一 WDM滤光器 Ma的入射面平行来获得，其中入射面指的是由入射光束的光轴和出射光束的光轴形成的平面。图15示出了 WDM滤光器2 的P成分透射损耗的波长相关性。在估算中，将波长A1M λ 4 分别假定为 1295. 56nmU300. 05nmU304. 58nm ^P 1309. 14nm。图 15 还示出了当进入WDM滤光器2 的光具有士0. 5°的偏离角时透射损耗的变化范围。如图15所示，WDM 滤光器2 可以使来自第一 TOD 17E的入射角约为45°的大致全部光透过，而且WDM滤光器2 可以基本上使来自第三T0D17G的入射角为约45°的光不透过，这意味着WDM滤光器2 可以反射来自第三TOD 17G的大致全部光。从而，具有多层介电薄膜且被设计成具有1300nm截止波长的第一 WDM滤光器Ma可以多路复用均具有P成分的来自第一 TOD 17E 的光与来自TOD 17G的光。根据本实施例的光学组件IOK另外利用第二 WDM滤光器24b多路复用来自第二 TOD 17F的光的S成分和来自第四TOD 17H的光的S成分。图16示出了第二 WDM滤光器 24b的透射损耗的波长相关性。图16还示出了在进入WDM滤光器Mb的光具有士0.5°的偏离角时，即在进入WDM滤光器2 和Mb的光的入射角偏离45°时的透射损耗的变化范围。如图16所示，来自第二 TOD 17F的波长为1300. 05nm且偏振方向垂直于入射面的光几乎全部透射过WDM滤光器Mb，而来自第四TOD 17H的光基本上被阻断，换句话说，来自第四 TOD 17H的光基本上被WDM滤光器24b反射。在图16所示的情形下，这两种光相对于WDM 滤光器24b均形成大致45°的入射角，并且WDM滤光器24b也具有介电薄膜的多层结构并且被设计成具有1305nm的截止波长。TOD 17F和TOD 17G附接至副耦合单元11L，以使子安装件的安装有LD 14f和LD 14h的主表面变成与第二 WDM滤光器Mb的入射面垂直。图17示出了光束的光轴的由各个单体透镜22e至2 所引起的点面积(spot area)和发散角的关系。在本光学组件IlK中，由单体透镜2 至2 产生的束腰位置和由聚光透镜21产生的束腰位置设置在WDM滤光器2 和24b的表面上，这可以使光束的发散角大致为零(0)，并且使点面积最小。此外，图15和图16所示的透射特性允许入射光束的发散角有士 0.5°的公差，这对应于束腰的士 50μπι的位置偏移。从而，通过将由聚光透镜21产生的束腰和由单体透镜2 至2 产生的束腰设置在WDM滤光器2 至Mb的表面上，可以将进入WDM滤光器2 和24b的光的发散角大致设定为零，并且可以确保WDM滤光器2 和24b的波长选择。此外，在本实施例的聚焦光学布置方式中，可以确保WDM滤光器2 和Mb的表面的束腰的公差为士50 μ m。耦合器沈多路复用来自第一 WDM滤光器Ma的光的P成分和来自第二 WDM滤光器Mb的光的S成分。图18示出了用于偏振位于入射面(即由耦合器沈的法线与入射光束的轴线形成的平面)内的作为P成分的光和偏振与入射面垂直的作为S成分的光的耦合器的透射损耗。如图18所示，耦合器的P成分的透射损耗小于-0. 05dB,这意味着来自第一 WDM滤光器2 且波长为X1* λ3的几乎全部光透射过耦合器沈，而来自第二 WDM滤光器 24b且波长为入2和λ 4的几乎全部光被耦合器沈反射。从而，耦合器沈可以多路复用来自第一 WDM滤光器2 且具有P偏振态的光和来自第二 WDM滤光器24b且具有S偏振态的光。下面，将说明组装光学组件IOK的方法。首先，将两个WDM滤光器2 和24b安装并固定在各自的耦合单元IlK和IlL中。将聚光透镜21和固定在套筒16内的光纤13也固定在主耦合单元IlK中。由于聚光透镜21的像放大率为一(1)，因此除了套筒16在垂直于光轴的平面中的对准以外，这些部件的对准可以主要利用部件的物理尺寸来执行，这可以增加沿聚光透镜21的光轴的对准公差。对于垂直于光轴的平面上的光学对准，可以使套筒16在主耦合单元IlK的表面上滑动来执行。然后，将各个TOD 17E至TOD 17H与耦合单元IlK和IlL对准，从而首先通过在各个J型套筒18e至18h内旋转TOD 17A至T0D17H将从TOD 17E至TOD 17H发射的光的偏振方向调整成与第一 WDM滤光器Ma的入射面平行并且与第二 WDM滤光器的入射面垂直，接着，将由单体透镜2 至2 产生的束腰与由聚光透镜21形成的几乎位于WDM滤光器2 和Mb的表面上的束腰对准。通过实际启动LD 14e至14h，使J型套筒18e至1 在耦合单元IlK和IlL的外壁上滑动，并且调整TOD 17E至TOD 17H插入在J型套筒18e至18h 中的深度，来将TOD 17E至TOD 17H固定在使穿过光纤13的监视光最大的位置处。如图17 所示，束腰的位置的对准对于士0.5°内的入射角变化量表现出士50μπι的足够公差，这可以使T0D17E至17Η的对准足够简单。图19是示出光学组件IlK的外形和物理尺寸的透视图。图19中所示的尺寸是光学组件IlK的典型实例。根据本实施例的光学组件IlK的主要部分具有分别为18mm和 13mm的实际长度和实际宽度。从而，根据本发明，即使光学组件具有可用于WDM通信的带多个发射机光学装置的构造，仍可以获得小型光学组件。虽然已经举例并说明了当前所认为的本发明示范实施例，但本领域的技术人员可以理解到，可以在不脱离本发明实际范围的情况下，进行各种其它的变型以及用等同物来替代。另外，可以在不脱离文中的中心发明点的情况下，做出很多变型以适应符合本发明教导的特定情形。因此，本发明不限于所公开的特定实施例，而且本发明包括落入所附权利要求书范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种与外部光纤进行通信的光学组件，包括至少一个光学装置，其在内部安装有半导体光学装置和单体透镜，所述半导体光学装置与所述光纤光学耦合，所述半导体光学装置与由所述单体透镜产生的束腰中一个束腰的位置对准；以及聚光透镜，其具有与所述光纤的端部对准的束腰，其中，所述单体透镜的另一个束腰与所述聚光透镜的另一个束腰对准，所述半导体光学装置利用包括所述单体透镜和所述聚光透镜的聚焦耦合系统与所述光纤进行光学耦合。
2.根据权利要求1所述的光学组件，还包括耦合单元，其安装有所述聚光透镜，在外壁上附接有所述光学装置，并且在另一个外壁上附接有固定光纤的套筒，其中，所述单体透镜的所述另一个束腰位于所述耦合单元的所述外壁处。
3.根据权利要求2所述的光学组件，其中，所述至少一个光学装置借助J型套筒附接至所述耦合单元的所述外壁，所述J型套筒使所述单体透镜的所述另一个束腰对准成与所述聚光透镜的所述另一个束腰对准。
4.根据权利要求2所述的光学组件，其中， 所述聚光透镜的像放大率为1。
5.根据权利要求1所述的光学组件，其中，所述至少一个光学装置是安装有作为所述半导体光学装置的LD的发射机光学装置，并且所述光学组件还包括光隔离器，所述光隔离器防止所述光纤提供的光进入所述LD。
6.根据权利要求5所述的光学组件，还包括接收机光学装置，所述接收机光学装置利用内部安装的PD接收所述光纤提供的光， 其中，所述光学组件构成用于单根光纤的双向光学组件。
7.根据权利要求6所述的光学组件，其中，所述接收机光学装置安装有单体透镜，该单体透镜的一个束腰与所述PD对准并且该单体透镜的另一个束腰与所述聚光透镜的所述另一个束腰对准。
8.一种利用聚焦耦合系统与单根光纤进行通信的光学组件，包括第一发射机光学装置，其安装有用于发射具有第一特定波长X1的光的第一 LD以及第一单体透镜，所述第一单体透镜的一个束腰与所述第一 LD对准；第二发射机光学装置，其安装有用于发射具有与第一特定波长X1不同的第二特定波长λ 2的光的第二 LD以及第二单体透镜，所述第二单体透镜的一个束腰与所述第二 LD对准；WDM滤光器，其多路复用所述第一 LD提供的所述光和所述第二 LD提供的所述光；以及聚光透镜，其将所述WDM滤光器与所述光纤光学耦合，所述聚光透镜的一个束腰位于所述光纤的端部处，其中，所述聚光透镜的另一个束腰与所述第一单体透镜的另一个束腰对准且与所述第二单体透镜的另一个束腰对准。
9.根据权利要求8所述的光学组件，其中， 所述聚光透镜的像放大率为1。
10.根据权利要求8所述的光学组件，还包括放置在所述聚光透镜与所述光纤之间的光隔离器。
11.根据权利要求8所述的光学组件，还包括 安装有所述WDM滤光器和所述聚光透镜的耦合单元，其中，所述光纤设置在所述耦合单元的第一外壁中，所述第一光学装置设置在面对所述第一外壁且与所述第一外壁大致平行的第二外壁上，并且所述第二光学装置设置在与所述第一外壁和所述第二外壁大致垂直的第三外壁上，所述WDM滤光器相对于所述第一发射机光学装置的光轴、所述聚光透镜的光轴和所述第二发射机光学装置的光轴成45°角。
12.根据权利要求11所述的光学组件，其中，所述聚光透镜的所述束腰在所述第一外壁处与所述光纤对准，所述聚光透镜的所述另一个束腰在所述第二外壁处与所述第一单体透镜的所述另一个束腰对准，并且所述聚光透镜的所述另一个束腰在所述第三外壁处与所述第二单体透镜的所述另一个束腰对准。
13.根据权利要求11所述的光学组件，其中，所述聚光透镜的所述另一个束腰在所述WDM滤光器的表面处与所述第一单体透镜的所述另一个束腰和所述第二单体透镜的所述另一个束腰对准，并且所述第一发射机光学装置和所述第二发射机光学装置均发射相对于所述WDM滤光器的入射面具有相同偏振方向的光。
14.根据权利要求13所述的光学组件，其中， 所述第一 LD和所述第二 LD为边发射型LD。
15.根据权利要求11所述的光学组件，还包括第三发射机光学装置，其安装有用于发射具有第三特定波长λ 3的光的第三LD以及第三单体透镜，所述第三单体透镜的一个束腰与所述第三LD对准；第四发射机光学装置，其安装有用于发射具有第四特定波长λ 4的光的第四LD以及第四单体透镜，所述第四单体透镜的一个束腰与所述第四LD对准；另一个WDM滤光器，其多路复用所述第三LD提供的所述光和所述第四LD提供的所述光；以及耦合器，其多路复用来自所述WDM滤光器的光和来自所述另一个WDM滤光器的光， 其中，所述聚光透镜的所述另一个束腰在所述另一个WDM滤光器的表面处与所述第三单体透镜的另一个束腰和所述第四单体透镜的另一个束腰对准。
16.根据权利要求15所述的光学组件，还包括 安装有所述另一个WDM滤光器的副耦合单元，其中，所述副耦合单元的第一壁附接至所述耦合单元的面对所述第三外壁且与所述第三外壁大致平行且与所述第一外壁和所述第二外壁垂直的第四外壁，并且第三发射机光学装置附接至面对所述副耦合单元的所述第一壁且与所述第一壁大致平行的第二壁，并且所述第四发射机光学装置附接至所述副耦合单元的与所述副耦合单元的所述第一壁和所述第二壁大致垂直的第三壁，并且所述另一个WDM滤光器相对于所述第三发射机光学装置的光轴和所述第四发射机光学装置的光轴成45°角。
17.根据权利要求15所述的光学组件，其中，所述第三发射机光学装置提供的所述光和所述第四发射机光学装置提供的所述光相对于所述另一个WDM滤光器的入射面具有相同的偏振方向。
18.根据权利要求17所述的光学组件，其中，来自所述WDM滤光器的光的偏振方向和来自所述另一个WDM滤光器的光的偏振方向相对于所述耦合器的入射面成直角。
19.根据权利要求15所述的光学组件，其中，所述第一波长至所述第四波长具有\的关系。
全文摘要
本发明公开了一种光学组件(10B)，其中光学组件包括均与聚焦光束耦合系统中的单根光纤(13)光学耦合的多个光学装置(17A，17B)。光学组件(10B)包括聚光透镜(21)，并且各个光学装置(17A，17B)包括单体透镜(22a，22b)。聚光透镜的一个束腰位于光纤的端部，并且另一个束腰位于耦合单元的附接有光学装置(17A，17B)的外壁处。光学装置中的单体透镜(22a，22b)的一个束腰与聚光透镜(21)的另一个束腰大致对准，而单体透镜(22a，22b)的另一个束腰与半导体光学装置(14a，14b)对准。
文档编号G02B6/42GK102597837SQ201080050950
公开日2012年7月18日 申请日期2010年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者中西裕美 申请人:住友电气工业株式会社
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