光纤耦合模块的制作方法

光纤耦合模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光通信元件制造技术领域，具体涉及一种光纤耦合模块。
【背景技术】
[0002]在现有的激光显示或其他需要高功率激光输出的场合中，通常采用半导体激光器作为光源。单个半导体激光器或半导体激光器封装模块的输出功率较低，往往不能满足激光显示对于高功率激光光源的要求，实际应用中常需要将多个独立的半导体激光器的输出光整形、合并到一起输出。
[0003]目前，多个半导体激光器的输出光合并方式有两种，微光学系统耦合方法和光纤列阵耦合方法。在实际应用中，光纤耦合方法主要通过将输出光纤和光模块的光纤插座焊接固定，光纤不能够更换，当需要更换不同型号光纤而又无法熔接的时候，整个器件就无法使用；另外，若使用过程中光纤损坏，就只能使整个激光器报废或返修。随着激光器性能的不断提升，尤其是半导体激光器性能的迅速提高，越来越多的高功率激光应用在医疗、材料加工等领域，在这些领域中，光纤的光耦合效率及可更换性是一个重要的应用需求。

【发明内容】

[0004]本申请一实施例提供一光纤耦合模块，其可以方便生产和重工，该光纤耦合模块包括壳体以及封装在所述壳体内的光学组件，所述壳体上设置有与所述光学组件对应的光通道，所述耦合模块还包括透镜、中空型的插座组件及限位件，透镜位于所述光学组件的光线传播路径上；中空型的插座组件环接于所述光通道处；限位件位于所述插座组件内，且所述限位件具有与所述光通道相互导通的贯穿孔；其中，所述限位件包括阻挡光纤跳线活动的接触面，当外部的所述光纤跳线插入至所述插座组件腔内时，所述光纤跳线的端面接触所述限位件的所述接触面，通过所述透镜的光线经过所述光通道及所述贯穿孔耦合进所述光纤跳线。
[0005]一实施例中，所述插座组件包括插座及定位件，所述定位件相对的两端分别与所述壳体及所述插座连接，所述插座与所述定位件相互套接在一起。
[0006]一实施例中，所述插座靠近所述定位件的一端包括具有高度差的第一表面及第二表面，所述第一表面接触所述定位件的内表面，所述第二表面与邻近的所述定位件的外表面齐平。
[0007]一实施例中，所述定位件上具有凸台，所述凸台于所述插座组件轴向上限制所述插座相对所述定位件的位置。
[0008]一实施例中，所述耦合模块还包括套管，所述套管贴紧所述插座组件的内表面设置，所述套管用以限制所述光纤跳线于所述插座组件径向上的运动。
[0009]一实施例中，所述套管上形成有槽口，所述槽口于所述插座组件轴向上贯穿所述套管。
[0010]一实施例中，所述限位件为凸伸出所述套管或所述插座组件内表面的突出部，所述突出部远离所述光通道的一面定义为所述接触面。
[0011]本申请一实施例提供一种光纤耦合模块，包括壳体以及封装在所述壳体内的光学组件，所述壳体上设置有与所述光学组件对应的光通道，所述耦合模块还包括透镜、中空型的插座组件及光纤块，透镜位于所述光学组件的光线传播路径上；中空型的插座组件环接于所述光通道处；光纤块位于所述插座组件内；其中，所述光纤块包括靠近所述光通道的第一面及与所述第一面相对的第二面，当外部的光纤跳线插入至所述插座组件腔内时，所述光纤跳线的端面接触所述光纤块的所述第二面，通过所述透镜的光线经过所述光通道耦合进所述光纤块后通过所述光纤块传递至所述光纤跳线内。
[0012]一实施例中，所述插座组件包括插座及定位件，所述定位件相对的两端分别与所述壳体及所述插座连接，所述插座与所述定位件相互套接在一起。
[0013]一实施例中，所述插座组件内还设有用以限制所述光纤跳线于所述插座组件径向上运动的套管，所述套管上形成有槽口，所述槽口于所述插座组件轴向上贯穿所述套管。
[0014]与现有技术相比，本申请的技术方案通过于插座组件内设置具有较佳耦合效率的接触面的限位件，使得外部的光纤跳线插入插座组件底部并接触所述限位件的接触面即可得到较佳的光线耦合效率，提高了光线耦合效率调整的简便性，另外，光纤跳线与插座组件为插拔式连接结构，便于光纤跳线的更换维修。
【附图说明】
[0015]图1是本申请一实施方式的光纤耦合模块的俯视结构示意图；
图2是本申请一实施方式的光纤耦合模块的剖视图；
图3是本申请一实施方式的光纤耦合模块外接测试光纤及功率计的剖视图；
图4是本申请另一实施方式的光纤耦合模块的剖视图；
图5是本申请一实施方式的光纤耦合模块的制作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
[0017]在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。
[0018]另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
[0019]参图1和图2，介绍本申请的光纤耦合模块100的一【具体实施方式】。在本实施方式中，该光纤耦合模块100包括壳体10及光学组件20。
[0020]光学组件20封装在壳体10内。这里，需要说明的是，本申请中所提到的光学组件20可以例如是激光器20，壳体10可以例如是金属壳体10。金属壳体10内固定有热沉30，激光器20固定于热沉30上并通过热沉30将热量散至壳体10。激光器20可通过金线与PCB板实现电性连接。
[0021]所述壳体10上设置有与所述光学组件20对应的光通道50，所述光通道50贯穿所述壳体10，所述光学组件20的光线传播路径上还设置有透镜40。在本实施方式中，透镜40位于所述光学组件20及所述光通道50之间，光学组件20发出的光线优先经过透镜40作用后再通过所述光通道50出射至壳体10外。在其他实施方式中，透镜40也可设置于光通道50中。
[0022]所述光纤耦合模块100还包括环接于所述光通道50处的中空型的插座组件60，所述插座组件60位于所述壳体10的外侧，且所述插座组件60内设置有限位件70，所述限位件70具有与所述光通道50相互导通的贯穿孔71 ;其中，所述限位件70还包括阻挡光纤跳线200活动的接触面72，当外部的光纤跳线200插入至所述插座组件60腔内时，所述光纤跳线200的端面201接触所述限位件70的所述接触面72，所述光线通过所述透镜40、所述光通道50及所述贯穿孔71耦合进所述光纤跳线200。
[0023]这里，外部的光纤跳线200包括第一光纤本体202及包围所述第一光纤本体202的第一光纤插针203。所述第一光纤插针203可为陶瓷插针，第一光纤本体202于所述端面201处具有第一光纤入口 2021。当光纤跳线200插入至所述插座组件60腔内时，由于限位件70的抵持作用，光纤跳线200的端面201接触限位件70的接触面72，而接触面72位于较佳的耦合位置，如此，可保证较佳功率的光线通过所述第一光纤入口 2021耦合进所述光纤跳线200。进一步的，为了使得最佳功率的光线耦合进所述光纤跳线200，还可调节贯穿孔71与所述第一光纤入口 2021的相对位置，使得更多的光线通过所述第一光纤入口 2021耦合进所述光纤跳线200。
[0024]在本实施方式中，制作光纤耦合模块100时可控制限位件70的接触面72的位置，使得接触面72处于较佳耦合位置，之后通过微调可使得接触面72大致与所述透镜40的焦平面位于同一平面，而后仅需将光纤跳线200插入插座组件60到底接触限位件70即可获得较佳的耦合效率，使用方便；另外，由于光纤跳线200相对于所述光纤耦合模块100为插拔式结构，当光纤出现损坏或需要更换光纤时，只需拔出光纤跳线200并进行更换即可，而无需更换整个插座组件60及光纤跳线200，如此，可提高使用效率及良率，避免不必要的浪费。
[0025]继续参见图2，所述限位件70固设于所述插座组件60内，所述插座组件60与所述壳体10活动连接，所述插座组件60于所述插座组件60的轴向和/或径向上相对所述壳体10移动以调节所述限位件70的所述接触面72的位置。具体的，所述插座组件60包括相互套接的插座61及定位件62，所述插座61及定位件62均为空心圆柱结构，其中，所述定位件62相对的两端分别与所述壳体10及所述插座61连接，所述插座61相对所述定位件62左右移动用以调节所述插座61在轴向上相对于所述壳体10的位置，所述定位件62及所述插座61相对所述壳体10上下、前后移动以调节于所述插座组件60径向上相对于壳体10的位置，如此，可实现所述插座组件60带动所述限位件70进行上下左右前后方向的调节，以调节至最佳耦合位置。这里，需要说明的是，插座组件60也可与所述壳体10相互固定，此时，例如可于所述插座组件60上设置开槽，将限位件70活动设置于所述开槽内，且所述限位件70的端部可暴露出所述插座组件60的外表面，如此，可通过限位件70暴露出所述插座组件60的外表面的部分调节限位件70的接触面72的位置，调节完成后可将限位件70与所述插座组件60相互固定，例如通过焊接固定。
[0026]在本实施方式中，所述定位件62例如可为Z-环，定位件62的一端抵持壳体10的外表面，如此，所述定位件62仅能在所述插座组件60径向上进行调节。定位件62靠近壳体10端的开口尺寸大于所述光通道50的开口尺寸，避免定位件62在调节完成之后对光通道50的光路产生阻碍，以提高耦合效率。所述插座61的端部与所述定位件62相互套设连接。如图2所示，插座61的端部插设于所述定位件62内，如此，所述插座61可于所述插座组件60轴向上相对所述定位件62移动。这里，需要说明的是，于插座61与定位件62配合部分处，插座61的外径与定位件62的内径尺寸相近，以保证插座61可相对定位件62移动，但不至于相互容易分离。
[0027]如图2所示，所述插座61靠近所述定位件62的一端包括具有高度差的第一表面611及第二表面612，所述第一表面611接触所述定位件62的内表面，所述第二表面612与邻近的所述定位件62的外表面齐平，如此，插座61可借助第一表面611部分于所述定位件62内移动。第一表面611与第二表面612的高度差部分613可限制插座61相对定位件62移动的距离，该高度差部分613还可避免光线于定位件62及插座61的配合处漏出。此外，所述第二表面612与邻近的所述定位件62的外表面齐平，可以保证整个插座组件60外表的连贯性。经过合理的设计可以使插座61借助第一表面611部分移动就能找到较好的耦合位置。另外，如图2所示，所述定位件62上设置凸台621，凸台621例如为定位件62内表面形成的阶梯部分，所述凸台621于所述插座组件60轴向上限制所述插座61相对所述定位件62的位置。这里，通过凸台621及高度差部分613的配合限位，可更好的控制插座组件60的左右移动距离。
[0028]在实际操作中，如图3所示，可先将测试光纤300插入插座组件60中，且使得测试光纤300的端面301接触所述限位件70的接触面72，测试光纤300的另一端面连接功率计400。此时，功率计400测到的功率值即为光线耦合进测试光纤300的功率值。沿着插座组件60的轴向和/或径向调整插座61及定位件62，当功率计400的读数达到设定值时，即认为此时已达到最佳耦合效率，焊接固定插座61相对于定位件62的位置、定位件62相对于壳体10的位置，拔出测试光纤300后即可将待使用的光纤跳线200插入插座组件60。
[0029]本实施方式的壳体10上并排分布有四个插座组件60，其余插座组件60可参照上述调节方法进行调节并焊接固定。
[0030]在本实施方式中，所述光纤耦合模块100还包括套管80，所述套管80贴紧所述插座61的内表面设置，当光纤跳线200插入所述套管80时，所述套管80用以限制所述光纤跳线200于所述插座组件60径向上的运动。具体的，所述套管80可为弹性结构，所述套管80上形成有槽口(未图示)，所述槽口于所述插座组件60轴向上贯穿所述套管80，即此时套管80呈“C”型结构，所述“C”型结构可向第一光纤插针203施加压力，槽口的设计使得套管80对光纤跳线200的限位作用更佳。
[0031]在本实施方式中，所述限位件70为凸伸出所述套管80或所述插座组件60内表面的突出部70，所述突出部70远离所述光通道50的一面定义为所述接触面72。这里，需要说明的是，所述突出部70可为环绕所述套管80或所述插座组件60内表面设置的环状结构，所述环状结构的中间部分即为所述贯穿孔71，但不以此为限。例如，所述突出部70为分隔设置于所述套管80或所述插座组件60内表面的至少一凸起结构。另外，限位件70的接触面72可为垂直于插座组件60轴向的平面。
[0032]本实施方式的插座组件60中包含具有较佳耦合效率的接触面72的限位件70，当外部的光纤跳线200插入时，仅需插到底触碰到限位件70的接触面72即可实现光线高效率耦合进所述光纤跳线200内，使用过程简单快捷，且固定好的插座组件60可反复使用，而无需随着光纤跳线200的更换而一起拆卸重装，提高插座组件60的利用率及光纤跳线200更换的便捷性，同时免去了最佳光耦合效率位置的多次调整。
[0033]参见图4，为本申请另一实施方式的光纤耦合模块结构示意图，该实施方式与上述实施方式的结构类似，相同结构使用相同的标号，相同结构的功能与上述说明类似，在此不再赘述，本实施方式与上述实施方式的区别主要在于限位件结构。在本实施方式中，起限位作用的结构利用光纤块70a代替，所述光纤块70a包括靠近所述光通道50的第一面71a及与所述第一面71a相对的第二面72a，当外部的光纤跳线200插入至所述插座组件60腔内时，所述光纤跳线200的端面201接触所述光纤块70a的所述第二面72a，光线通过所述透镜40、所述光通道50耦合进所述光纤块70a并通过所述光纤块70a传递至所述光纤跳线200 内。
[0034]这里，光纤块70a与所述插座组件60同步运动，光纤块70a包括第二光纤本体701a及包围所述第二光纤本体701a的第二光纤插针702a，所述第二光纤本体701a靠近所述光通道50的一端为第二光纤入口 7011a，先利用光纤块70a插入插座组件60中进行较佳耦合位置的查找，使得光纤块70a靠近所述光通道50的第一面71a大致靠近透镜40的焦平面，此时光线可由所述第二光纤入口 7011a高效率地耦合进所述第二光纤本体701a中，而后，将外部的光纤跳线200插入至插座组件60中，由于套管80的限位作用，光纤跳线200的第一光纤本体202与第二光纤本体701a相互对准，耦合进所述第二光纤本体701a中 的光线可全部传输至第一光纤本体202中。为了稳定所述光纤块70a的位置，如图4所示，部分所述光纤块70a可由套管80限位。
[0035]本实施方式的插座组件60中包含具有较佳耦合效率的第二面72a的光纤块70a，当外部的光纤跳线200插入时，仅需插到底触碰到光纤块70a的第二面72a即可实现光线高效率耦合进所述光纤跳线200内，使用过程简单快捷，且固定好的插座组件60可反复使用，而无需随着光纤跳线200的更换而一起拆卸重装，提高插座组件60的利用率及光纤跳线200更换的便捷性，同时免去了最佳光耦合效率位置的多次调整。
[0036]本申请还提供一种光纤耦合模块的制作方法，参图5，一并结合上述光纤耦合模块100的说明，本申请的光纤耦合模块的制作方法包括步骤:
调节所述插座组件60的位置，使得所述限位件70的接触面72位于较佳耦合效率位置；
固接所述插座组件60及所述壳体10 ;
将外部的光纤跳线200插入至所述插座组件60腔内，并控制所述光纤跳线200的端面201接触所述限位件70的所述接触面72，所述光线通过所述透镜40、所述光通道50及所述贯穿孔71耦合进所述光纤跳线200。
[0037]其中，步骤“调节所述插座组件60的位置，使得所述限位件70的接触面72位于较佳耦合效率位置；固接所述插座组件60及所述壳体10”具体包括:
于所述插座组件60轴向上调节所述插座61相对所述定位件62的位置；
固接所述插座61及所述定位件62 ；
于所述插座组件60径向上调节所述定位件62位置，此时插座61随定位件62 —起移动；
固接所述定位件62及所述壳体10。
[0038]在本实施方式中，插座组件60的调节方式可通过外接测试光纤300进行调节，具体包括步骤:
提供测试光纤300及功率计400 ；
将所述测试光纤300插入至所述插座组件60腔内，所述测试光纤300的一端接触所述限位件70，所述测试光纤300的另一端连接所述功率计400 ;
根据所述功率计400的读数调节所述插座组件60的位置，当所述功率计400的所述读数达到设定值时，固接所述插座组件60及所述壳体10，此时，所述限位件70与所述测试光纤300相接触的接触面72位于较佳的光耦合位置；
拔出所述测试光纤300及所述功率计400。
[0039]这里，可先根据所述功率计400的读数调节插座61相对定位件62于插座组件60轴向上的位置，此时，可得到一功率最大值，固接所述定位件62及所述插座61，而后再根据所述功率计的读数调节定位件62的位置，即沿着插座组件60的径向调节定位件62的位置，定位件62带动插座61移动，直至功率计出现最大值，此时，固接所述定位件62及所述壳体10。这样，经过对插座组件60进行插座组件60径向及轴向的调节，耦合功率于各个方向均已经达到最大值，且插座61、定位件62及壳体10也已经相互固定，此时可拔出所述测试光纤300及所述功率计400，并将待使用的光纤跳线200插入插座组件60中。
[0040]需要说明的是，本申请包含光纤块70a的实施方式对应的制作方法类似上述说明，在此不再赘述。
[0041]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0042]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1.一种光纤耦合模块，包括壳体以及封装在所述壳体内的光学组件，所述壳体上设置有与所述光学组件对应的光通道，其特征在于所述耦合模块还包括: 透镜，位于所述光学组件的光线传播路径上； 中空型的插座组件，环接于所述光通道处； 限位件，位于所述插座组件内，且所述限位件具有与所述光通道相互导通的贯穿孔； 其中，所述限位件包括阻挡光纤跳线活动的接触面，当外部的所述光纤跳线插入至所述插座组件腔内时，所述光纤跳线的端面接触所述限位件的所述接触面，通过所述透镜的光线经过所述光通道及所述贯穿孔耦合进所述光纤跳线。2.根据权利要求1所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述插座组件包括插座及定位件，所述定位件相对的两端分别与所述壳体及所述插座连接，所述插座与所述定位件相互套接在一起。3.根据权利要求2所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述插座靠近所述定位件的一端包括具有高度差的第一表面及第二表面，所述第一表面接触所述定位件的内表面，所述第二表面与邻近的所述定位件的外表面齐平。4.根据权利要求2或3所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述定位件上具有凸台，所述凸台于所述插座组件轴向上限制所述插座相对所述定位件的位置。5.根据权利要求1所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述耦合模块还包括套管，所述套管贴紧所述插座组件的内表面设置，所述套管用以限制所述光纤跳线于所述插座组件径向上的运动。6.根据权利要求5所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述套管上形成有槽口，所述槽口于所述插座组件轴向上贯穿所述套管。7.根据权利要求5所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述限位件为凸伸出所述套管或所述插座组件内表面的突出部，所述突出部远离所述光通道的一面定义为所述接触面。8.—种光纤耦合模块，包括壳体以及封装在所述壳体内的光学组件，所述壳体上设置有与所述光学组件对应的光通道，其特征在于所述耦合模块还包括: 透镜，位于所述光学组件的光线传播路径上； 中空型的插座组件，环接于所述光通道处； 光纤块，位于所述插座组件内； 其中，所述光纤块包括靠近所述光通道的第一面及与所述第一面相对的第二面，当外部的光纤跳线插入至所述插座组件腔内时，所述光纤跳线的端面接触所述光纤块的所述第二面，通过所述透镜的光线经过所述光通道耦合进所述光纤块后通过所述光纤块传递至所述光纤跳线内。9.根据权利要求8所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述插座组件包括插座及定位件，所述定位件相对的两端分别与所述壳体及所述插座连接，所述插座与所述定位件相互套接在一起。10.根据权利要求8或9所述的光纤耦合模块，其特征在于，所述插座组件内还设有用以限制所述光纤跳线于所述插座组件径向上运动的套管，所述套管上形成有槽口，所述槽口于所述插座组件轴向上贯穿所述套管。
【专利摘要】本申请揭示了一种光纤耦合模块，包括壳体及光学组件，壳体上设置有光通道，透镜位于光学组件的光线传播路径上；中空型的插座组件环接于光通道处；限位件位于插座组件内，且限位件具有与光通道相互导通的贯穿孔；其中，限位件包括阻挡光纤跳线活动的接触面，当外部的光纤跳线插入至插座组件腔内时，光纤跳线的端面接触限位件的接触面，光线通过透镜、光通道及贯穿孔耦合进光纤跳线。本申请的技术方案通过于插座组件内设置具有较佳耦合效率的接触面的限位件，使得外部的光纤跳线插入插座组件底部并到达接触面即可得到较佳的光线耦合效率，提高了光线耦合效率调整的简便性，且便于光纤跳线的更换维修。
【IPC分类】G02B6/32
【公开号】CN104880776
【申请号】CN201510306111
【发明人】孙雨舟, 于登群, 张永干, 常江
【申请人】苏州旭创科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月5日