[发明专利]具有多部件安装框架的光学组件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年4月7日提交的美国申请No.12/419,550的优先权。

背景

本公开总地涉及包含半导体激光器和与半导体激光器光学对准的互补光学部件的光学组件。更具体地，本公开涉及用于增强半导体激光器与相关联的波长转换器件的光学对准的光学封装设计。更具体地，本公开涉及其中需要对准两个不同光学部件的波导的任何光学组件，这些光学部件可包括半导体激光器、波长转换器件或包括光学波导的任何光学部件。

发明内容

通过将诸如红外或近红外分布反馈式(DFB)激光器、分布式布拉格反射器(DBR)激光器或法布里—珀罗激光器之类的单波长半导体激光器与诸如二次或三次谐波发生晶体之类的光波长转换器件相结合，可形成短波长光源。典型地，晶体用于产生基波激光信号的较高次谐波。为实现此目的，优选将激光发射波长调谐至晶体的光谱中心，并使激光器的输出与晶体在其输入面处的波导部分光学对准。

诸如MgO掺杂的周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体之类的典型二次谐波发生(SHG)晶体的波导光学模场直径可以非常小，即在几微米的数量级上。将来自激光二极管的束斑与SHG晶体的输入面的波导部分正确对准是非常有挑战性的。激光器、耦合光学器件、晶体等的相应位置在光学组件的光学对准中可分别起作用。

一般而言，当在特定光学组件的光波导对准中需要亚微米对准容限时，可考虑两种不同的固定方法——固化环氧树脂固定和激光焊接。在固化环氧树脂固定中，可通过使用例如UV固化环氧树脂来将组件元件设置在位置上，但该固定方法可能对诸如湿度和温度变化之类的外部因素非常敏感。因此，这种固定方法通常与亚微米稳定性不兼容。在激光焊接中，已知其对外部因素相对不敏感，在焊接过程中的热扩散导致在焊接操作期间组件略微移动。这种后焊接移位导致非常难以实现亚微米对准容限。此外，通常需要诸如激光锻造之类的相对复杂的附加操作，来补偿后焊接移位。

本发明人因此已经意识到需要创造设计，使得最后的固定步骤在显著放松横向对准容限的位置处执行。根据一个实施例，提供一种光学组件，该光学组件包括激光二极管、耦合光学器件、波长转换器件以及多部件安装框架。耦合光学器件包括以放大系数M1形成相对面之一的波导的虚拟放大图像V的第一透镜部件以及以放大系数M2在余下的相对面处形成聚焦图像V的第二透镜部件。第一和第二框架部件彼此紧固使得第一和第二框架部件之间的角偏差沿界面间波导至波导光程外的固定界面H产生。放大系数M1和M2允许放松光学组件中的横向对准容限。最后的对准步骤可在固定界面处执行，以消除或减轻后焊接移位或环氧树脂有关的不稳定性。此外，本文所述的方法可显著增加固定界面处的角对准容限。通过将安装界面设置成接近虚拟图像V或其光学等价物，可显著放松上述角容限。

虚拟放大图像V在光学部件的界面间波导至波导光程的外部。多部件安装框架包括独立地固定第一和第二透镜部件的相对对准的第一和第二框架部件。第一和第二框架部件彼此紧固使得第一和第二框架部件之间的角偏差沿界面间波导至波导光程外的固定界面H产生。虚拟放大图像V和固定界面H均定位在耦合光学器件的同一侧，或者是耦合光学器件的激光二极管侧或者是耦合光学器件的波长转换器件侧。

根据另一个实施例，提供一种光学组件，包括第一光学波导、耦合光学器件、第二光学波导以及多部件安装框架。第一波导、耦合光学器件、第二波导被配置成限定在第一波导和第二波导的相对输入/输出面之间延伸的界面间波导至波导光程。耦合光学器件包括以放大系数M1形成相对面之一的波导的虚拟放大图像V的第一透镜部件以及以放大系数M2在余下的相对面处形成聚焦图像V的第二透镜部件。虚拟放大图像V在界面间波导至波导光程的外部。多部件安装框架包括独立地固定第一和第二透镜部件的相对对准的第一和第二框架部件。第一和第二框架部件彼此紧固使得第一和第二框架部件之间的角偏差沿界面间波导至波导光程外的固定界面H产生。虚拟放大图像V和固定界面H均定位在耦合光学器件的同一侧。由此，通过在固定界面H处执行最后的组件对准步骤，显著放松横向对准容限。

根据又一个实施例，耦合光学器件将光学倍减系数引入界面间波导至波导光程，使得沿固定界面H的光学偏差产生聚焦图像V的以系数1/M2的缩小偏差。

附图简述

特定实施例的以下详细描述可在结合以下附图阅读时被最好地理解，在附图中相似的结构使用相似的附图标记指示，而且在附图中：

图1是根据本公开构想的一个实施例的光学对准的光学组件的示意图；