[发明专利]组装式光学装置

说明书

本发明涉及一光学装置的组装，使之对准一光学纤维。

光学纤维与光学装置中的其它元件精确对准的重要性是众所周知的。例如在诸如发射机或接收器之类的光电装置中，一光学纤维与一激光器或接收器芯片的对准是获得最佳光能耦合所必需的。对于发射机而言这是尤为实际的，例如好的光学耦合使激光器能利用最小电流进行工作，因而减少激光发射过程中产生的热和延长激光器的寿命。由激光器传热所带来的热膨胀问题也减少了，而且在某些应用场合通过免除对热电冷却剂的需要而降低了封装成本。

在制造中，为了获得最佳耦合，纤维不仅要在三维坐标上对准，而且该对准还必须由一刚性固定装置来固定，且在固定或后续加工过程中还不能为收缩力所改变。例如对于单一波形的纤维，最终对准一般必须控制以下范围内，纤维径向正负1.5微米，轴向1～2微米。

传统情况下，诸如激光器这种环境敏感元件的封装都是气密密封的，以便为该元件提供一个封闭和受保护的环境。通常是通过合适的馈通连接将通讯光学纤维导入该封装内。在制造中，首先将纤维插入馈通装置，然后将该馈通装置固定在该封装上。随后将纤维处于封装内的部分与激光器或其它元件对准，且单独固定就位。例如专利文件US4615031中公开的一种制造技术，是用焊接在封装内纤维上的锚夹进行对准固定。

一种类似的封装光学装置的方法描述于欧洲专利申请EP-A-0286319中，其中一光学纤维密封在一馈通管内，后者通过封装壁上的一个孔与一激光器对准。该馈通管有两个支撑点，安装在封装的一内表面，在该处该管可进行调整以便将其对准光学装置。该纤维实际是与激光器进行光学对准，即激励激光器且随着纤维相对于激光器的位置的改变监测沿纤维通过的光的强度。当得到最佳的对准时，将该管固定，使其相对于激光器呈固定的位置关系。采用这种方法要求封装和封装壁不因温度变化而变形，否则该纤维和光学装置可能脱离光学对准。

封装光学装置的成本是推广一种FTTH(光纤入户)远程通讯网络的关键经济障碍之一，因为该装置在要安装在用户房屋内的设备的费用中占很大的比例。特别明显的是光电元件及组件，例如组装式半导体激光器的成本。诸如组装式半导体激光器的成本中最大的部分来自该装置的封装，而不是激光器本身的成本。一项主要的封装费用是容纳激光器所需的外封装或外壳以及为了防止激光器受到潮湿和其它杂质的影响而与该外封或外壳相关的密封要求。封装成本的另一项是为了使光学纤维与半导体激光器对准而需要采用主动的纤维对准技术(即在对准过程中主动监测射入纤维的激光所需的技术)。

只是为了便于说明，下文所涉及的是一激光器相对于一光学纤维对准的特殊情况。但是对于那些本技术领域的专业人上可以看出，本发明同样适用于光学纤维与其它光学装置的对准，例如探测器、调光器、放大器、滤光器等。

根据一第一方面，本发明提供了一种组装式半导体激光器，其包括：一个半导体激光器；一个光学纤维；以及一个支撑件，该激光器承载于该支撑件，其中该光学纤维通过支撑件与激光器保持光学耦合关系，且该激光器装置安装在支撑件外。    

光学纤维最好是用一指数匹配的粘合剂，例如环氧树脂基粘合剂粘接在激光器的刻面上。该纤维可以直接粘接于激光器的刻面，这种情况下在纤维和激光器刻面之间只有一薄层粘合剂。另一种情况，纤维可以间接地粘接在激光器的刻面上，例如在纤维和激光器刻面之间粘接一个透镜或其它传送光装置。纤维与刻面的结合，无论直接还是间接，均减弱了刻面和纤维之间所不希望有的反射。

另一方面，刻面与光学纤维之间的反射也可通过已知的方法来减弱，例如，在光学纤维的端部构造一个透镜，在纤维的端部涂上防反射涂层，或在纤维的端部打磨一个角度。但是，采用粘合剂的方法有提高组件附加强度的优点。

最好是采用一大NA(数值口径)纤维提高激光器刻面和光学纤维之间的耦合效率，例如用一NA(数值口径)大于0.25的纤维(相比之下标准纤维的NA(数值口径)约为0.1)，其接收角能更好地与激光器的发射光束角，典型情况下30°×40°匹配。