具有抑制背反射杂光的光学次模块结构制造技术

本发明专利技术涉及一种具有抑制背反射杂光的光学次模块结构，该结构包括：一光源，发射光束；一光波导，接收光源的光束，使该核芯层再将光束继续向前传送；以及一耦光模块，由至少一个可透光组件构成，此耦光模块置于光源与光波导中间，使光束穿过该耦光模块而有效地耦合至该光波导核芯层中，并且有抑制背反射杂光的功能；本发明专利技术的光学次模块结构可大幅改善光学次模块本身的光电特性品质、增加其传输距离、大幅降低光收发器在封装上的困难，还可有效降低其生产成本。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学次模块的结构，特别是一种具有抑制背反射杂光的光学次模块结构，可抑制背反射杂光并将光束导入光波导的核芯层。
技术介绍
光学次模块是将光讯号与电讯号两者之间作转换，如光讯号转换成电讯号或将电讯号转换成光讯号；而光学次模块的众多应用的其中一项重要应用为光收发器(optical transceiver)。光收发器则是光纤通讯系统中十分重要的元件，光收发器可将语音或数据系统产生的高频电讯号转换成高频光讯号，然后通过单模光纤或多模光纤传递至远程，再经由另一个光收发器将高频光讯号转换成高频电讯号以提供给语音或数据系统，如此便完成讯号的长距离传输。其中一种常用的光学次模块是将光源所发出的光束导入光波导(如光纤)中，兹叙述如下。公知的光源与光波导的间的光耦合结构如图1所示，由光源11，耦光组件组12与光波导13组成。光束自光源11射出后由一耦光组件组12收集，转换成与光波导相近的场型，而后传递至光波导13的端面，进而耦合至波导核芯中，使得光讯号得以在核芯中前进。上述公知的光源11，从实际应用角度考虑，可以是半导体雷射或发光二极管；；光波导13可以是光纤或平面型积体光学波导；而耦光组件组12可以是球面透镜、非球面透镜、折射率渐变透镜、柱状透镜、或是以上透镜的组合。由于这些耦光组件12具有较大的体积，并不利于光电模块轻薄化的需求，且三件式的组合(光源、耦光组件组、光波导)会增加封装时的成本与困难度。故此，如图2所示，另一改良型结构，有光源21、核芯层23、被覆层24及工作距离25，其中透镜22直接与光波导20结合，以缩小组件体积。以光纤波导为例，改良型的设计演变繁多，图3列举几种常见的结构。其中图3(b)、图(c)和图(d)直接在光纤波导上形成耦光透镜，不需另外衔接另一光学组件，最为经济。而图3(a)、图3(e)和图3(f)的设计则需要额外的微小光学组件。但不论哪种设计，其工作距离25都很短，约为10μm左右，故组装上困难。另外，此一极小的工作距离容易产生相对较大的透镜端面反射光，故易造成光源的不稳定。为了增长工作距离25与降低背反射杂光效应，亦有专利技术者，如图4(a)所示，组件有光源41、发散角42、波导I43的口径431、波导II的核芯层44及被覆层45，在原先波导前端引进另一个口径较大的波导I43，通过这一缓冲波导以增加其工作距离46。图4(b)所示为上述理念的代表结构，其中大口径波导43是利用高温热扩散的方式产生。光束在其中渐近传播，最后导入原先口径较小的核芯层。其缺点为产生此一波导所需的时间很久，约1-2小时，视所需口径而定，且与光纤的特性相关，故并不是一种十分经济简便的方式。在上述技术中所提及的光耦合方式均无法有效避免背反射光对光源，如半导体雷射光源所造成的干扰问题，因此需要以特殊的方式以达成抑制背反射杂光的效果。图5所示为一背反射光对光源(如半导体雷射光源)造成背反射杂光的示意图，其组件分别是光纤波导的核芯层531及被覆层532。由光源51发出的光束511在自由空间传播一段距离52后抵达光纤端面53，由于端面的效应，入射光束511自光纤端面53产生一沿同一机械中心轴的反射光束512。此背反射杂光光束512将对半导体雷射光源51造成模态跳跃与输出功率不稳定等干扰问题，进而影响光收发器的传输特性。为解决此问题，过去公知的避免背反射杂光的方式如下，<1>利用具有角度的光纤，如图6所示，其组件是工作距离62、斜角光纤63、光纤波导的核芯层631及被覆层632，由于斜角光纤63的斜角使入射光束611与反射光束612将沿不同机械中心轴行进，因此不会对光源61造成干扰问题，也不会影响光收发器的传输特性。<2>如图7所示，其组件是光源71及入射光束711，于耦光组件组中加入光隔绝器72，利用其物理上的单一方向性以达到对背反射光束712阻绝的效果。<3>如图8(1a)所示，组件是反射光束8112、工作距离812、光波导813的核芯层8131及被覆层8132，将光源811倾斜使入射光束8111以斜角入射至光波导813中。其中第<1>、<2>项使用的组件成本太高，且制作程序繁复，并非一有竞争力的设计。而第<3>项的设计将造成光源机械中心轴与光波导中心轴815的偏移量814过大，通常因为机械上的限制与同心度问题，使其无法顺利组装于光收发模块的卡槽内。再者，由于偏移量814的产生，将会增加光次模块在封装过程时的耦光时间。此一问题可由图8(1b)、图8(1c)及图8(1d)来陈述，各个组件分别是光源811、入射光束8114、倾斜的入射光束8115、光波导813、小的搜寻半径816、大的搜寻半径817、耦光组件组818、及机械中心轴819；由图8(1b)及图8(1c)中可知，如果光源不倾斜且没有偏移量因素，在耦光时所需搜寻的区域约为半径816的小圆。而相反的，由图8(1b)及图8(1d)可知，如果光源倾斜且考虑偏移问题，耦光所需搜寻的区域约为半径817的大圆，其中偏移量814约等于大的搜寻半径817，这当然会大大增加耦光过程所需花费的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有抑制背反射杂光的光学次模块结构，克服现有技术中的背反射杂光对光源造成的干扰问题、中心轴偏移量过大造成机构同心度问题、及耦光时效的问题。本专利技术的目的可通过如下措施来实现一种具有抑制背反射杂光的光学次模块结构，包括一光源，发射光束；一光波导，接收光源的光束，使该核芯层再将光束继续向前传送；以及一耦光模块，由至少一个可透光组件构成，此耦光模块置于光源与光波导中间，使光束穿过该耦光模块而有效地耦合至该光波导核芯层中，并且有抑制背反射杂光的功能。所述光源为一半导体组件。所述半导体组件为半导体雷射二极管或半导体发光二极管。所述的光源所发出的光束垂直或倾斜入射至耦光模块。所述光源选自晶粒形式及既晶粒封装形式中的一种。所述光学次模块结构可选自同轴插拔式光学次模块形式、牵引式或猪尾型形式、蝶型光学次模块形式、矩型光学次模块形式中的一种。所述耦光模块还包括金属、塑料及陶瓷组件。所述可透光组件由可使波长介于0.2μm-2.0μm的光束穿透的任一材质制成。所述可透光组件为一个平板透镜，此平板透镜倾斜一个角度且置于光源与光波导之间。所述可透光组件为一个棱镜透镜，此棱镜在面向光源处具有削角且置于光源与光波导之间。所述的透镜的表面具有抗反射镀膜，为抑制透镜表面产生的反射光以促使无反射光或极少量反射光返回光源。所述的透镜的表面为一曲面，以增加抑制背反射杂光的能力。所述光源与光波导中间置放多个可透光组件，且相邻的两个可透光组件的倾角方向相反，将光束平直的导入光波导中且降低背反射杂光。所述的多个可透光组件中至少一个可透光组件的表面具有抗反射镀膜。所述的多个可透光组件中至少一个可透光组件的表面为一曲面，以增加抑制背反射杂光的能力。本专利技术相比现有技术具有如下优点(1)本专利技术的光学次模块可有效地避免背反射光对光源造成的干扰问题，提升光收发器的传输特性，并可修正光学次模块在组装过程因中心轴位置偏移而产生的同心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有抑制背反射杂光的光学次模块结构，包括：一光源，发射光束；一光波导，接收光源的光束，由该光波导的核芯层再将光束继续向前传送；以及一耦光模块，由至少一个可透光组件构成，此耦光模块置于光源与光波导中间，使光束穿过该 耦光模块而有效地耦合至该光波导核芯层中，并且有抑制背反射杂光的功能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文宗，杨建成，张俊杰，李俊德，张志贤，陈正大，彭保仁，
申请(专利权)人：创威光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]