專利名稱：光具座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光具座(optical bench)，更具體的說，是涉及一種結(jié)構(gòu)被改進(jìn)的光具座，其中光程被縮短，光學(xué)元件的失準(zhǔn)容限加大。
背景技術(shù)：
目前，隨著光通信網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)量的增加，光通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送方式變?yōu)椴ǚ謴?fù)用傳送方式(WDM)。由于這種波分復(fù)用傳送系統(tǒng)WDM需要網(wǎng)絡(luò)間的連接，所以光交叉連結(jié)器，即光具座成為波分復(fù)用傳送系統(tǒng)的必要元件。
在傳統(tǒng)的光具座中，如圖1所示，多個微反射鏡40分布在基底10上而成為一矩陣，還分布有每個都用于傳送光信號到微反射鏡40上的多個輸入光纖20和每個都用于接收并傳送從微反射鏡40上反射的光信號的多個輸出光纖50。在微反射鏡40與輸入光纖20和輸出光纖50之間布置多個光學(xué)輸入和輸出元件30和60，用于會聚和/或發(fā)散入射光束。
輸入光纖和輸出光纖20和50以預(yù)定的間距平行放置在第一V形槽25中，并且光學(xué)輸入和輸出元件30和60放置在與第一V形槽25相連接的第二V形槽35內(nèi)。輸入和輸出光纖20和50分別與光學(xué)輸入和輸出元件30和60沿一條直線對齊。輸入和輸出光纖20和50、光學(xué)輸入和輸出元件30和60以及微反射角40與光軸對齊。
對于具有上述結(jié)構(gòu)的光具座，從光源(未示出)發(fā)出的光束進(jìn)入輸入光纖20，進(jìn)而又進(jìn)入光學(xué)元件30，并被預(yù)定的微反射鏡40反射。被微反射鏡40反射的光束通過光輸出元件60和輸出光纖50輸出。
通過把微反射鏡40定位成平放或垂直放在基底10上，入射束的光路可改向到預(yù)想的輸出通道。具體地說，當(dāng)微反射鏡40定位成垂直放在基底10上時，入射束被微反射鏡40反射。當(dāng)微反射鏡40定位成平放在基底10上時，入射束直線穿行。
在通過改變光路來傳送光信號到預(yù)定通道的過程中，如上所述，當(dāng)例如經(jīng)輸入光纖20和光學(xué)輸入元件30從輸入通道ch_1接收到的輸入光信號經(jīng)過S’到達(dá)距離光輸入元件30最近的微反射鏡40，被微反射鏡40反射，并經(jīng)光路S’、光學(xué)輸出元件60a、輸出光纖50a以及輸出通道ch(N+1)被輸出時，形成最短的光路。在這種情況下，形成的最短光路是2S’。
同時，當(dāng)經(jīng)輸入光纖20’和光學(xué)輸入元件30’從輸入通道chN接收到的光學(xué)信號到達(dá)到達(dá)距離光輸入元素30’最遠(yuǎn)的微反射器40’，經(jīng)過光路L’被微反射鏡40’反射，并經(jīng)光程L’進(jìn)入輸出光通道ch_(N+M)時，形成最大的光程。在此，M指輸出通道的數(shù)量，N指輸入通道的數(shù)量。假設(shè)M同N相等，最大光程2L’可表示為方程(1)，方程式中，利用單位光程S’和介于每個光學(xué)元件30(60)之間的通道間距P’2L’＝2(S’+(N-1)P’) (1)在方程(1)中，N指輸出通道的數(shù)量。M指輸入通道的數(shù)量，在此，N與M相等。由于V形槽的構(gòu)造特征，光輸入與輸出元件30和60與V形槽35不能完全符合，所以通道間距P’大于每個光學(xué)元件的直徑D。因此，光學(xué)元件的直徑越大，通道間距P’越大，最大光程2L’也越大。
圖3表示在光輸入及輸出元件30和60的直徑分別為0.3mm和1mm、并且單位光程S’等于1mm時的每個N×N通道結(jié)構(gòu)的最大光程2L’。對于這個最大光程的計算，通道間距P’通常情況下比光學(xué)元件的直徑(D)大66％。
在圖3中，最大光程2L’的長度明顯的隨著通道N的數(shù)量的增加而顯著加大。舉例來說，對于一個128×128的通道結(jié)構(gòu)，當(dāng)光學(xué)輸入及輸出元件30和60的直徑為1mm時，光信號應(yīng)傳播400倍于光輸入及輸出元件直徑(D)的距離。由于光程變長，光程的校準(zhǔn)會變的困難。因此，為了保持光效性，應(yīng)當(dāng)把微反射鏡反射角度的偏差、以及光學(xué)元件同光纖或光學(xué)元件與微反射鏡間的準(zhǔn)直誤差都應(yīng)該被精確的控制到最小。結(jié)果是，由于裝配成本的提高，生產(chǎn)成本也隨之增加。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)結(jié)構(gòu)的光具座，在光具座中，光纖和光學(xué)元件布置成交錯的形式以縮短最大光程，并且對光纖或微反射鏡的失準(zhǔn)容限也增大。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，提供一種光具座，包括基底；以其間預(yù)定的間隙放置在基底上的輸入和輸出光纖，在輸入和輸出光纖的遠(yuǎn)端形成“之”字形，用于引導(dǎo)輸入及輸出光束；輸入及輸出元件，布置在每個輸入及輸出光纖的遠(yuǎn)端，用于聚集和/或分散輸入及輸出光束；以及多個微反射鏡，用于接收來自光學(xué)輸入元件的輸入光束并把接收到的輸入光束反射到預(yù)定通道。
優(yōu)選地是，光具座滿足P≤D，其P代表通道間距，而D代表光學(xué)輸入及輸出元件的直徑。
優(yōu)選地是，輸入光纖和光學(xué)輸入元件，或輸出光纖和光纖輸出元件放置在不同的平面上。
優(yōu)選地是，輸入和輸出光纖以及光學(xué)輸入和輸出元件布置成多層，并且每一層交替分布。


通過參考附圖對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將變的更明顯。
圖1表示傳統(tǒng)光具座的結(jié)構(gòu)；圖2表示沿圖1中線II-II和II’-II’的截面；圖3表示通道的數(shù)量相對最大光程長度的關(guān)系曲線；圖4表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光具座構(gòu)造；圖5表示沿圖4中線V-V和V’-V’截取的截面。
圖6對比性地示出傳統(tǒng)光具座與本發(fā)明的光具座中，相對通道的數(shù)量的最大光程長度的變化；圖7表示根據(jù)發(fā)明的對于16×16通道構(gòu)造的光具座的插入損耗曲線；圖8表示常規(guī)的對于16×16通道構(gòu)造的傳統(tǒng)光具座插入損耗曲線圖。
具體實(shí)施例方式
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光具座包括一個基底100；以預(yù)定的間隙分布在基底100上的輸入和輸出光纖120a、120b、150a和150b，分別用于引導(dǎo)輸入及輸出光束；輸入及輸出元件130a、130b、160a和160b，以交錯的形式布置在基底上，與輸入和輸出光纖120a、120b、150a和150b連接；以及多個以矩陣形式分布在基底上的多個微反射鏡140，用于把從光學(xué)輸入元件130a和130b輸入的光束反射到預(yù)定通道。
在具有如上構(gòu)造的光具座中，從光源(未示出)發(fā)出的光束進(jìn)入輸入光纖120a和120b，隨即又進(jìn)入光學(xué)輸入元件130a和130b，并被微反射鏡140反射。被微反射鏡140反射出的光束通過光學(xué)輸出元件160a和160b及輸出光纖150a和150b被輸出。光學(xué)輸入及輸出元件130a、130b、160a及160b可以是用于會聚或發(fā)散入射光束的元件，比如，球面透鏡，綠色透鏡或準(zhǔn)直透鏡。
參考圖5，輸入和輸出光纖120a，120b，150a和150b被放在第一個V型槽125中，而光學(xué)輸入和輸出元件130a，130b，160a和160b被放在第二個V型槽135中。微反射鏡140相對于光學(xué)輸入和輸出元件130a，130b，160a及160b傾斜45度角，并直立在基底100上以把入射光束反射到光學(xué)輸出元件160a和160b。或者，可以調(diào)節(jié)微反射鏡140來改變光程，使微反射鏡平放在基底10上，并使入射光束直線通過。
輸入和輸出光纖120a，120b，150a及150b以預(yù)定的間隙安放在第一個V型槽125里，使得偶數(shù)輸入和輸出光纖120b和150b的遠(yuǎn)端比奇數(shù)輸入和輸出光纖120a和120b的遠(yuǎn)端更接近基底100的邊緣，并以奇數(shù)和偶數(shù)輸入和輸出光纖120a，120b，150a及150b的遠(yuǎn)端形成“之”字形，并在每個偶數(shù)輸入和輸出光纖120b和150b遠(yuǎn)端前面，相鄰的奇數(shù)輸入和輸出光纖120a和150a之間留出空間G。奇數(shù)輸入和輸出光學(xué)元件130a和160a布置在奇數(shù)輸入和輸出光纖120a和150a的遠(yuǎn)端，而偶數(shù)輸入及輸出光學(xué)元件130a和160a放置在空間G里。可以理解的是偶數(shù)光纖和光學(xué)元件同奇數(shù)光纖和光學(xué)元件的布置是可以互換的。
空間G的設(shè)計使得利用了由于第二V型槽135同第一V型槽125寬度的不同而形成的不必要空間，其中第二V形槽135用于光學(xué)輸入和輸出元件130a，130b，160a及160b，而第一V形槽用于輸入和輸出光纖120a，120b，150a和150b。尤其是，如圖1所示，當(dāng)光學(xué)輸入和輸出元件30和60沿一條直線布置時，就形成了相應(yīng)于第一V型槽25同第二V型槽35之間寬度差的不必要空間Q。結(jié)果，光程隨著空間Q的變大而變長。本發(fā)明中的光具座用不必要的空間Q作為光學(xué)元件的空間，因此使得光程達(dá)到最小。
或者，交錯布置的輸入和輸出光纖120a，120b，150a和150b與光學(xué)輸入和輸出元件130a，130b，160a和160b可以形成一個多層結(jié)構(gòu)以進(jìn)一步有效縮短光程。在這種情況下，介于各層之間的光纖和光學(xué)元件的布置就可以互相替換。
下面將描述本發(fā)明光具座中的最小光程和最大光程。在圖4中，S″代表一單位光程，它是奇數(shù)光學(xué)輸入和輸出元件130a、160a與相應(yīng)的最近的微反射鏡之間的最短光程?！癓”代表對應(yīng)于奇數(shù)光學(xué)輸入和輸出元件130a，160a與相應(yīng)的間距最遠(yuǎn)的微反射鏡之間的距離的光程，“T”代表光學(xué)輸入和輸出元件130a、160a的長度，“P”代表對應(yīng)于每個光纖之間距離的通道間距。
當(dāng)經(jīng)輸入通道ch_1輸入的入射光束通過一奇數(shù)光學(xué)元件130a和光程S，被距奇數(shù)光輸入元件130a最近的微反射鏡140反射、并經(jīng)光路S和輸出通道ch_(N+1)輸出時，形成最小光程。在這種情況下，最小光程對應(yīng)于2S。
當(dāng)經(jīng)輸入通道ch_N輸入的入射光束通過偶數(shù)光學(xué)元件130b和對應(yīng)于每個光學(xué)元件的長度T的距離以及光路L、被距偶數(shù)光學(xué)輸入元件130b最遠(yuǎn)的微反射鏡140’反射、并經(jīng)光路L、距離T以及輸出通道ch_(N+M)輸出時，形成本發(fā)明光具座的最大光路。在此，M指輸出通道的數(shù)量，N指輸入通道的數(shù)量。假設(shè)M同N相等，最大光程(2(T+L))可表示為以下公式(2)2(T+L)＝2((T+S)+(N-1)P) (2)N指輸出光學(xué)元件的數(shù)量，其與輸入光學(xué)元件的數(shù)量M相等。輸入和輸出光學(xué)元件130a，130b，160a和160b的長度T約為幾微米，因此光程增加的長度T幾乎可以忽略不計。通道間距P小于或等于光學(xué)輸入和輸出元件130a，130b，160a和160b的直徑D。這是因?yàn)榕R近的光學(xué)輸入和輸出元件130a，130b，160a和160b由于它們以交錯地形式布置而有一個重疊的部分。即，通道間距P與光學(xué)元件的直徑D之間滿足下列關(guān)系P≤D (3)圖6比較性地表示對于傳統(tǒng)光具座和本發(fā)明光具座相對通道的數(shù)量與最大光程長度的變化，傳統(tǒng)光具座中的光纖和光學(xué)元件沿一直線放置，而本發(fā)明中的光纖和光學(xué)元件以交錯形式布置，屆時單位光程S為1mm，光學(xué)輸入和輸出元件130a，130b，160a和160b的長度T為3mm，而直徑為1mm時。如圖6所示，對于一個128×128通道構(gòu)造，本發(fā)明的最大光程比傳統(tǒng)的光具座的最大光程短大約200mm。通道的數(shù)量越大，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)中的最大光程長度的差別也越大。
另外，雖然在上述實(shí)施例中光纖和光學(xué)元件交錯形式布置在相同平面上，但光纖和光學(xué)元件也可以放置成多層或以交錯的形式布置在不同平面上。當(dāng)需要把輸入光纖120a和120b、輸出光纖150a和150b，或輸入和輸出光學(xué)元件130a，130b，160a和160b放在不同平面上時，光程可以通過交錯形式地安放光纖與光學(xué)元件而被縮短。
圖7是本發(fā)明光具座的插入損耗曲線圖，其中，當(dāng)微反射鏡放置成適于16×16通道構(gòu)造時，輸入和輸出光纖以及光學(xué)輸入輸出元件呈交錯形式布置。輸入線路I(T)和輸出線路J(R)中光束的插入損耗以dB測量。最大插入損耗(Max)是3.197dB，最小插入損耗(Min)是2.312dB。平均最大插入損耗(Ave)為2.552，標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)為0.196時。
圖8是傳統(tǒng)光具座對于16×16的通道結(jié)構(gòu)的輸入線路I(T)和輸出線路J(R)的插入損耗曲線圖，其中輸入和輸出光纖以及光學(xué)輸入輸出元件沿一條直線放置?？偛迦霌p耗比圖7中本發(fā)明的光具座的插入損耗要大。在傳統(tǒng)的光具座中，最大插入損耗(Max)是5.721dB，大于本發(fā)明的光具座，最小插入損耗(Min)是2.329dB。傳統(tǒng)光具座平均插入損耗為3.094dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)為0.859。平均插入損耗(Ave)和標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)都比本發(fā)明中光具座的數(shù)據(jù)大。
從這個結(jié)果可以證明，本發(fā)明中的光具座的光程可以被適當(dāng)縮短，同時插入損耗也被降低。
如上所述，在本發(fā)明中的光具座中，輸入和輸出光纖與光學(xué)輸入輸出元件以交錯形式布置，使得光具座的總體容積可以隨著最佳的空間利用而被降低。除此之外，光程縮短，因而光學(xué)元件的誤差容限增大而使裝配成本降低。本發(fā)明中的光具座具有低插入損耗和最大的耦合效率。
雖然根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例展示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，在不背離權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精髓和范圍的前提下，可以做各種形式和細(xì)節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1.一種光具座，包括基底；以預(yù)定的間隙放置在基底上的輸入和輸出光纖，輸入和輸出光纖的遠(yuǎn)端形成“之”字形，用于引導(dǎo)輸入及輸出光束；輸入及輸出元件，布置在每個輸入及輸出光纖的遠(yuǎn)端，用于聚集和/或分散輸入及輸出光束；以及多個微反射鏡，用于接收來自光學(xué)輸入元件的輸入光束并把接收到的輸入光束反射到預(yù)定通道。
2.如權(quán)利要求1所述的光具座，滿足關(guān)系P≤D，其中P代表通道間距，而D代表光學(xué)輸入及輸出元件的直徑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光具座，其特征在于，輸入光纖和光學(xué)輸入元件，或輸出光纖和光纖輸出元件布置在不同的平面上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光具座，其特征在于，輸入和輸出光纖以及光學(xué)輸入和輸出元件布置成多層，并且每一層交替分布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種構(gòu)造改進(jìn)的光具座,其中,光學(xué)元件的失準(zhǔn)容差隨著光程的縮短而增強(qiáng)。光具座包括:基底,以預(yù)定的間隙放置在基底上的輸入和輸出光纖,輸入和輸出光纖的遠(yuǎn)端“之”字形,用于引導(dǎo)輸入及輸出光束;輸入及輸出元件,布置在每個輸入及輸出光纖的遠(yuǎn)端,用于聚集和/或分散輸入及輸出光束;和多個微反射鏡,用于接收來自光學(xué)輸入元件的輸入光束并把接收到的輸入光束反射到預(yù)定通道。光具座中光程被縮短,因而光學(xué)元件的失準(zhǔn)容差增大而使裝配成本降低。本發(fā)明中的光具座具有低插入損耗和最大的耦合效率。
文檔編號G02B6/32GK1373377SQ01135410
公開日2002年10月9日 申請日期2001年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月7日
發(fā)明者金鎮(zhèn)煥, 崔鎣 申請人:三星電子株式會社