專利名稱：激光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括將來自激光源的激光分離的分束器的激光模塊。以下的日本專利申請的內(nèi)容通過引用并入本文2010年5月7日提交的第2010-107553號專利申請。
背景技術(shù)：
波分多路復(fù)用(WDM)通信涉及復(fù)用并通過單根光纖傳輸多個具有不同波長的光信號，在波分多路復(fù)用(WDM)通信領(lǐng)域中，被傳輸?shù)男畔⒘康脑黾赢a(chǎn)生了對具有更窄的波長間隔的光信號進(jìn)行復(fù)用的需求。為了復(fù)用具有更窄的波長間隔的光信號，由激光源發(fā)射的激光的波長必須以高度精確的方式控制。因此，正在研究這樣的激光模塊，該激光模塊使用分束器分離從激光源發(fā)射的部分激光(例如參見專利文獻(xiàn)1和2)。專利文獻(xiàn)1 第2002-185074號日本特開專利申請專利文獻(xiàn)2 第2004-246^1號日本特開專利申請

發(fā)明內(nèi)容
激光模塊使用檢測器檢測由分束器分離的激光的光強(qiáng)和波長。激光模塊基于檢測結(jié)果控制激光源的溫度，以控制從激光源發(fā)射的激光的波長。然而，在傳統(tǒng)的激光模塊中，分束器的入射表面相對于激光的角度在與安裝分束器的表面平行的平面內(nèi)變化。更具體地說，當(dāng)分束器使用YAG(釔鋁石榴石)激光焊、釬焊或樹脂膠固定在安裝表面上時，在安裝過程中發(fā)生的移動使得分束器的入射表面的角度在與安裝分束器的表面平行的平面內(nèi)變化。當(dāng)分束器的入射表面的角度在與安裝分束器的表面平行的平面內(nèi)變化時，分離光的光軸從設(shè)計預(yù)期的方向上偏離。由此，分離光不入射到根據(jù)該預(yù)期的方向布置的檢測器上，因此不能檢測到分離光的光強(qiáng)或波長。即使分離光入射到檢測器上，如果檢測器包括標(biāo)準(zhǔn)濾光器，由于分離光的入射角相對于標(biāo)準(zhǔn)濾光器變化，因此激光的波長不能準(zhǔn)確地檢測至IJ。因此，需要可防止分離光的光軸的方向在與安裝分束器的表面平行的平面內(nèi)變化的一種激光模塊。鑒于上述問題，實現(xiàn)本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種激光模塊，該激光模塊可防止分離光的光軸的方向在與安裝分束器的表面平行的平面內(nèi)變化。為了解決上述問題并實現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種激光模塊，該激光模塊包括激光源，所述激光源發(fā)射激光；和分束器，所述分束器分離從所述激光源發(fā)射的激光的一部分。所述分束器包括彼此平行的第一反射表面和第二反射表面，所述第一反射表面透射所述激光的第一部分并將所述激光的第二部分反射至所述第二反射表面。所述第二反射表面接收來自所述第一反射表面的激光的所述第二部分，并沿著平行于從所述激光源發(fā)射的激光的方向反射接收的激光。在激光模塊中，所述第二反射表面透射所述接收的激光的第一部分，并沿著平行于從所述激光源發(fā)射的激光的方向反射所述接收的激光的第二部分。激光模塊還可包括波長檢測器，所述波長檢測器接收由所述第一反射表面透射的激光的所述第一部分或由所述第二反射表面反射的激光的所述第二部分，并檢測從所述激光源發(fā)射的激光的波長。波長檢測器可包括標(biāo)準(zhǔn)濾光器，所述標(biāo)準(zhǔn)濾光器例如選擇性地透射預(yù)定波長的激光。所述分束器具有通過接合多個棱鏡形成的長方體形，并且所述棱鏡之間所得的接合表面分別用作所述第一反射表面和所述第二反射表面。使用樹脂膠接合所述棱鏡。所述激光源是分布反饋式半導(dǎo)體激光元件。所述激光源可以是分布布拉格反射鏡半導(dǎo)體激光元件。所述激光源可以是通過集成多個縱向單模半導(dǎo)體激光元件、半導(dǎo)體光放大器和復(fù)用器而獲得的陣列型半導(dǎo)體激光元件，所述半導(dǎo)體光放大器放大從所述縱向單模半導(dǎo)體激光元件中的至少一個發(fā)射的激光，所述復(fù)用器將從所述縱向單模半導(dǎo)體激光元件中的至少一個發(fā)射的激光引導(dǎo)至所述半導(dǎo)體光放大器。技術(shù)效果根據(jù)本發(fā)明的激光模塊，即使當(dāng)分束器的入射表面相對于激光的角度在與安裝分束器的表面平行的平面內(nèi)變化時，分離光可以總是平行于入射的激光的方式分離。因此，可防止分離光的光軸的方向在與安裝分束器的表面平行的平面內(nèi)變化。


圖1是從上方觀察的根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的激光模塊的剖視示意圖。圖2是如圖1所示的激光源的示意圖。圖3是從上方觀察的分束器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4A和圖4B示意性地示出分束器的入射表面相對于安裝表面的角度的變化產(chǎn)生的分離光和透射光的光路徑的變化。圖5是從上方觀察的本發(fā)明的第二實施方式的激光模塊的剖視示意圖。
具體實施例方式第一實施方式圖1和圖2用于描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的激光模塊1的結(jié)構(gòu)。圖1是從上方觀察的激光模塊1的剖視示意圖。圖2是如圖1所示的激光源2的結(jié)構(gòu)的示意圖。在該說明書中，在水平面中發(fā)射激光的方向定義為X軸，在水平面中垂直于 X軸的方向定義為Y軸，并且垂直于XY面的方向(即豎直方向)定義為Z軸。如圖1所示，激光模塊1包括激光源2、準(zhǔn)直透鏡3、匹爾特設(shè)備4、分束器5、光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6、標(biāo)準(zhǔn)濾光器7、波長監(jiān)測光電二極管8、光隔離器9、底板10、匹爾特設(shè)備 11、聚焦透鏡12以及容納所有這些構(gòu)件的殼體13。如圖2所示，激光源2包括半導(dǎo)體激光陣列21、波導(dǎo)管22、復(fù)用器23、波導(dǎo)管M、 半導(dǎo)體光放大器(SOA) 25以及彎曲波導(dǎo)管26。激光源2是通過將上述構(gòu)件集成在單個襯底 27上形成的陣列型半導(dǎo)體激光元件。半導(dǎo)體激光陣列21包括形成為條形的多個縱向單模半導(dǎo)體激光元件(在后文中為“半導(dǎo)體激光元件”)211，以從前端面發(fā)射具有不同波長的激光。半導(dǎo)體激光元件211是分布反饋式(DFB)激光元件，并且其振蕩波長可通過調(diào)節(jié)所述元件的溫度而被控制。
更具體地說，每個半導(dǎo)體激光元件211的振蕩波長可以在例如從大約3納米至4 納米的范圍內(nèi)變化。半導(dǎo)體激光元件211設(shè)計成使得其振蕩波長之間具有大約3納米至4 納米的間隔。因此，通過切換半導(dǎo)體激光元件211并控制半導(dǎo)體激光元件211的溫度，半導(dǎo)體激光陣列21可發(fā)射激光LB，該激光LB的波長區(qū)在比單個半導(dǎo)體激光元件更寬的頻寬上連續(xù)。通過將振蕩波長可在3納米至4納米的范圍內(nèi)變化的十個或更多個半導(dǎo)體激光元件211集成在一起，所產(chǎn)生的激光的波長可在30納米或更大的波長區(qū)內(nèi)變化。因此，這十個或更多個半導(dǎo)體激光元件211可覆蓋用于WDM通信的整個波長區(qū)，其可以是例如從1. 53 微米至1. 56微米的C頻段，或是從1. 57微米至1. 61微米的L頻段。為每個半導(dǎo)體激光元件211提供波導(dǎo)管22，該波導(dǎo)管22將從相應(yīng)的半導(dǎo)體激光元件211發(fā)射的激光LB引導(dǎo)至復(fù)用器23。復(fù)用器23例如可以是多模干涉(MMI)耦合器，并將來自波導(dǎo)管22的激光LB引導(dǎo)至波導(dǎo)管24。波導(dǎo)管M將來自復(fù)用器23的激光LB引導(dǎo)至半導(dǎo)體光放大器25。半導(dǎo)體光放大器25將波導(dǎo)管M引導(dǎo)的激光LB放大，并將放大的激光LB引導(dǎo)至彎曲波導(dǎo)管沈。彎曲波導(dǎo)管沈以相對于發(fā)射端面大約7度的角發(fā)射由半導(dǎo)體光放大器25沿X軸方向引導(dǎo)的激光LB。激光LB相對于發(fā)射端面形成的角度優(yōu)選地調(diào)節(jié)為6度至12度的范圍。由此，較少的光朝著半導(dǎo)體激光陣列21反射。下文基于圖1描述激光模塊1的結(jié)構(gòu)。準(zhǔn)直透鏡3布置在激光源2的發(fā)射端面附近。準(zhǔn)直透鏡3使從激光源2發(fā)射的激光LB準(zhǔn)直，并且將準(zhǔn)直的激光LB引導(dǎo)至分束器5。 匹爾特設(shè)備4在在XY面內(nèi)的水平安裝表面上裝載激光源2和準(zhǔn)直透鏡3。匹爾特設(shè)備4通過根據(jù)向激光源2輸入的電流大小調(diào)節(jié)激光源2的溫度來控制半導(dǎo)體激光元件211的振蕩波長。分束器5透射來自準(zhǔn)直透鏡3的激光LB的一部分，并將該部分激光引導(dǎo)至光隔離器9。分束器5朝著光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6和標(biāo)準(zhǔn)濾光器7分離來自準(zhǔn)直透鏡3的激光LB 的其余部分，即沒有被分束器5透射的部分。光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6檢測由分束器5分離的激光LB的光強(qiáng)。光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6將與檢測的光強(qiáng)相對應(yīng)的電信號輸入到與激光模塊1連接的控制設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)濾光器7具有與激光LB的波長有關(guān)的周期透射特性，并選擇性地透射具有與所述透射特性相對應(yīng)的光強(qiáng)的激光LB，以輸入至波長監(jiān)測光電二極管8。波長監(jiān)測光電二極管8檢測從標(biāo)準(zhǔn)濾光器7輸入的激光的光強(qiáng)，并將與檢測的光強(qiáng)對應(yīng)的電信號輸入至控制設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)濾光器7和波長監(jiān)測光電二極管8用作本發(fā)明的波長檢測器。由光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6和波長監(jiān)測光電二極管8檢測的激光LB的光強(qiáng)由控制設(shè)備使用以執(zhí)行波長鎖定控制。具體地說，激光模塊1由控制設(shè)備控制，以通過控制半導(dǎo)體光放大器25的驅(qū)動電流來執(zhí)行波長鎖定控制，使得由光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6檢測的激光LB的光強(qiáng)與由波長監(jiān)測光電二極管8檢測的激光的光強(qiáng)的比率與當(dāng)激光的振蕩波長和光強(qiáng)為預(yù)期值時獲得的比率匹配。而且，激光模塊1由于控制匹爾特設(shè)備4的控制設(shè)備而調(diào)節(jié)激光源2的溫度。利用上述結(jié)構(gòu)，激光模塊1可控制激光LB的振蕩波長和光強(qiáng)為預(yù)期值。光隔離器9限制從光纖14返回的光與激光LB重新組合。底板10設(shè)有平行于XY面的安裝表面。激光源2、準(zhǔn)直透鏡3、分束器5、光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6、標(biāo)準(zhǔn)濾光器7、波長監(jiān)測光電二極管8和光隔離器9裝載在底板10上。匹爾特設(shè)備11通過經(jīng)由底板10調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)濾光器7的溫度來控制標(biāo)準(zhǔn)濾光器7的選定波長。聚焦透鏡12將由分束器5透射的激光LB在光纖14中組合，以供輸出。分束器5采用下列結(jié)構(gòu)來防止在平行于激光模塊1的安裝表面的XY面內(nèi)的分離光的光軸的方向的改變。以下參照圖3、圖4A和圖4B描述分束器5的結(jié)構(gòu)。圖3是從上方觀察的分束器5的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4A和圖4B示意性地示出了由于分束器5的入射表面的角度在平行于安裝表面的平面內(nèi)的變化引起的分離光和透射光的光路徑的變化。如圖3所示，分束器5具有通過使用樹脂膠將棱鏡51、棱鏡52和棱鏡53 附接在一起而形成的長方體形。例如，分束器5可以具有在X軸方向上的尺寸為1. 2毫米、 在Y軸方向上的尺寸為27毫米以及在Z軸方向上的尺寸為1.2毫米的長方體形。棱鏡51、 棱鏡52和棱鏡53的接合表面布置成使得形成在棱鏡51和棱鏡52之間的接合表面M以及形成在棱鏡52和棱鏡53之間的接合表面55彼此平行。在棱鏡51和棱鏡52之間的接合表面M用作根據(jù)本發(fā)明的第一反射表面。具體地說，接合表面M通過透射由準(zhǔn)直透鏡3引導(dǎo)的激光LB的一部分而產(chǎn)生透射光TB1，并通過反射由準(zhǔn)直透鏡3引導(dǎo)的激光LB的其余部分而產(chǎn)生反射光RB1。透射光TBl被引導(dǎo)至光隔離器9。在棱鏡52和棱鏡53之間的接合表面55用作根據(jù)本發(fā)明的第二反射表面。具體地說，接合表面陽通過透射由接合表面討反射的激光RBl的一部分而產(chǎn)生透射光TB2。接合表面55還通過沿著平行于激光LB的方向反射由接合表面M反射的反射光RBl的其余部分而產(chǎn)生反射光RB2。透射光TB2和反射光RB2分別引導(dǎo)至光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6和標(biāo)準(zhǔn)濾光器7。由于接合表面M和接合表面55在具有上述結(jié)構(gòu)的分束器5內(nèi)彼此平行，即使當(dāng)分束器5的入射表面56在XY面內(nèi)與設(shè)計值偏離θ角時，如圖4Α和圖4Β所示，反射光 RB2(也是分離光)的光軸的方向總是平行于由準(zhǔn)直透鏡3引導(dǎo)的激光LB的光軸的方向。 因此，即使當(dāng)分束器5的入射表面56相對于激光LB的角度在XY面內(nèi)變化時，可防止反射光RB2的光軸的方向在XY面內(nèi)變化。當(dāng)分束器5的入射表面56在XY面內(nèi)與設(shè)計值偏離θ角時，反射光RB2的光軸的方向不變化，但是透射光ΤΒ2的光軸的方向變化。因此，在本實施方式中，反射光RB2朝著標(biāo)準(zhǔn)濾光器7被引導(dǎo)，并且透射光ΤΒ2朝著光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6被引導(dǎo)，標(biāo)準(zhǔn)濾光器7具有對激光LB的入射角的變化敏感的光特性。由此，防止了由激光LB的分離生成的光束入射在標(biāo)準(zhǔn)濾光器7上的方向與激光LB的光軸的方向不同。因此，波長監(jiān)測光電二極管8可準(zhǔn)確地檢測激光LB的波長。下文描述了用于組裝激光模塊1的方法。當(dāng)組裝激光模塊1時，首先，分束器5固定在底板10上，底板10上附接有激光源2、準(zhǔn)直透鏡3、匹爾特設(shè)備4、光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管 6和波長監(jiān)測光電二極管8。分束器5可以使用涂抹至分束器5待安裝的表面上的樹脂膠而固定在底板10上。接著，光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6被對齊，使得確保透射光ΤΒ2入射到監(jiān)測光電二極管 6上。接著，標(biāo)準(zhǔn)濾光器7和光隔離器9固定在底板10上。最后，該底板10容納在包括匹爾特設(shè)備11和聚焦透鏡12的殼體13中，由此完成激光模塊1的組裝。如從上文的描述可了解的，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的激光模量1，分束器5包括彼此平行的接合表面M和接合表面55。接合表面M透射激光LB的一部分，并朝著接合表面陽反射激光LB的其余部分。接合表面55反射由接合表面M反射的激光。利用此結(jié)構(gòu)，反射光RB2的光軸的方向總是平行于激光LB的光軸的方向。因此，即使當(dāng)分束器5的入射表面56相對于激光LB的角度在XY面內(nèi)變化時，可防止反射光RB2的光軸的方向在XY 面變化。第二實施方式圖5是從上方觀察的根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的激光模塊100的剖視示意圖。 與激光模塊1類似，激光模塊100包括激光源2、準(zhǔn)直透鏡3、匹爾特設(shè)備4、分束器5、光強(qiáng)監(jiān)測光電二極管6、標(biāo)準(zhǔn)濾光器7、波長監(jiān)測光電二極管8、光隔離器9、底板10、匹爾特設(shè)備 11和聚焦透鏡12，這些構(gòu)件容納在殼體13中。根據(jù)第一實施方式的激光模塊1將分束器5的透射光TBl引導(dǎo)至光隔離器9，并將分束器5的反射光RB2引導(dǎo)至標(biāo)準(zhǔn)濾光器7。相反，激光模塊100將分束器5的透射光TBl 引導(dǎo)至標(biāo)準(zhǔn)濾光器7，并將分束器5的反射光RB2引導(dǎo)至光隔離器9。分束器5的透射光TBl的方向與激光LB的光軸的方向相同，因此，防止透射光TBl 相對于標(biāo)準(zhǔn)濾光器7的入射方向與激光LB的光軸的方向不同。因此，波長監(jiān)測光電二極管 8可準(zhǔn)確地檢測激光LB的波長。上面描述了發(fā)明人應(yīng)用本發(fā)明所得的實施方式，但是本發(fā)明不限于上面提供的附圖和說明，上面提供的附圖和說明僅描述本發(fā)明的一部分實施方式。在上面的實施方式中，陣列型半導(dǎo)體激光元件用作激光源2，但是激光源2也可以是由單個DFB激光元件或DBR(分布布拉格反射鏡)激光元件形成的縱向單模半導(dǎo)體激光元件，該激光源2不包括復(fù)用器23或半導(dǎo)體光放大器25。如果分束器5具有金屬基底，則分束器5可以使用YAG激光焊或釬焊固定在底板10上。以此方式，基于上述實施方式可由本領(lǐng)域技術(shù)人員實現(xiàn)的其它實施方式、操作技術(shù)等均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。附圖標(biāo)記列表1、100激光模塊2激光源3準(zhǔn)直透鏡4、11匹爾特設(shè)備12聚焦透鏡13 殼體14 光纖21半導(dǎo)體激光陣列22、M 波導(dǎo)管23復(fù)用器25半導(dǎo)體光放大器沈彎曲波導(dǎo)管27 襯底
51、52、53 棱鏡Μ、55接合表面56入射表面211半導(dǎo)體激光元件
權(quán)利要求
1.一種激光模塊，包括激光源，所述激光源發(fā)射激光；和分束器，所述分束器分離從所述激光源發(fā)射的激光的一部分，其中所述分束器包括彼此平行的第一反射表面和第二反射表面，所述第一反射表面透射所述激光的第一部分并將所述激光的第二部分反射至所述第二反射表面，以及所述第二反射表面接收來自所述第一反射表面的激光的所述第二部分，并沿著平行于從所述激光源發(fā)射的激光的方向反射接收的激光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光模塊，其中所述第二反射表面透射所接收的激光的第一部分，并沿著平行于從所述激光源發(fā)射的激光的方向反射所接收的激光的第二部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光模塊，還包括波長檢測器，所述波長檢測器接收由所述第一反射表面透射的激光的所述第一部分或所述接收的激光的由所述第二反射表面反射的所述第二部分，并檢測從所述激光源發(fā)射的激光的波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光模塊，其中所述波長檢測器包括標(biāo)準(zhǔn)濾光器，所述標(biāo)準(zhǔn)濾光器選擇性地透射預(yù)定波長的激光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的激光模塊，其中所述分束器具有通過接合多個棱鏡形成的長方體的形狀，并且所述棱鏡之間所形成的接合表面分別用作所述第一反射表面和所述第二反射表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光模塊，其中使用樹脂膠接合所述棱鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的激光模塊，其中所述激光源是分布反饋式半導(dǎo)體激光元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的激光模塊，其中所述激光源是分布布拉格反射鏡半導(dǎo)體激光元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的激光模塊，其中所述激光源是通過集成多個縱向單模半導(dǎo)體激光元件、半導(dǎo)體光放大器和復(fù)用器而獲得的陣列型半導(dǎo)體激光元件，所述半導(dǎo)體光放大器放大從所述縱向單模半導(dǎo)體激光元件中的至少一個發(fā)射的激光，所述復(fù)用器將從所述縱向單模半導(dǎo)體激光元件中的至少一個發(fā)射的激光引導(dǎo)至所述半導(dǎo)體光放大ο
全文摘要
防止分離光的光軸的方向在與安裝分束器的表面平行的平面內(nèi)變化。一種激光模塊，包括激光源(2)，其發(fā)射被透鏡(3)準(zhǔn)直的激光；和分束器(5)，其分離從所述激光源發(fā)射的激光的一部分。所述分束器包括彼此平行的第一反射表面(54)和第二反射表面(55)。所述第一反射表面(54)透射所述激光的第一部分并將所述激光的第二部分反射至所述第二反射表面(55)。所述第二反射表面接收來自所述第一反射表面的激光的所述第二部分，并沿著平行于從所述激光源發(fā)射的激光的方向反射接收的激光。透射的激光或反射的激光的一部分引入光纖(14)。分束器(5)包括接合在平行六面體的兩個棱鏡，以實現(xiàn)分離的兩個光束彼此平行并對激光源的不對齊不敏感。
文檔編號H01S5/0687GK102474067SQ20118000319
公開日2012年5月23日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者有賀麻衣子, 木村俊雄, 菅谷俊雄 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社